電磁流量計轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計

 電磁流量計轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計
  3．1單片機系統(tǒng)
   3．1．1單片機80C196KC簡介
    本項目中，我們采用了基于80C196KC單片機的智能電磁流量計轉(zhuǎn)換器作為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器。80C196KC單片機是寄存器一寄存器結(jié)構(gòu)，CPU操作直接面向內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)寄存器，消除了某些單片機只用累加器作運算的瓶頸效應(yīng)，因而運算速度和數(shù)據(jù)吞吐能力大大提高。總線寬度可以控制為8位或16位。它屬于MCS96 系列單片機的HSIO系列，它的性能比Intel公司生產(chǎn)的80C196系列單片機的第二代產(chǎn)品性能要提高25％，它的A／D轉(zhuǎn)換器有8位和lO和兩種工作方式，不僅如此，它通過微代碼處理中斷事件，這樣可以大大減少CPU響應(yīng)中斷服務(wù)的開銷。正因為80C196KC單片機的良好性能，使得它在汽車電子控制系統(tǒng)及智能化儀表儀器中有了廣泛的應(yīng)用151．52,“m】。
   80C196KC單片機是Intel 16位單片機，采用了寄存器結(jié)構(gòu)。CPU的操作是在由寄存器陣列和SFR特殊功能寄存器所構(gòu)成的256字節(jié)寄存器空間進行的。這些寄存器都具有累加器的功能，可使CPU對運算前后的數(shù)據(jù)進行快速交換，同時又提供了高速的數(shù)據(jù)處理能力和輸入輸出能力。
   一、80C196KC單片機適合于儀表開發(fā)的特點
   80C196KC單片機是Intell6位單片機，采用了寄存器結(jié)構(gòu)。CPU的操作是在由寄存器陣列和SFR特殊功能寄存器所構(gòu)成的256字節(jié)寄存器空間進行的。這些寄存器都具有累加器的功能，可使CPU對運算前后的數(shù)據(jù)進行快速交換，同時又提供了高速的數(shù)據(jù)處理能力和輸入輸出能力。80C196KC單片機還具有以下特點， 使之非常適于儀表的開發(fā)：
   1．高效的指令系統(tǒng)。該指令系統(tǒng)可以對不帶符號數(shù)進行操作，有16位乘16位和32位除16位的乘除指令，有符號擴展指令，還有數(shù)據(jù)規(guī)格化指令(有利于浮點運算)等等，這些都是它優(yōu)于MCS一51指令系統(tǒng)之處。
   2．具有六種尋址方式，提高了編程和數(shù)據(jù)處理的靈活性；最多可擴展40個I／0口，同時片內(nèi)的A／D轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)8路模擬量輸入，這有利于儀表的升級換代，有利于在今后采用更多的傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。
   二、80C196KC單片機的結(jié)構(gòu)
   80c196Kc單片機是HSIO系列主流產(chǎn)品，由帶有高速輸入／輸出口的系統(tǒng)構(gòu)成，是第二種CHMOS 196系列單片機。HSIO系列的主要特點是：可運行20E-Iz的工作主頻；可達1000B寄存器RAM；可動態(tài)配置8位或16位總線寬帶；16位看門狗定時器；快速寄存器一寄存器結(jié)構(gòu)；總線HOLD／HoLDA協(xié)議；16位定時器和16位計數(shù)器；8通道8位或10位A／D變換；外設(shè)事件服務(wù)器(PTS)：電源的閑置和掉電模式。圖3．1 80C196KC單片機的硬件總體框圖
   由上圖3．1該單片機的硬件總體框圖可以知道，80C196KC的內(nèi)部EPROM／ROM 為16KB，內(nèi)部RAM為512字節(jié)，也有24字節(jié)的專用寄存器。其中PTS稱為外部設(shè)備事件服務(wù)器，能夠提供類似于DMA的響應(yīng)，大大減少了CPU的軟件開銷， 從而提高單片機的信息處理速度，PTS有5種運行方式，PTS矢量與15個中斷矢量相映像。下面就結(jié)合此硬件框圖，對本項目所要涉及到的主要單片機部分做一個介紹：
