1. 引言 单片机在工业控制领域应用时不同于民用、商用领域中的应用，工业控制所处的环境相对比较恶劣，干扰源多，其常见干扰源来自现场工业电气在投入、运行、切断等工况下产生的静电感应、尖峰电压、浪涌电流等干扰。实践表明，在工作室中按用户要求设计的小型工业采暖控制系统，尽管各项逻辑功能及技术指标的测试都正常，但该系统拿到现场上却不能使用，检测失灵，操作失控，显示花屏等现象接踵而来。经分析，其干扰是从现场不同路径传入单片机控制系统的。切断干扰源，提高单片机抗干扰能力是解决控制系统正常工作的前提。 2 抗干扰措施 2.1 测温信号的抗干扰 测温电路采用的是单总线芯片DS18B20，该芯片具有测温精度高，连接线路简单等优点，其测温范围为-55℃到+125℃。适合于采暖系统测温，在实际应用中当温度在 60℃以下时可正常工作，随着温度的升高，当温度大于 60℃以上时，测温数据开始跳动，且温度越高跳动越剧烈，甚至无法观测。电源加了滤波退偶电路效果不明显，在数据线上并接小电容进行高频旁路时，电容小不起作用，电容大了则数字信号消失。最后经试验在数字电路上加如图 1所示标称值的 RC阻容滤波电路达到了预期效果。 2.2 限位开关信号的抗干扰 由于限位开关及馈线与 220V交流负载比较靠近，因此，负载产生的交流强磁场直接对限位开关及馈线产生干扰。解决的办法采用光电隔离方式，通过光耦组件 PC827将单片机控制回路与被控回路负载（如电机）隔离开来。从而大大减小了来自负载回路对单片机产生的干扰。 2.3 电源回路的抗干扰 电源干扰中的尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个微秒，抑制办法可从多方面入手。如图 2所示，T1为电源变压器，在其交流电源的输入端并联压敏电阻RV用来吸收电网瞬间产生的尖峰电压;C1为高频旁路电容，抑制高频差模干扰，C2和 C3用来抑制高频共模干扰。电感 L1中两个线圈绕向相同，流过的电流大小相等，但每一瞬变间的电流方向相反使感生的电磁场方向也相反，故生成的反电势干扰可以相互抵消。可有效抑制电源端较低频率的干扰。 2.4 输出驱动电路的抗干扰 输出驱动采用电磁继电器方式，通过电接点带动交流电机或直流电磁铁，尽管继电器具有一定的电磁隔离作用，但交流电机或电磁铁激磁线圈断开时会产生高压反电势产生串扰。解决的办法如图3（a）所示，在交流负载如电机两端并接一个高压电容C2，当驱动电路使继电器接点 K断开电机时产生的高压反电势可由并接在电机负载上的电容C2来吸收掉。该电容大小应适当，一般取所带电机中分相电容 C1的十分之一即可。太小作用不明显，太大则影响分相电容的工作，以致启动力矩太小电机堵转。 另外继电器内部的交流 220V接点离继电器线圈很近，很容易产生静电干扰，严重时会使液晶显示器乱码。实践证明继电器结构不同其抗静电干扰能力也不同。应尽量选择继电器线圈与接点距离较远的为好，如图3（b）中的 J2结构的继电器（JQX14F系列）等。 2.5 液晶显示器的抗干扰 显示电路采用LCD汉字液晶显示。LCD液晶显示与LED数码管显示相比具有信息量大，省电，且连接线路简单等优点。但液晶显示的一个致命弱点是抗静电干扰能力差，在使用中一旦有较强的干扰信号出现，显示器就会出现乱码或花屏。尤其是有汉字的液晶显示器花屏出现的机率更高。解决的方法是一方面尽量切断产生静电干扰的途径，另方面是减少液晶显示器本身产生静电干扰的条件。其中，后者更为重要。一般液晶显示器在结构上都有固定液晶显示器面板的金属框。如果在安装时该金属框直接接触外边的固定表盘，形成接触面，使液晶面板会通过金属框及外面固定的金属表盘之间产生电容效应，因而静电干扰不可避免。如图 4所示，要减少静电干扰就必须减少电容效应。具体解决的措施是：将开孔尺寸拓展到图中虚线位置。使得显示器的金属框远离仪表机壳，实测结果电容效应几乎为零。从而乱码和花屏现象不再出现。 2.6外部看门狗与外部时钟 看门狗也称程序监视定时器。尽管 AVR单片机系统内也有该功能的设置，但在应用实践中发现当干扰严重时该功能会失效，即系统死机后单片机内部的看门狗也无法复位。故有必要在单片机外部单独设计看门狗电路。如图 5所示，由 MC4060芯片及外围电路构成一个看门狗电路。MC4060是一个带外接振荡的 14分频定时计数器，R18和 C2时间常数决定振荡频率。采用如图 5所示的参数时，该振荡频率经过 2秒左右时间后 14分频计数器将被记满，Q14由低电平变高电平经三极管 Q3构成的反相器使输出变为低电平，M16单片机被复位。