本文主要介绍了一种基于智能控制技术的新型温控系统的硬件设计。设计了传感器铂电阻为本温度控制系统提供温度信号，经A/D 转换成数字信号送入微控制器中，通过微控制器及其接口电路，实现对温度信号的显示、判断、决策及控制。最后系统输出的适当控制量可调脉冲控制可控硅电路。通过可控硅调功对被控对象电阻炉的加热，实现系统对被控对象电阻炉的温度控制，以达到系统所要求的精度。关键字: 传感器；可控硅；温度控制；A/D1 引言在钢铁、机械、石油化工、电力、工业炉窑等工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。在本文中，主要研究对特定空间(电阻炉)的温度进行高精度控制。采用九点控制器算法进行温度控制，达到了很好的控制效果。2 控制系统的硬件实现控制系统硬件电路的组成由同步过零检测电路、温度信号检测及可控硅触发电路、时钟芯片等组成，结构框图如图1 所示，以单片机机为核心，数据采集由铂电阻经补偿放大后送至A/D 转换，调功部分由过零触发电路及可控硅完成。
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MCS51系列单片机软件控制复位的可靠方法:文章指出了一种广泛流传的误解：在MCS-51系列单片机中，只要用指令使程序从起始地址开始执行，就可以复位单片机，摆脱干扰。通过实验，揭示了软件控制复位的可靠方法。有的单片机（如8098）有专门的复位指令，某些增强型MCS-51系统单片机虽然没有复位指令，但片内集成了WATCHDOG电路，故抗干扰也不成问题。而普及型MCS-51系列单片机（如8031和8032）既然无复位指令，又不带硬件WATCHDOS，如果没有外接硬件WATCHDOG电路，就必须采用软件抗干扰技术。常用的软件抗干扰技术有：软件陷阱、指令冗余、软件WATCHDOG等，它们的作用是在系统受干扰时能及时发现，再用软件的方法使系统复位。所谓软件复位就是用一系列指令来模仿复位操作，这就是MCS-51系列单片机所特有的软件复位技术。现用一简单的实验说明。接于P1.0的发光二极管LED0用来表示主程序的工作情况，接于P1.1的发光二极管LED1用于表示低级中断子程序的工作情况，接于P1.2的发光二极管LED2用来表示高级中断子程序的工作情况，接于P3.2口的按钮用来设立干扰标志，程序检测到干扰标志后故意进入死循环或掉进陷井，模仿受干扰的情况，从而检验各种复位方法的实际效果。实验初始化程序如下：
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3.1 总线与接口概述 3.1.1 总线和接口及其标准的概念 总线：是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、数据和地址。 总线标准 指芯片之间、扩展卡之间以及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应该遵守的一些协议与规范。 接口标准 外设接口的规范，涉及接口信号线定义、信号传输速率、传输方向和拓扑结构，以及电气特性和机械特性等多个方面。 3.1.2 总线的分类 1) 按总线功能或信号类型划分为： 数据总线：双向三态逻辑，线宽表示了总线数据传输的能力。地址总线：单向三态逻辑，线宽决定了系统的寻址能力。控制总线：就某根来说是单向或双向。控制总线最能体现总线特点，决定总线功能的强弱和适应性。2) 按总线的层次结构分为： CPU总线：微机系统中速度最快的总线，主要在CPU内部，连接CPU内部部件，在CPU周围的小范围内也分布该总线，提供系统原始的控制和命令。局部总线：在系统总线和CPU总线之间的一级总线，提供CPU和主板器件之间以及CPU到高速外设之间的快速信息通道。系统总线：也称为I/O总线，是传统的通过总线扩展卡连接外部设备的总线。由于速度慢，其功能已经被局部总线替代。通信总线：也称为外部总线，是微机与微机，微机与外设之间进行通信的总线。3.1.3 总线的主要性能参数1．总线频率：MHz表示的工作频率，是总线速率的一个重要参数。2．总线宽度：指数据总线的位数。3．总线的数据传输率 总线的数据传输率=(总线宽度/8位)×总线频率 例：PCI总线的总线频率为33.3MHz，总线宽度为64位的情况下，总线数据传输率为266MB/s 。
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计算机部件要具有通用性，适应不同系统与不同用户的需求，设计必须模块化。计算机部件产品(模块)供应出现多元化。模块之间的联接关系要标准化，使模块具有通用性。模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块联接关系，即一种总线标准。总线的标准总线是一类信号线的集合是模块间传输信息的公共通道，通过它，计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送。为使不同供应商的产品间能够互换，给用户更多的选择，总线的技术规范要标准化。总线的标准制定要经周密考虑，要有严格的规定。