當前位置:首頁 > EDA > 電子設計自動化
[導讀]1 濾波和抗干擾概述單片機應用系統(tǒng)的輸入信號常含有種種噪聲和干擾,它們來自被測信號源、傳感器、外界干擾源等。為了提高測量和控制精度,必須消除信號中的噪聲和干擾。噪聲有兩大類:一類為周期性的;另一類為不規(guī)則

1 濾波和抗干擾概述

單片機應用系統(tǒng)的輸入信號常含有種種噪聲和干擾,它們來自被測信號源、傳感器、外界干擾源等。為了提高測量和控制精度,必須消除信號中的噪聲和干擾。噪聲有兩大類:一類為周期性的;另一類為不規(guī)則的。前者的典型代表為50Hz的工頻干擾,一般采用硬件濾波,使用積分時間等于20ms的整數(shù)倍的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,可有效地消除其對信號的影響。后者為隨機信號,它不是周期信號,可用數(shù)字濾波方法予以消弱或濾除。所謂數(shù)字濾波,就是通過一定的計算或判斷程序來減少干擾信號在有用信號中的比重,故實際上它是一種軟件濾波。硬件濾波具有效率高的優(yōu)點,但要增加系統(tǒng)的投資和設備的體積,當干擾的性質(zhì)改變時我們往往不得不重新搭接電路;軟件濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的,不需要增加設備,故投資少、可靠性高、穩(wěn)定性好,并且可以對頻率很低的信號實行濾波,隨著干擾的性質(zhì)改變只需修改軟件即可,具有靈活、方便、功能強的優(yōu)點,但要占用系統(tǒng)資源、降低系統(tǒng)的工作效率。一個傳統(tǒng)的實際系統(tǒng),往往采用軟件和硬件相結合的濾波方法,這種結合是在兩者的優(yōu)缺點之間尋找一個平衡點。

硬件抗干擾主要采用隔離技術、雙絞線傳輸、阻抗匹配等措施抑制干擾。常用的隔離措施有采用A/D、D/A與單片機進行隔離以及用繼電器、光電隔離器、光電隔離固態(tài)繼電器(SSR)等隔離器件對開關量進行隔離。

軟件抗干擾主要利用干擾信號多呈毛刺狀、作用時間短等特點。因此,在采集某一狀態(tài)信號時,可多次重復采集,直到連續(xù)兩次或多次采集結果完全一致時才視為有效。若多次采集后,信號總是變化不定,可停止采集,給出報警信號。如果狀態(tài)信號是來自各類開關型狀態(tài)傳感器,對這些信號采集不能用多次平均方法,必須完全一致才行。在滿足實時性要求的前提下,如果在各次采集狀態(tài)信號之間增加一段延時,效果會更好,能對抗較寬的干擾。對于每次采集的最高次數(shù)限額和連續(xù)相同次數(shù)均可按實際情況適當調(diào)整。對于擾亂CPU的干擾,可以采取指令冗余和軟件陷阱等抗干擾技術加以抑制。

2 利用CPLD實現(xiàn)數(shù)字濾波及抗干擾

這里介紹的采用CPLD實現(xiàn)信號濾波抗干擾的方法已經(jīng)在智能儀器泵沖測量儀的開發(fā)中得到驗證。下面就如何采用CPLD對系統(tǒng)的四路外部傳感器脈沖信號和四路按鍵信號實現(xiàn)濾波、鎖存、中斷申請等功能進行闡述。

2.1 傳感器信號濾波

由于要對傳感器信號進行數(shù)字濾波,CPLD要引入時鐘信號。因而我們對CPLD定義一輸入端clki,作為數(shù)字濾波器的計數(shù)脈沖輸入端。clki由單片機定時器1定時產(chǎn)生500Hz脈沖。以一路為例,泵沖信號濾波部分如圖1所示。

 

 

oo0為經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后接近開關輸出的信號。當oo0為低電平時,說明泵1未動作,封鎖三端與門,時鐘信號clki無法通過,計數(shù)器bcn3n不計數(shù)。同理,當aa4為高電平時,亦封鎖三端與門(至于aa4如何變化及作用下文有介紹)。故當oo0為高、aa4為低時,clki接通計數(shù)器CLK端。當oo0和clr端任意一個為低時,計數(shù)器清零。計數(shù)器bcn3n由MAX+PLUSII的文本編輯器編輯,其文本如下:

 

 

其輸出aa?4..0?等于計數(shù)器當前的計數(shù)值。Aa4就是aa?4..0?的最高位?當計數(shù)值達到10H(十六進制)時,即aa4為高電平時,三端與門封鎖,計數(shù)器保持10H不變,除非有清零信號。其波形如圖2所示。

 

 

由波形可知,oo0為高,計數(shù)器開始計數(shù)。對于小的脈沖,計數(shù)器的最高位即aa4為低,認為是干擾信號;只有當aa4為"1"時才認為oo0的脈沖信號有效,并通過aa4將時鐘脈沖阻斷,使計數(shù)器值不再增加。這樣做是為了防止由于oo0的脈沖不定寬,使aa4的電平不定,后面無法進行處理。還應注意的是,把oo0引入了清零信號。當信號有較多毛刺時,若oo0為低時不清零則使計數(shù)器不斷累加,積累到一定程度,使aa4為1,系統(tǒng)將認為有一有效脈沖信號,產(chǎn)生誤動作。

2.2 中斷申請信號產(chǎn)生

中斷申請信號由圖3電路生成。

 

 

圖中四個計數(shù)器的最高位接四端或門,只要有一路信號為高,或門輸出就為高,并經(jīng)過非門,輸出低電平,接于D觸發(fā)器的時鐘端。D觸發(fā)器的D端始終為高電平。D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)器,若輸入D為1,在時鐘脈沖的上升沿,把"1"送入觸發(fā)器,使Q="1"。只有在CLRN端的clr信號有效時,D觸發(fā)器清零,Q="0"。其波形如圖4所示。

 

 

只要有一路信號為高,D觸發(fā)器時鐘端為低。當所有4路都為低時,時鐘端由低變高,在上升沿,Q變?yōu)?quot;1",發(fā)出中斷請求信號。

如果多路脈沖信號有重疊,例如有兩路信號發(fā)生重疊,而中斷信號只有在四路都為低時才會產(chǎn)生,因此需要對信號進行鎖存。本設計采用D觸發(fā)器來實現(xiàn)鎖存,電路如圖5所示。

 

 

當aa4為由低變高時,a4變?yōu)楦唠娖?。由clr信號清零。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