   1、存儲器空間：
   80C196KC存儲器的布局圖示于圖3．2，其中0000H～01FFH單元和1FFFH～ 2080H單元是有專門用途的，所有其他單元可用于放置程序、數(shù)據(jù)或由存儲器映射的外部設(shè)備占用。ooH～lFFH單元包含寄存器陣列、專用寄存器和256字節(jié)的附加RAM，若企圖從這些單元執(zhí)行指令，那么指令將從外部存儲器取得。這其中，OOH～017I-I 是專用寄存器區(qū)，018H～0FFH是寄存器陣列，可由RALU直接訪問，宛如有232 個累加器。100H～IFFH是附加的256字節(jié)RAM。這些RAM靠“垂直寄存器窗” 結(jié)構(gòu)，也可以作為寄存器由RALU直接訪問，因而給程序設(shè)計帶來了很大的方便。另外，00H～17H單元作為專用寄存器，除了P3和P4外，80C196KC的所有其他片內(nèi)外設(shè)裝置都由這些專用寄存器控制。80C196KC提供了3個水平寄存器窗， 以增加專用寄存器空間，使得MCS--96系列芯片能保持向上兼容。具體包括水平窗0，水平窗1和水平窗15。外部存儲器或l，m 內(nèi)部ROl址F_X-qgOb,f亙E一外部存儲器一保留．， PTS向量。j 中斷向量．， Ro厶量EPRoM密鑰。保留一C(’B一保留， 低端中斷向量。· P3和P4。， 外部存儲器．， 附加RAM一寄存器陣列和外部程序存儲器+ O}TT衛(wèi)lL 6000m 2080I五p 205EHp 2040H_ 2030Hp 2020lip 2019H“ 2018王王o 2014Hd 2000I如1冊I√ 200H一．tOOⅡp 圖3．2 80C196KC存儲器布局
   2、寄存器窗口
   MCS--96系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的之一是取消了常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，使RALU 的操作可直接面向整個寄存器空間。由于采用的是8位尋址段，RALU在同一時刻可直接尋址的寄存器為256字節(jié)。采用寄存器窗口技術(shù)，靠簡單的切換寄存器窗口，使RALU可以訪問更多的寄存器。80C19KC采用了水平窗口和垂直窗口兩種結(jié)構(gòu)，窗口之間的轉(zhuǎn)換，由窗口選擇寄存器WSR的低7位控制，WSR的定義見圖3．3，其中位WSIL7(HODEN)是HOLD／HLDA總線交換協(xié)議選通位。W8＆臣Ⅲ!工三工!衛(wèi)口!工三母7 0。圖3．3窗口選擇寄存器WSR
  a、水平窗口結(jié)構(gòu)，可以使直接尋址的專用寄存器的字節(jié)數(shù)大大增加，3個水平窗口為：窗I=1 0、l和15。切換水平窗口后，可以把水平窗口的24字節(jié)映射到寄存器陣列的低24字節(jié)，專用寄存器WSR的低4位用于選擇水平窗口，切換的辦法很簡單，只要把的水平窗口號寫到WSR的低4位，并使WSR的位4至位6為0就可以了；
  b、垂直窗口結(jié)構(gòu)，因為片內(nèi)RAM512字節(jié)，其中低256字節(jié)可直接尋址， 若不采用專門的措施，高256字節(jié)只能利用16位變址或間接尋址。這樣，高256 字節(jié)就只能作為普通的片內(nèi)RAM使用，而不能作寄存器使用了。采用了垂直窗口結(jié)構(gòu)，就可以把512字節(jié)RAM中的任何一個部分映射到OOH～OFFH空間中的頂部，因而CPU就可以對它們直接尋址，即把被映射的部分當作寄存器使用，使得通用寄存器數(shù)增加了256個字節(jié)。垂直窗口技術(shù)把ooH～lFFH共512個字節(jié)分為32字節(jié)、64字節(jié)或128字節(jié)的窗口，利用垂直窗口切換指令，把的窗口映射到寄存器陣列(00H～oFFH)的頂部，如圖3．4： 圖3．