总线标准（技术规范）包括以下几部分：机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插件以及按装尺寸均有统一规定。功能规范：总线每条信号线（引脚的名称）、功能以及工作过程要有统一规定。电气规范：总线每条信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等。总线的发展情况S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为微计算机技术发展起到了推动作用。IBM-PC个人计算机采用总线结构（Industry Standard Architecture, ISA)并成为工业化的标准。先后出现8位ISA总线、16位ISA总线以及后来兼容厂商推出的EISA（Extended ISA)32位ISA总线。为了适应微处理器性能的提高及I/O模块更高吞吐率的要求，出现了VL-Bus(VESA Local Bus)和PCI(Peripheral Component Interconnect,PCI）总线。适合小型化要求的PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)总线，用于笔记本计算机的功能扩展。总线的指标计算机主机性能迅速提高,各功能模块性能也要相应提高,这对总线性能提出更高的要求。总线主要技术指标有几方面：总线宽度：一次操作可以传输的数据位数，如S100为8位，ISA为16位，EISA为32位，PCI-2可达64位。总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度。总数工作频率：总线信号中有一个CLK时钟，CLK越高每秒钟传输的数据量越大。ISA、EISA为8MHz，PCI为33.3MHz, PCI-2可达达66.6MHz。单个数据传输周期：不同的传输方式，每个数据传输所用CLK周期数不同。ISA要2个，PCI用1个CLK周期。这决定总线最高数据传输率。5. 总线的分类与层次系统总线：是微处理器芯片对外引线信号的延伸或映射，是微处理器与片外存储器及I/0接口传输信息的通路。系统总线信号按功能可分为三类：地址总线（Where）：指出数据的来源与去向。地址总线的位数决定了存储空间的大小。系统总线：数据总线（What）提供模块间传输数据的路径，数据总线的位数决定微处理器结构的复杂度及总体性能。控制总线（When）：提供系统操作所必需的控制信号，对操作过程进行控制与定时。扩充总线：亦称设备总线，用于系统I/O扩充。与系统总线工作频率不同，经接口电路对系统总统信号缓冲、变换、隔离，进行不同层次的操作（ISA、EISA、MCA)局部总线：扩充总线不能满足高性能设备（图形、视频、网络）接口的要求，在系统总线与扩充总线之间插入一层总线。由于它经桥接器与系统总线直接相连，因此称之为局部总线（PCI）。
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单片机应用技术选编(3) 目录 第一章 单片机的综合应用技术1.1 8098单片机存储器的扩展技术1.2 87C196KC单片机的DMA功能1.3 MCS?96系列单片机高精度接口设计1.4 利用PC机的8096软件开发系统1.5 EPROM模拟器及其应用1.6 MCS?51智能反汇编软件的设计与实现1.7 MCS?51系列软件设计与调试中一个值得注意的问题1.8 PL／M语言在微机开发系统中的应用特性1.9 MCS?51单片机开发系统中的断点产生1.10 C语言实型数与单片机浮点数之间数据格式的转换1.11 微机控制系统初始化问题探讨1.12 MCS?51中断系统中的复位问题1.13 工业控制软件的编程原则与编程技巧1.14 CMOS微处理器的功耗特性及其功耗控制原理和应用1.15 基于PLL技术的A/D、D/A转换器的设计1.16 智能仪器监控程序的模块化设计1.17 用软件逻辑开关实现单片机的地址重叠使用1.18 8259A可编程中断控制器与8031单片机接口电路及编程1.19 NSC810及其在各种微处理机中的应用1.20 MC146818在使用中的几个问题1.21 交流伺服系统中采用8155兼作双口信箱存储器的双微机结构1.22 实用汉字库芯片的制作 第二章 新一代存储器及逻辑器件2.1 新一代非易失性记忆元件--闪烁存储器2.2 Flash存储器及应用2.3 随机静态存储器HM628128及应用2.4 非挥发性随机存储器NOVRAM2.5 ASIC的设计方法和设计工具2.6 GAL器件的编程方法及其应用2.7 第三代可编程逻辑器件--高密EPLD辑器件EPLDFPGA设计转换 第三章 数据采集、前向通道与测量技术 3.1 温度传感器通道接口技术 3.2 LM135系列精密温度传感器的原理和应用 3.3 仪表放大器AD626的应用 3.4 5G7650使用中应注意的问题 3.5 用集成运算放大器构成电荷放大器组件 3.6 普通光电耦合器的线性应用 3.7 高线性光耦合型隔离放大器的研制 3.8 