程序正常运行时，会在规定的时间以内（2S左右）由程序向看门狗 MC4060芯片及时发清零（喂狗）信号，使定时计数器还没有记满就被清除，故不会产生复位信号;当程序“跑飞”时，看门狗便不能在规定的时间内得到清除（喂狗）信号，则看门狗将使 M16单片机复位使程序重新开始工作。 为配合看门狗在控制器死机后的复位工作，如图 5所示控制器的系统时钟由外部的时钟专用集成电路DS1307提供，AVR单片机内部时钟资源仅对程序中的延时变量提供相对时间。这样的好处是当看门狗一旦使系统复位，AVR内部时钟必然要清零，而外部系统时钟不会被清零，不影响控制器定时启动或定时停止等项功能的实施。另外，外部时钟 DS1307芯片耗电极省仅需 0.5微安，而内部时钟即使在省电模式下也需要几毫安以上。若用小型 20mAh容量锂电作电源后备，掉电后外部专用时钟可在几年内信息不丢，而内部时钟不到一天就没电了。 3.结束语 在设计开发AVR单片机在工业控制系统中的应用中，抗干扰是一个不能绕过去的现实课题。要解决该课题，熟悉常用的抗干扰措施是一个重要前提。但由于干扰因素多，控制对象及所要求的控制功能不尽相同，所以抗干扰措施并没有固定模式，只能在实践中通过不断摸索来筛选更合理更有效的方案。本文所述的抗干扰措施是一点实践经验的总结，供参考。 本文创新点：1.在 DS18B20数据线上接阻容电路;2.在电源的输入端并联压敏电阻以吸收尖峰电压;3.加大液晶显示器开孔尺寸以减少它本身产生静电干扰。

其实，无论是直流电源还是直流电子负载，CC和CV工作模式实现原理也都非常相似。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/226847.htm 电子负载的CC模拟框图 电子负载工作在CC模式时，通常其供电设备是一个电压源。电子负载的电流放大器通过比较感应电阻R上的电压和参考电压，然后控制FET场效应管的RDS ，使得整个回路工作和保持在设定的电流。图2为CC模式下对应的I-V曲线，准确的工作点就是电压源的电压和电子负载设定的电流的交叉点。 CV模式和CC非常的相似，如图3所示，不同的就是比较的不再是电流感应电阻上的电压，而是分压电路上的电压。此时，电压保持稳定，且FET场效应管会尽可能的吸收外部电源能够提供的电流。 常见的锂电池就是典型的CV源，而电池的充电过程需要使用恒流源。图4为CV模式下对应的I-V曲线。 CV和CC模式与直流电源的实现方式比较接近，也相对比较简单。那电子负载的CR模式又是如何实现呢？如图5所示，当CC和CV模式同时受控时，保持特定的电压和电流的比率( V/I =CR)，即比较电流回路“感应电阻R”上的电压和电压回路“分压电阻”上的电压值。如本例中电流为1V/A和电压0.2V/V，等效的电阻R为5Ω。 CR模式的电子负载通常用于模拟实际存电阻特性的电子设备，用于测试既可以工作在CV，也可以工作CC模式的电源。图6为CR模式下对应的I-V曲线。 通过上面的介绍，我们也看出其实电子负载在CV或CC工作模式控制上是非常相似的，但大部分的电子负载还能模拟纯电阻特性的负载。 电子负载相关文章:电子负载原理

平板显示器链路 III(也称为 FPD-Link III)是一种可用于众多汽车应用的接口，能进行点对点视频传输。该接口可通过低成本线缆(双绞线或同轴线缆)支持高清数字视频传输和双向控制通道。FPD-Link III 串行解串器经过精心优化，既适用于处理器与显示器之间的链路，又适用于处理器与摄像头之间的链路(图 1)。本文将概括介绍这些链路，以及它们在不久的将来有望取得的技术发展和怎样才能最充分地利用该技术。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/309918.htm 不久以前，摄像头在汽车上还属于新鲜事物，主要用于较大型车辆在倒车时观察车后距离的情况，而如今，即便在低成本经济型汽车中配备倒车摄像头也不足为奇。随着汽车技术的不断发展，车辆中的摄像头应用将会-越来越丰富，同时摄像头本身也将变得越来越复杂精密。 倒车摄像头有助于驾驶员直观了解车后距离的情况，但若仅使用后视镜，即便可以观察，也颇为不方便。下一步的发展是全景可视系统 (surround-view system) 。在典型的全景可视系统中，车上将安装四个摄像头，一个在车头，一个在车尾保险杠上，两个分别位于车身两-侧，用于后视。每个摄像头均采用鱼眼镜头，这样根据所生成的四幅影像，可以合成观察车身四周状况的完整影像。