4 80C196KC的垂直窗口向WSR寄存器寫入適當?shù)臄?shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)垂直窗的切換，寫入的數(shù)據(jù)是這樣規(guī)定的，W6、W5、W4窗口的大小，其中： W6W5W4=100 為32字節(jié)窗口=010 為64字節(jié)窗口=001 為128字節(jié)窗口W3～W0了窗口號，如圖3．3，窗口大小為32字節(jié)時，窗口號為O～15； 窗口號為64字節(jié)時，窗口號為O～7；窗口為128字節(jié)時，窗口號為O～3。垂直窗口技術(shù)可以大大加速程序運行速度和精簡程序結(jié)構(gòu)。在中斷服務(wù)程序或子程序中，其優(yōu)點尤其顯得突出。增添了新的256字節(jié)寄存器，使得每個服務(wù)程序都可能擁有自己的寄存器組，而在服務(wù)程序的入口和出口處，可以用簡單的垂直窗口切換指令代替常用的入棧、出棧指令。程序設(shè)計時，可以把488字節(jié)的片內(nèi)RAM劃分為2類：一類是局部變量，屬各中斷服務(wù)程序或子程序?qū)Ｓ茫么怪贝翱诩夹g(shù)進行切換；另一類是全局變量，用于各子程序和主程序之間傳遞結(jié)果數(shù)據(jù)，通常占用寄存器陣列的較低地址，不用窗口技術(shù)。
   3、中斷系統(tǒng)
   中斷系統(tǒng)向量框圖如圖3．5。下面就中斷系統(tǒng)框圖的圖示作一解釋，關(guān)于中斷源的概念是：外部設(shè)備或者是單片內(nèi)部的有關(guān)部分，為了實現(xiàn)某種需求而向CPU 提出中斷申請，要求為其服務(wù)，這些中斷請求的發(fā)源地就稱為中斷源。80C196KC 單片機總共提供了28個各中斷源，18個中斷向量。其中非屏蔽中斷NMI、軟件陷圖3．5中斷向量框圖
   阱TRAP和非法操作碼中斷是3種特殊的中斷源，各占用了一個專門的中斷向量； 其余25個中斷源分享另外15個中斷向量。一臺功能很強的設(shè)備，總是希望它能為眾多的用戶服務(wù)，而且首先要為重要用戶服務(wù)，對于這么多的中斷源，有可能同時向CPU提出中斷申請，但是，在某一段時間內(nèi)，單片機只能為其中之一盡力。因此，科學(xué)管理和正確對待這些中斷源是一項十分重要的工作，在諸多中斷源同時提供請求時，CPU將首先為級別者服務(wù)。不論哪一個中斷申請者，當其要求得到響應(yīng)時，CPU總是去執(zhí)行某一段中斷服務(wù)程序，但事先必須找到該程序的入口地址，存放入口地址的單元又需要標明其地址，這便是中斷向量的概念，所有的中斷源都又自己固定的中斷向量，不可任意挪用或更改。就我們現(xiàn)在做的項目而言，主要用到了三個中斷源，分別是定時器中斷，中斷源代碼INT00，中斷向量是2000H，優(yōu)先權(quán)級別是O；高速輸入通道位0數(shù)據(jù)有效中斷，即HIS．0引腳中斷，中斷源代碼INT04，中斷向量是2008H，優(yōu)先權(quán)級別是4；外部中斷，中斷源代碼INT07，中斷向量200EH，優(yōu)先權(quán)級別為7。當任何一個或多個中斷源同時產(chǎn)生由0寸1的跳變信號時，跳變信號檢測器就會把它們的要求一向“中斷懸掛寄存器”報告，中斷懸掛寄存器實際上是“登記冊”，80C19KC單片機有兩個8位的中斷懸掛寄存器，只要是跳變信號檢測器介紹進來的來訪者，它都予以登記． 所謂的登記，也就是寄存器的有關(guān)位寫上“1”，所有的中斷懸掛寄存器上置1的中斷，單片機都有權(quán)區(qū)別對待它們，處理這項工作的就是兩個8位中斷屏蔽寄存器，中斷屏蔽寄存器中的每一位分別與一個固定的中斷源相對應(yīng)。某位為1，表示歡迎；反之，就是等待。那些通過了中斷屏蔽寄存器的中斷申請，最后還受程序狀態(tài)字寄存器PSW的第9位控制，就是圖3．5中的總允許位，當PSW的D。=l 時，表示中斷允許，否則，中斷不能被執(zhí)行。如果中斷源信號最后允許通過，下面就是優(yōu)先權(quán)編碼的問題了，優(yōu)先權(quán)編碼器根據(jù)中斷源信號的級別進行評選，找出別者，CPU首先為其服務(wù)。把中斷源相對應(yīng)的中斷向量送上內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，CPU從中斷向量的存儲單元里得到中斷服務(wù)程序入口地址，從而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)中斷調(diào)轉(zhuǎn)。
