電磁流量計抗干擾技術探討  五

2. 1　硬件抗干擾

由于軟件抗干擾措施是以犧牲CPU效率為代價的,如果沒有硬件消除絕大多數干擾, CPU 將疲于奔命,無暇顧及正常工作,嚴重影響系統的工作效率和實時性。

電磁流量計輸出單元一般包括4 ～20 mA 電流輸出,集電極開路的頻率輸出以及工業現場總線接口等,在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來進行信息傳輸是很有好處的,它將微機系統與各種傳感器、開關、執行機構從電氣上隔離開來,很大一部分干擾將被阻擋。

MSP430單片機與外圍設備,如模數轉換器、EEP2ROM等采用總線通信方式。當信號同時切換時會引起“地彈”和串擾。在電路板布線時,總線盡量使用地線包圍,電路采用多點接地方式。同時總線采用上拉電阻方式,可以提高邏輯電路噪聲容限,使總線通信更加可靠。

MSP430的通用端口可以設置為輸入和輸出兩種狀態,對于沒有使用的端口,全部設置為輸出狀態,防止CPU受到意外干擾。此外XT2OUT、XOUT、VREF +空置; XIN、AVCC接數字電源端; XT2 IN、VREF - 、VREF +接數字地。

2. 2　睡眠狀態抗干擾

電磁流量計中微處理器很多情況下是在執行等待指令和循環檢查程序,這時CPU沒有工作,但卻是清醒的,很容易受干擾。MSP430系列單片機提供了多種睡眠狀態,讓CPU在沒有正常工作時休眠,必要時再由中斷系統來喚醒它,之后恢復休眠狀態,從而使CPU受到隨機干擾的威脅大大降低,同時降低了CPU的功耗。

2. 3　指令冗余與軟件陷阱技術

程序正常運行時,指令計數器始終指向下一條指令的第一個字節,當單片機受到干擾時,可能引起程序計數器的非正常修改,將操作數當作指令碼執行,造成程序誤操作。MSP430 單片機采用R ISC指令內核,指令字有單字節、雙字節和三字節指令三種,在雙字節和三字節指令后插入兩條單字節指令,程序失控時也可以迅速進入預期控制軌道。綜合考慮CPU效率和抗干擾能力,在對程序流向起關鍵作用的指令處,如跳轉指令、中斷恢復指令等,插入兩條“NOP”單字節空操作指令,以保證“跑飛”的程序迅速納入正確的控制軌道。

電磁流量計