一种隔离型16位单片机高精度模拟量接口3.9 单片16位A/D转换器AD7701及其与8031单片机的串行接口3.10 双积分型A/D转换器与MCS?51系列单片机接口的新方法3.11 8031单片机与AD574A/D转换器的最简接口3.12 8098单片机A/D转换接口及其程序设计3.13 提高A/D转换器分辨率的实用方案3.14 用CD4051提高8098单片机内10位A/D转换器分辨率的方法3.15 单片机实现16位高速积分式A/D转换器3.16 434位A/D转换器MAX133(134)的原理及应用3.17 AD574A应用中应注意的问题 3.18 CC14433使用中应注意的问题 3.19 高精度宽范围数据采集系统的温度补偿途径 3.20 缩短ICL7135A/D采样程序时间的一种方法 3.21 用单片机实现的数字式自动增益控制 3.22 自动量程转换电路 3.23 双积分型A/D的自动量程切换电路 3.24 常用双积分型A/D转换器自换程功能的扩展3.25 具有自动量程转换功能的单片机A/D接口3.26 混合型数据采集器SDM857的功能与应用3.27 高速数据采集系统的传输接口3.28 SJ2000方向鉴别位移脉宽频率检测多用途专用集成电路3.29 多路高速高精度F/D专用集成电路3.30 数控带通滤波器的实现及其典型应用 第四章 控制系统与后向通道接口技术4.1 模糊逻辑与模糊控制4.2 自动控制技术的新发展--模糊控制技术4.3 模糊控制表的确定原则4.4 变结构模糊控制系统的实验研究4.5 新型集成模糊数据相关器NLX1124.6 功率固态继电器的应用4.7 双向功率MOS固态继电器4.8 SSR小型固态继电器与PSSR功率参数固态继电器4.9 JGD型多功能固态继电器的原理和应用4.10 光电耦合器在晶闸管触发电路中的应用4.11 一种廉价的12位D/A转换器AD667及接口4.12 利用单片机构成高精度PWM式12位D/A4.13 三相高频PWM模块SLE45204.14 专用集成电路TCA785及其应用4.15 单片温度控制器LM3911的应用4.16 工业测控系统软件设计的若干问题研究 第五章 人机对话通道接口技术5.1 廉价实用的8×8键盘5.2 单片机遥控键盘接口5.3 对8279键盘显示接口的改进5.4 用单片机8031的七根I/O线实现对键盘与显示器的控制5.5 通用8位LED数码管驱动电路ICM7218B5.6 利用条图显示驱动器LM3914组成100段LED显示器的方法5.7 液晶显示器的多极驱动方式5.8 点阵式液晶显示屏的构造与应用5.9 点阵式液晶显示器图形程序设计5.10 DMF5001N点阵式液晶显示器和8098单片机的接口技术5.11 8098单片机与液晶显示控制器HD61830接口5.12 利用PL/M语言对点阵式液晶显示器进行汉字程序设计5.13 语音合成器TMS 5220的开发与应用5.14 制作T6668语音系统的一些技术问题5.15 单片机、单板机在屏显系统中的应用 第六章 多机通讯网络与遥控技术6.1 用双UART构成的可寻址遥测点装置--兼谈如何组成系统6.2 IBM?PC微机与8098单片机的多机通讯6.3 80C196单片机与IBM?PC机的串行通讯6.4 IBM?PC与MCS?51多机通讯的研究6.5 半双工方式传送的单片机多机通信接口电路及软件设计6.6 单片机与IBM／PC机通讯的新型接口及编程6.7 用光耦实现一点对多点的总线式通讯电路6.8 用EPROM作为通讯变换器实现多机通讯6.9 ICL232单电源双RS?232发送／接收器及其应用6.10 DTMF信号发送／接收电路芯片MT8880及应用6.11 通用红外线遥控系统6.12 8031单片机在遥控解码方面的应用 第七章 电源、电压变换及电源监视7.1 用于微机控制系统的高可靠性供电方法7.2 80C31单片机防掉电和抗干扰电源的设计7.3 可编程基准电压源7.4 电源电压监视器件M81953B7.5 检出电压可任意设定的电源电压监测器7.6 低压降(LDO?Low Drop?Out)稳压器7.7 LM317三端可调稳压器应用二例7.8 三端集成稳压器的扩流应用 第八章 可靠性与抗干扰技术8.1 数字电路的可靠性设计实践与体会8.2 单片机容错系统的设计与实现8.3 微机测控系统的接地、屏蔽和电源供给8.4 ATE的抗干扰及接地技术8.5 微处理器监控电路MAX690A／MAX692A8.6 电测仪表电路的实用抗干扰技术8.7 工业镀锌电阻炉温度控制机的抗干扰措施8.8 一种简单的抗干扰控制算法 ? 