   3．1．2 A／D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
   在各類用單片機構(gòu)成的智能儀器儀表中，外部模擬信號要進入單片機就必須要通過A／D轉(zhuǎn)換，變換為數(shù)字信號。而在本系統(tǒng)中，雖然所用的單片機80c196kc 具有內(nèi)置的A／D轉(zhuǎn)換器，但其內(nèi)置的轉(zhuǎn)換器，只能將模擬電壓轉(zhuǎn)換成一個8位或10位的數(shù)字量，這對于本項目所設(shè)計的電磁流量計來說，其精度和分辨率達不到要求。所以在這里，我們采用一種新型的12位低功耗模／數(shù)采樣轉(zhuǎn)換器ADS7806u， ADS7806u是美國BURR-BROWN公司所推出12位轉(zhuǎn)換器，它采用state-of-the．a(chǎn)rt CMOS結(jié)構(gòu)，可以在25us內(nèi)就完成數(shù)據(jù)的讀取和轉(zhuǎn)換，而它的功耗也就35mW，在輸入lkHZ的信號時，其最小信噪比可以達到72曲，電壓方面，可提供3種方式，標準的±10v，0．5v，和O-4v。A／D基準電壓的精度和穩(wěn)定性是保證A／D轉(zhuǎn)換精度的重要條件，我們這里的5v基準電源由外部電路單獨提供。在數(shù)字輸出方面，有并行及串行兩種方式，具有很大的靈活性。在這里，我們采用的是并行輸出的方式[31．32．55’5sl。接口電路如圖3．6： 圖3．6與單片機的并行接口電路
   由上圖3．6，D7～D0是接在數(shù)據(jù)總線(MD0-MD7)上，用來讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。RC腳接單片機的P2．7，BYTE接的是單片機P1-0，BUSY(2 4腳)接的是外部中斷INTR(P2-2)。因為BUSY腳是表示轉(zhuǎn)換的結(jié)束，所以這里我們用中斷來更方便的讀取數(shù)據(jù)，一旦BUSY腳變?yōu)楦唠娖剑彤a(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序里面，完成對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。ADS7806u的片選信號通過地址總線由CPLD內(nèi)譯碼電路產(chǎn)生。該轉(zhuǎn)換器具體的過程為：首先，CS和RC腳變低至少40ns，啟動轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換模擬信號，BUSY腳電平拉低表示開始轉(zhuǎn)換，直到轉(zhuǎn)換器內(nèi)部輸出寄存器數(shù)據(jù)得到更新，即轉(zhuǎn)換完成。在BUSY腳保持低電平對，所有的轉(zhuǎn)換指令將不被響應(yīng)，另外，在BUSY腳變高前，CS和RC腳必須已經(jīng)為高，否則新一輪的轉(zhuǎn)換會在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)還沒有足夠的時間被讀取的情況下，就開始又一次的轉(zhuǎn)換了。在這里， 因為我們說的是并行輸出，所以EXT／INT(8腳)和DATACLK(18腳)就保持低電平，而sDA=rA(19腳)就懸空。在轉(zhuǎn)換完成以后，BUSY腳電平自動拉高， 這樣，在C s腳的下降沿即把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上。因為我們轉(zhuǎn)換的結(jié)果是1 2位的，所以要分兩次讀取，而這個功能是由BYTE(21)腳來實現(xiàn)，當BYTE (21)腳是低電平時，數(shù)據(jù)總線上輸出高8位，反之，輸出低4位。
   3．1．3鍵盤接口設(shè)計
   在電磁流量計中，我們采用4個按鍵來對儀表進行數(shù)據(jù)及命令的輸入，其接口電路如圖3．7所示p6-49,60】。圖3．7鍵盤接口電路
