电磁流量计抗干扰技术探讨  五

2. 1　硬件抗干扰

由于软件抗干扰措施是以牺牲CPU效率为代价的,如果没有硬件消除绝大多数干扰, CPU 将疲于奔命,无暇顾及正常工作,严重影响系统的工作效率和实时性。

电磁流量计输出单元一般包括4 ～20 mA 电流输出,集电极开路的频率输出以及工业现场总线接口等,在输入和输出通道上采用光电隔离器来进行信息传输是很有好处的,它将微机系统与各种传感器、开关、执行机构从电气上隔离开来,很大一部分干扰将被阻挡。

MSP430单片机与外围设备,如模数转换器、EEP2ROM等采用总线通信方式。当信号同时切换时会引起“地弹”和串扰。在电路板布线时,总线尽量使用地线包围,电路采用多点接地方式。同时总线采用上拉电阻方式,可以提高逻辑电路噪声容限,使总线通信更加可靠。

MSP430的通用端口可以设置为输入和输出两种状态,对于没有使用的端口,全部设置为输出状态,防止CPU受到意外干扰。此外XT2OUT、XOUT、VREF +空置; XIN、AVCC接数字电源端; XT2 IN、VREF - 、VREF +接数字地。

2. 2　睡眠状态抗干扰

电磁流量计中微处理器很多情况下是在执行等待指令和循环检查程序,这时CPU没有工作,但却是清醒的,很容易受干扰。MSP430系列单片机提供了多种睡眠状态,让CPU在没有正常工作时休眠,必要时再由中断系统来唤醒它,之后恢复休眠状态,从而使CPU受到随机干扰的威胁大大降低,同时降低了CPU的功耗。

2. 3　指令冗余与软件陷阱技术

程序正常运行时,指令计数器始终指向下一条指令的第一个字节,当单片机受到干扰时,可能引起程序计数器的非正常修改,将操作数当作指令码执行,造成程序误操作。MSP430 单片机采用R ISC指令内核,指令字有单字节、双字节和三字节指令三种,在双字节和三字节指令后插入两条单字节指令,程序失控时也可以迅速进入预期控制轨道。综合考虑CPU效率和抗干扰能力,在对程序流向起关键作用的指令处,如跳转指令、中断恢复指令等,插入两条“NOP”单字节空操作指令,以保证“跑飞”的程序迅速纳入正确的控制轨道。

电磁流量计