第九章 综合应用实例9.1 蔬菜灌溉相关参数的自动检测9.2 MH?214溶解氧测定仪9.3 COP840C单片机在液晶线控空调电脑控制器中的应用9.4 单片机在电饭煲中的应用9.5 用PIC单片机制作电扇自然风发生器 第十章 文章摘要 一、 单片机的综合应用技术1.1 摩托罗拉8位单片机的应用和开发1.2 NS公司的COP800系列8位单片机1.3 M68HC11与MCS?51单片机功能比较1.4 8098单片机8M存储空间的扩展技术1.5 80C196KC单片机的外部设备事件服务器1.6 一种多进程实时控制系统的软件设计1.7 开发单片机的结构化高级语言PL/M?961.8 应用软件开发中的菜单接口技术1.9 单片机用户系统EPROM中用户程序的剖析方法1.10 BJS?98硬件、软件典型实验1.11 FORTH语言系统的开发应用1.12 在Transputer系统上用并行C语言编程的特点1.13 一种软件扩展8031内部计数器简易方法1.14 MCS 51系列单片机功能测试方法研究1.15 用CD 4520B设计对称输出分频器的方法1.16 多路模拟开关CC 4051功能扩展方法1.17 条形码技术及其应用系统的设计与实现? 二、 新一代存储器及逻辑器件2.1 一种多功能存储器M6M 72561J2.2 串行E2PROM及其在智能仪器中的应用2.3 新型高性能的AT24C系列串行E2PROM2.4 2K～512K EPROM编程卡2.5 电子盘的设计与实现2.6 NS GAL器件的封装标签、类型代码和编程结构间的关系 三、数据采集、前向通道与测量技术3.1 仪器用精密运放CA3193的应用3.2 集成电压?电流转换器XTR100的应用3.3 瞬时浮点放大器及应用3.4 隔离放大器289Ｊ及其应用3.5 ICS?300系列新型加速度传感器3.6 一种实用的压力传感器接口电路3.7 霍尔传感器的应用3.8 一种对多个传感器进行调理的方法3.9 两线制压力变送器3.10 小信号双线变送器XTR101的使用3.11 两线长距离频率传输压力变送器的设计3.12 测温元件AD590及其应用3.13 热敏电阻应用动态3.14 一种组合式A/D、D/A转换器的设计3.15 一种复合式A/D转换器3.16 TLC549串行输出ADC及其应用3.17 提高A/D转换精度的方法--双通道A/D转换3.18 模数转换器ICL7135的0～3.9999Ｖ显示3.19 微型光耦合器3.20 一种高精度的分压器电路3.21 利用单片机软件作热电偶非线性补偿3.22 三线制RTD测量电路及应用中要注意的问题3.23 微伏信号高精度检测中极易被忽略的问题3.24 宽范围等分辨率精密测量法3.25 传感器在线校准系统3.26 一种高精度的热敏电阻测温电路3.27 超声波专用集成电路LM1812的原理与应用3.28 旋转变压器数字化检测及其在8098单片机控制伺服系统中的应用3.29 单片集成两端式感温电流源AD590在温度测控系统中的应用?3.30 数字示波器和单片机构成的自动测试系统3.31 霍尔效应式功率测量研究 四、 控制系统与后向通道接口技术4.1 模糊逻辑与模糊控制(实用模糊控制讲座之一)4.2 红绿灯模糊控制器(实用模糊控制讲座之二)4.3 国外模糊技术新产品4.4 交流串级调速双环模糊PI单片机控制系统4.5 时序控制专用集成电路LT156及其应用4.6 电池充电控制集成电路4.7 双向晶闸管4.8 双向可控硅的自触发电路及其应用4.9 微处理器晶闸管频率自适应触发器4.10 F18系列晶闸管模块介绍4.11 集成电路UAA4002的原理及应用4.12 IGBT及其驱动电路4.13 TWH8751应用集锦4.14 结构可变式计算机工业控制系统设计4.15 单片机控制的音响编辑器 五、 人机对话通道接口技术5.1 5×7点阵LED智能显示器的应用5.2 基于8031串行口的LED电子广告牌5.3 点阵液晶显示控制器与计算机的接口技术5.4 单片机控制可编程液晶显示系统5.5 大规模语言集成电路应用综述5.6 最新可编程语言集成电路MSSIO61的应用5.7 用PC打印机接口扩展并行接口 六、 多机系统、网络与遥控技术6.1 用8098单片机构成的分布式测温系统6.2 平衡接口EIA?422和EIA485设计指南6.3 I2C BUS及其系统设计6.4 摩托罗拉可寻址异步接受／发送器6.5 用5V供电的RS232C接口芯片6.6 四通道红外遥控器6.7 TA7333P和TA7657P的功能及应用 七、 电源、电压变换及电源监视7.1 单片机控制的可控硅三相电源调压稳压技术7.2 集成开关电源控制器MC34063的原理及应用7.3 LM299精密基准电压源7.4 集成过压保护器的应用7.5 3Ｖ供电的革命7.6 HMOS微机的超低电源电压运行技术 八、 可靠性与抗干扰设计8.1 浅谈舰船电磁兼容与可靠性 九、 综合应用实例9.1 8098单片机交流电气参数测试系统的设计和应用9.2 主轴回转误差补偿控制器9.3 FWK?A型大功率发射台微机控制系统9.4 高性能压控振荡型精密波形发生器ＩCＬ8038及应用9.5 单片机COP 840C在洗碗机中的应用