   我們用4個按鍵來對儀表進行數(shù)據(jù)及命令的輸入，電路中的四個鍵，分別為加一鍵、移位鍵、設(shè)定鍵、確定鍵。具體來說就是，對于參數(shù)的設(shè)定，在正常計量狀態(tài)下按“確定鍵”進入，通過不斷的按“設(shè)定鍵”來設(shè)定各級之間的切換。當要設(shè)定具體的某一級參數(shù)時，通過“移位鍵”在當前屏幕顯示位之間切換，通過“加一鍵”使當前位上的數(shù)值加一。完成設(shè)定以后，應(yīng)按“確定鍵”退出，回到正常的計量狀態(tài)。電路工作原理：按鍵的一端常為高，當有按鍵按下時相應(yīng)管腳置低，通過與非門產(chǎn)生高有效信號，與非門輸出接單片機中斷引腳HSl0(HSl0 高有效)，當有中斷請求信號時單片機中斷調(diào)用相應(yīng)中斷予程序，送出三態(tài)門的地址信號，使三態(tài)門導(dǎo)通通過數(shù)據(jù)總線讀出按鍵信號，送入單片機中進行處理。
   3．1．4 LCD接口設(shè)計
   一、液晶模塊介紹
   在電磁流量計中，我們采用128x64的圖形點陣液晶顯示模塊來顯示累積流量、瞬時流量等數(shù)據(jù)信息。液晶顯示模塊(LCM)，它是將液晶顯示器件、驅(qū)動及控制電路、以及溫度補償、驅(qū)動電源、背光等輔助電路組合在一起的一種相對獨立的顯示器件和設(shè)備。通常液晶顯示器件本身引線眾多，而且要將這些引線與驅(qū)動、控制等電路連接才能用于顯示信息，因此生產(chǎn)廠家在制造液晶顯示器件的同時，也將與之對應(yīng)的驅(qū)動、控制等電路做成PCB板，然后用壓框和導(dǎo)帶或?qū)щ娤鹉z將液晶顯示器件固定在PCB板上，從而組合形成液晶顯示模塊。圖3．8是我們采用的MSC．G12864DYSY-1W型液晶模塊的結(jié)構(gòu)圖，由圖中可以看出該液晶模塊集成了兩個KS0108B顯示驅(qū)動控制器和一個KS0107B顯示驅(qū)動器，兩個KS0108B分別控制左右兩個半屏(64x64)像素點的顯示，KS0107B作為64行的行驅(qū)動控制145,61J。SLK l“f VOLl"RSTJB }c站I csI nB7l嗽I拋，I坤4 1勰；}嫩I DBI l∞ol E wI Es VO l啪I v轱l 圖3．8 MSC-G12854DYSY一1w型液晶模塊的結(jié)構(gòu)圖
   二、接口電路設(shè)計
   MSC．G12864DYsYlW液晶模塊的對外接口實質(zhì)上就是KS0108B及KS0107B控制器與微處理器的接口。就接口技術(shù)來講通常要考慮兩個問題，其一是接口的邏輯設(shè)計，其二就是接口的時序設(shè)計。液晶模塊與微處理器的連接方式我們采用的是直接控制方式，即將液晶顯示模塊的接口作為存儲器或I／O設(shè)備直接掛在系統(tǒng)總線上，微處理器以控制存儲器或I／O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作，實際的接口電路如圖3．9所示。單片機通過高位地址P4．3(A11)控制CS2， P4．2(A10)控制CSl，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的KS0109B控制器；同時單片機用P4．1(A9)作為RS信號用來控制內(nèi)部寄存器的選擇，用P4．0(AS)作為R／W信號控制數(shù)據(jù)總線(MD0--MD7)的信號流向；LCD的片選信號CS_LCD(實際上是模塊內(nèi)圖3．9 LCD接口電路部KS0108B的片選信號)由地址總線通過譯碼產(chǎn)生，譯碼電路在CPLD內(nèi)實現(xiàn)； 電位器R5用于顯示對比度的調(diào)節(jié)
   3．1．5通信模塊設(shè)計MAX485 ＆墅壘!—913 1 1§}I 120 圖3．10 RS485總線接口
   為了適應(yīng)儀表網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，在系統(tǒng)設(shè)計時我們要根據(jù)實際需要為電磁流量計配備合適的通信接口。在當今單片機系統(tǒng)的通信中，RS．232和RS．485標準總線應(yīng)用廣泛，技術(shù)也成熟。為了使電磁流量計的應(yīng)用范圍更加廣泛， 我們選用RS-485標準總線來實現(xiàn)儀表和外部系統(tǒng)的通信，其接13電路如圖3．10 ]ifi：示[62--64]。