在全景可视系统中，可将四幅鱼眼影像提供给德州仪器 (TI) DRA74x“Jacinto 6”等视频影像处理器进行处理。 该处理器不仅可消除鱼眼失真，调整可见视点，而且还可将四幅影像合并在一起，生成汽车的虚拟俯瞰视图，从而有助于驾驶员清晰地查看车辆前后或左右的任何障碍物。 当处理这些影像时，影像的特定部分会被放大，而其余部分则会被压缩。为了保持高影像质量，像素的密度应高于标准肉眼观察所要求的密度。当前的汽车影像生成器可支持 1 百万像素 (MP) 的影像，而 2MP 影像生成器也即将问世。为了支持新一代影像传感器，专为 2MP 影像生成器精心优化的全新串行解串器设计方案对汽车设计人员而言将指日可待。随着这些影像器对数据速率提出更高要求，为之提供支持的新一代接口也将应运而生。 汽车视觉系统演进发展的另一个方面是，业界正从使用倒车摄像头等单摄像头系统进一步发展到使用多个摄像头。在使用多个摄像头的情况下，影像生成器同步化已成为至关重要的特性。在全景可视应用等应用领域，实现所有影像器的同步可使影像处理轻松易行。但是，在-使用两个摄像头交替工作以创建车前3D 立体影像场景的情况下，也需要使用同步来判定移动对象的准确位置，也就是说甚至能判定从移动车辆上看到的静态对象的准确位置。新一代系统将必须具备支持多个完全同步摄像头的潜能。 在许多领域，为现有技术增添更多功能都会让互联更复杂、成本更高昂。例如，若要为家庭 DVD 播放机和视频监视器之间的链路添加写保护，就需要将模拟同轴线缆更换为 HDMI 线缆。这种全新的连接方法不仅可实现更好的画质，同时还能提供写保护。但付出的代价是需要使用成本高得多的线缆/连接器生态系统，而且也难以支-持较长距离的连接。 汽车中也存在类似的问题，EPD-LINK III 经扩展后，能够使用相同的双绞线线缆将来自蓝光.播放器或服务-器的版权保护内容传输至后座娱乐显示屏。本技术规范能在不造成介质成本增加的情况下实现这一功能，也不会缩短无版权保护能力的老式介质的传输距离。图 1 即为体现这种技术的芯片组。在这些器件中，过去通过独立导体传输的相同信息现在经编码后就可使用 FPD-Link III 方式传输，即与视频内容共享同一传输导体。 将视频从摄像头传输给处理器，或是将视频从蓝光播放器传输到显示屏，只是处理工作的一部分。在这两种情况下，都需要从相反的方向传输控制信号。具体就摄像头而言，处理器需要配置影像生成器。对于后座娱乐显示屏而言，用户界面通常为触摸屏，而且触摸命令必须从屏幕发送回处理器。 FPD-Link III 可使用集成型返回通道处理该事物，这不仅允许使用同一条同轴线缆或双绞线向一个方向传输视频，同时还能提供共享同一导体的独立双向控制通道。这样就能使用轻薄且灵活度高的低成本线缆。但还需要解决电源问题，摄像头和显示器都需要电源。 能否使用同一线缆既给设备供电又能提供通信链路? 通过同轴线缆供电 同时使用同一线缆进行供电和通信的关键在于需要思考线缆的频域特征。FPD-Link III 上的视频转发通道和双向控制通道之所以能够共享同一线缆，原因在于这两个-信号在频域中占用的空间不同。以 DS90UB913A-Q1 和DS90UB914A-Q1 为例，控制通道占用的频域是从大约1MHz 到大约 5MHz 不等。视频通道占用的频域是从大约 70MHz 到大约 700MHz 不等。为同一线缆添加电力传输功能必须避免干扰上述两个频段中的任意一个。 对于同轴线缆供电 (POC) 而言，需要使用电路将输入信号分为两个支路(图 2)。其中一路负责传输用于POC 电路的 DC 电源，另一路负责传输无 DC 电源的信号。要实现这种效果，需要在信号路径这一支路上布置一个元件，以便让回传和转发通道的信号通过，但会阻断 DC。简单地使用一个电容器就可以达到这个目的。 0.1μF 电容器从回传通道频段 1MHz 开始直到 700MHz 上限都具有非常低的阻抗。该电容器在市场上随处有售且价格低廉。就 0.1μF 电容器的寄生电感而言，0603 电容器在 1nH 左右，就所使用的频段来说不会有什么影响。要将 AC 信号与 DC 电源进行分离，这一规格的电容可谓理想选择。 对于另一个支路，要做到既通过 DC 电源又避免干扰 AC 信号，难度较大。由于数据通道穿过的是阻抗受控制的传输线路，因而在整个转发通道的频段内，该低通电路的阻抗必须维持在较高水平。 要让电源电路避免干扰数据通道，该电路的阻抗必须比线缆的特征阻抗高大约 20 倍。以 50Ω的同轴线缆为例，该阻抗在1MHz 到700MHz 范围内必须大于1KΩ。如果有理想的导体，就可用于这一应用。 上一页 1 2 下一页