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基于变频调速的水平连铸机拉坯辊速度控制系统Frequency Inverter Based Drawing RollerS peedC ontrolSy stem ofHorizontal Continuous Casting MachineA 伟刘冲旅巴(南 华 大 学电气工程学院，衡阳421001)摘要拉坯辊速度控制是水平连铸工艺的关键技术之一，采用变频器实现水平连铸机拉坯辊速度程序控制，由信号发生装置给变频器提供程控信号。现场应用表明该控制系统速度响应快，控制精度高，满足了水平连铸生产的需要。关键词水平连铸拉坯辊速度程序控制变频器Absh'act Speedc ontorlof dr awingor leris on eo fth ek eyte chnologiesfo rho rizontalco ntinuousca stingm achine.Fo rth ispu rpose,fr equencyco nverterisad optedfo rdr awingor lersp eedp rogrammablec ontorlof ho rizontalco ntinuousca stingm achine,th ep rogrammableco ntorlsi gnalto fr equencyc onverteris provided场a signal generator. The results of application show that the response of system is rapid and the control accuracy is high enough to meet thedemand of production of horizontal continuous casting.Keywords Horizontalco ntinuousc asting Drawingor ler Speedp rogrammablec ontrol Ferquencyin verter 随着 现 代 化工业生产对钢材需求量的日益增加，连铸生产能力已经成为衡量一个国家冶金工业发展水平的重要指标之一。近十几年来，水平连铸由于具有投资少、铸坯直、见效快等多方面的优点，国内许多钢铁企业利用水平连铸机来浇铸特种合金钢，发挥了其独特的优势并取得了较好的经济效益〔1,2)0采用 水 平 连铸机浇铸特种合金钢时，由于拉坯机是水平连铸系统中的关键设备之一，拉坯机及其控制性能的好坏直接影响着连铸坯的质量，因此，连铸的拉坯技术便成为整个水平连铸技术的核心。由于钢的冶炼过程是在高温下进行的，钢水温度的变化又容易影响铸坯的质量和成材率，因此，如何能在高温环境下控制好与铸坯速度相关的参数(拉、推程量，中停时间和拉坯频率等)对于确保连铸作业的进一步高效化，延长系统的连续作业时间十分关键。因此，拉坯辊速度控制技术是连铸生产过程控制领域中的关键技术之- [31
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RS-232-C 是PC 机常用的串行接口,由于信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。本产品(转接器),可以实现任意电平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的无源电平转接, 使用非常方便可靠。 什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特点？传输电缆长度如何考虑？答： 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同 的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。(1) 接口的信号内容实际上RS-232-C 的25 条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9 条引线。(2) 接口的电气特性 在RS-232-C 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，-5— -15V；逻辑“0” +5— +15V 。噪声容限为2V。即 要求接收器能识别低至+3V 的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号 作为逻辑“1”(3) 接口的物理结构 RS-232-C 接口连接器一般使用型号为DB-25 的25 芯插头座,通常插头在DCE 端,插座在DTE端. 一些设备与PC 机连接的RS-232-C 接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9 的9 芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。(4) 传输电缆长度由RS-232C 标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50 英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50 英尺，美国DEC 公司曾规定允许码元畸变为10%而得出附表2 的实验结果。其中1 号电缆为屏蔽电缆，型号为DECP.NO.9107723 内有三对双绞线，每对由22# AWG 组成，其外覆以屏蔽网。2 号电缆为不带屏蔽的电缆。 