   在圖3．10所示的通信接口電路中，我們選用MAX485作為系統(tǒng)的通信接口芯片。MAX485是MAⅪM公司推出的支持RS-485協(xié)議的低功耗收發(fā)器，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達2．5Mbps。它內(nèi)部有一個輸入接收器和一個輸出驅(qū)動器，具有輸入接收器和輸出驅(qū)動器使能管腳。當不使能時，輸入接收器和輸出驅(qū)動器處于高阻態(tài)。輸入接收器和輸出驅(qū)動器可抗±15KV的靜電沖擊。驅(qū)動器具有短路電流限制，并且可以由溫控切換電路將輸出置為高阻態(tài)，以防止過大的功率損耗對器件造成損害。輸入接收器具有故障自動保護功能，以確保在輸入開路時驅(qū)動器也裂蔫霹援能輸出高電平信號。基于以上特點，MAX485芯片非常適用于符合RS-485標準總線的通信。
   3．2勵磁電路
   本項目的勵磁電路是采用單片機控制的恒流源勵磁方式nJI．21馴，其中，基本的恒流源勵磁電路如下圖3．11：圖3．11基本恒流源勵磁電路這里，由K1、K2、K3和K4組成橋式開關(guān)，傳感器勵磁線圈接在橋式開關(guān)的對角線上。開關(guān)K1、K4和K2、K3分別受勵磁控制脈沖negative和positive 的控制，(其中。negative接80c196ke單片機的Pl一6引腳，positive接P1—4引腳)交替地導(dǎo)通和截止。當開關(guān)K1和K4導(dǎo)通時(這時開關(guān)K3和K2截止)，電流由電源Ec自右向左流過勵磁線圈L、晶體管T和采樣電阻R．開關(guān)K3和K2 導(dǎo)通時(這時開關(guān)K1和K4截止)，電流由電源Ee自左向右流過勵磁線圈上，晶體管T和采樣電阻R。流過勵磁線圈的電流方向，隨控制開關(guān)negative和positive 的變化而變化，電流的方向改變和控制脈沖一致，電流的大小由厶=乓／e決定。由于本項目的勵磁方式是通過單片機來控制的，所以具有很好的可調(diào)性，根據(jù)對不同的流體的測量，可以設(shè)定不同的勵磁方式，以供用戶靈活的選擇。默認的， 我們選擇了三值低頻勵磁波作為系統(tǒng)的勵磁方式。
   3．3系統(tǒng)抗干擾設(shè)計
   由于本系統(tǒng)需在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中使用，對抗干擾性和可靠性具有較高的要求，因此在系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計過程中，將提高系統(tǒng)抗干擾性和可靠性作為一項重要的內(nèi)容。根據(jù)本系統(tǒng)特點和已往系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，以下主要從硬件優(yōu)化方面討論如何提高系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。
   一、PCB的抗干擾設(shè)計
   印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就我們在PCB 設(shè)計中采用的的幾項措施做一些說明。
  l、電源線設(shè)計
  根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
  2、地線設(shè)計
   地線設(shè)計的原則是；1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宣采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地覆銅。2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗嗓性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其按地電路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
   3、退藕電容配置
   PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當?shù)耐伺弘娙荨Ｍ伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t是：1)電源輸入端跨接10～100uf的電解電容器。2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0．01pf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每和8個芯片布置一個l～lOpf的但電容。3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。
   二、程序運行監(jiān)視電路設(shè)計147】
   程序運行監(jiān)視通常都由各種類型的程序監(jiān)視定時器WDT(WatchDog Timer)， 俗稱“看門狗”。WDT可保證程序非正常運行，如程序。飛逸”、“死機”時，能及時進入復(fù)位狀態(tài)。圖3．12所示是一個外部WDT電路示意。WDT是一個帶有清除端CLR及溢出信號0F輸出的定時器。定時器由脈沖源島，、循環(huán)計數(shù)器組成。易。，提供循環(huán)計數(shù)器的計數(shù)脈沖。圖3．12 MCU外部WDT電路示意圖WDT工作原理如下。首先設(shè)計好定時器的定時時間寫，使巧大于程序正常運行循環(huán)時間。程序正常運行時，在其路徑上、設(shè)置若干個循環(huán)計數(shù)器清零脈沖輸出指令，這樣，在程序正常運行時，即在正常運行循環(huán)時間內(nèi)，循環(huán)計數(shù)器不斷被清零，不會產(chǎn)生溢出信號，單片機不會復(fù)位。如果程序運行失常導(dǎo)致死機時， I／O口無法輸出清零信號，定時器到達％時，產(chǎn)生溢出復(fù)位信號，強使單片機復(fù)位。
   三、總線的抗干擾設(shè)計
   總線是單片機和外部各種接口芯片進行數(shù)據(jù)交換的通道，總線的可靠性，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性，采取以下措施，可有效提高總線的抗力。
   1、采用三態(tài)門式總線驅(qū)動器提高總線的抗力
   當單片機的負載超過I／O口的驅(qū)動能力時需要驅(qū)動器，總線驅(qū)動器可以采用T1’L型三態(tài)門緩沖器74LS244或74LS245，三態(tài)緩沖器能減少分布電容與電感對總線工作的影響，其總線的抗力比OC門大約大lO倍。
   2、總線接受端加施密特電路作緩沖器抗干擾
   當兩塊印制板之間用長電纜連接，若接受端直接采用門電路，則由于信號經(jīng)長距離傳輸后會耦合一些噪聲，加上印刷板上的噪聲共同作用，危害很大，在接受端PCB加施密特電路來作緩沖器，可以濾出外部噪聲，提高總線的抗力。
   3、使用上拉電阻克服總線瞬間不穩(wěn)定
   用三態(tài)輸出器件構(gòu)成的總線，在三態(tài)驅(qū)動器(D)都是高阻抗時是不穩(wěn)定的，一是由于易感應(yīng)外來干擾，同時接受器的輸入電流將給總線的寄生電容充電到高電平，所有接在總線上的接受器都不穩(wěn)定，一點點外來干擾就可能振蕩。當兩個相位相反的控制信號在時間上存在偏差時，一個由低電平變高電平的瞬間另一個還來不及由高變低，兩個均是高阻狀態(tài)。這一高阻狀態(tài)瞬間，如果總線的負載是T1L 電路，它將因自身的泄漏電流使總線電壓不穩(wěn)定；若負載全是CMOS或NMOS 電路，則有幾百兆歐很容易耦合干擾。當我們對總線采用上拉時，可使總線在此瞬間處于穩(wěn)定的高電位，從而增強了總線的抗力。數(shù)據(jù)總線的上拉電阻一般取3．3—10翮Q，在我們的設(shè)計中采用9個管腳的4．71【排阻，非常方便的實現(xiàn)總線的上拉。
   3．4本章小結(jié)
   本章在前一章提出總體結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，重點對電磁流量計的勵磁發(fā)生電路、單片機系統(tǒng)及其接口電路進行了設(shè)計和分析，并給出各部分的接口電路，最后討論了系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：