计算机控制技术第2版范立南李雪飞电子课件第9章节计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术.ppt

9.5 计算机控制系统的软件抗干扰 9.5.4 Watchdog技术 通常采用程序监视技术，又称“看门狗（Watchdog）”技术，使程序脱离“死循环”。 80C51单片机的片内没有监视定时器（WDT），但可利用片内定时器与中断程序，或者片外定时器与中断程序来作为WDT。 这种方法要求定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间，若程序正常运行时间为T，则定时器的定时时间应为1.1Ttw2T。 9.5 计算机控制系统的软件抗干扰 如图9-24所示电路为由定时器/计数器8253和可再触发单稳态多谐振荡器74LS123组成的“看门狗”电路。 9.5 计算机控制系统的软件抗干扰 图中双可再触发单稳态多谐振荡器74LS123在清除端为高电平，B端为高电平的情况下，若A端输入负跳变，则单稳态触发器脱离原来的稳态（Q为低电平）进入暂态，即Q端变为高电平。在经过一段延时后，Q端重新回到稳定状态。这就使Q端输出一个正脉冲，其脉冲宽度由定时元件R、C决定。当C＞1000pF时，输出脉冲宽度计算如下 tw＝0.45RC （9-3） 式中，R——单位为Ω； C——单位为F； tw——单位为s。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 9.3.1 计算机控制系统的接地技术 接地的目的有两个，一是保护计算机、电器设备和操作人员的安全。二是为了抑制干扰，使计算机工作稳定。 1．接地的种类 通常接地可分为工作接地和保护接地两大类。 在计算机控制系统中，大致有交流地、系统地、安全地、数字地（逻辑地）和模拟地等几种。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 2．输入系统的接地 （1）数字地与模拟地要分开。 （2）单点接地与多点接地的选择。 在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz时，它的布线和元器件间的电感影响小，屏蔽线采用一点接地；但信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时，应采用就近多点接地法。 （3）传感器、变送器和放大器等通常采用屏蔽罩，而信号的传送往往使用屏蔽线。对于这些屏蔽层的接地应该遵循单点接地原则。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 （4）接地线要尽量加粗。应将接地线加粗，使它能通过三倍于印刷电路板上的允许电流，如有可能，接地用线在2~3mm以上为宜。 （5）交流地绝对不允许与其他几种地相连，而且交流电源变压器的绝缘性能要好，绝对避免漏电现象。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 3．主机系统的接地 （1）全机单点接地 图9-20 全机单点接地 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 （2）主机外壳接地、机芯浮空 图7-21 主机外壳接地、机芯浮空示意图 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 （3）多机系统的接地 在计算机网络系统中，多台计算机之间相互通信，资源共享。近距离的几台计算机安装在同一机房内，可采用类似图9-20那样的多机单点接地方法。对于远距离的多台计算机之间的数据通信，通过隔离的办法把地分开。如变压器隔离技术、光电隔离技术和无线电通信技术。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 9.3.2 计算机控制系统的电源保护技术 1．计算机控制系统的一般保护措施 （1）采用交流稳压器 （2）采用电源滤波器 （3）电源变压器采取屏蔽措施 （4）采用分布式独立供电 （5）分类供电方式 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 2．电源异常的保护措施 （1）采用静止式备用交流电源 （2）采用不间断电源UPS 不间断电源UPS的基本结构分为两大类：一部分是将交流市电变为直流电的整流/充电装置，另一部分是把直流电再度转变为交流电的PWM逆变器。 UPS电源按其操作方式可分为后备式和在线式的UPS电源。 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 ① 后备式UPS电源的原理图如图9-22所示。 图9-22 后备式UPS电源方框图 9.3 计算机控制系统的接地和电源保护技术 ② 在线式UPS电源的原理图如图9-23所示。 图9-23 在线式UPS电源框图 9.4 印制电路板抗干扰技术 9.4.1 印制电路板的尺寸和元器件的布置 印制电路板的尺寸大小要适中。 在元器件布置方面，应把相互有关的器件尽量放得靠近些。 在印制板上布置逻辑电路时，原则上应在出线端子附近放置高速器件，稍远处放置低速电路和存储器等。 光电隔离器、隔离用的变压器