2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特点？答： 由于RS-232-C 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50 英尺，实际上也只能 用在50 米左右。针对RS-232-C 的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485 就是其中之一，它具有以下特点：1. RS-485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V 表示。接口信号电平比RS-232-C 降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL 电平兼容，可方便与TTL 电路连接。2. RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。4. RS-485 接口的最大传输距离标准值为4000 英尺，实际上可达 3000 米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1 个收发器， 即单站能力。而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128 个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485 接口方便地建立起设备网络。因RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485 接口连接器采用DB-9 的9 芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485 采用DB-9（针）。3. 采用RS485 接口时，传输电缆的长度如何考虑？答： 在使用RS485 接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个 长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。下图所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG 铜芯双绞电话电缆（线 径为0.51mm），线间旁路电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100 欧 时所得出。（曲线引自GB11014-89 附录A）。由图中可知，当数据信 号速率降低到90Kbit/S 以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV 时， 则电缆长度被限制在1200M。实际上，图中的曲线是很保守的，在实 用时是完全可以取得比它大的电缆长度。 当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例 如：当数据信号速率为600Kbit/S 时，采用24AWG 电缆，由图可知最 大电缆长度是200m，若采用19AWG 电缆（线径为0。91mm）则电缆长 度将可以大于200m； 若采用28AWG 电缆（线径为0。32mm）则电缆 长度只能小于200m。
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单片机应用系统抗干扰技术:第1章 电磁干扰控制基础. 1.1 电磁干扰的基本概念1 1.1.1 噪声与干扰1 1.1.2 电磁干扰的形成因素2 1.1.3 干扰的分类2 1.2 电磁兼容性3 1.2.1 电磁兼容性定义3 1.2.2 电磁兼容性设计3 1.2.3 电磁兼容性常用术语4 1.2.4 电磁兼容性标准6 1.3 差模干扰和共模干扰8 1.3.1 差模干扰8 1.3.2 共模干扰9 1.4 电磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中参数模型9 1.4.2 分布参数模型10 1.4.3 电磁波辐射模型11 1.5 电磁干扰的耦合途径14 1.5.1 传导耦合14 1.5.2 感应耦合（近场耦合）15 .1.5.3 电磁辐射耦合（远场耦合）15 1.6 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法16 第2章 数字信号耦合与传输机理 2.1 数字信号与电磁干扰18 2.1.1 数字信号的开关速度与频谱18 2.1.2 开关暂态电源尖峰电流噪声22 2.1.3 开关暂态接地反冲噪声24 2.1.4 高速数字电路的EMI特点25 2.2 导线阻抗与线间耦合27 2.2.1 导体交直流电阻的计算27 2.2.2 导体电感量的计算29 2.2.3 导体电容量的计算31 2.2.4 电感耦合分析32 2.2.5 电容耦合分析35 2.3 信号的长线传输36 2.3.1 长线传输过程的数学描述36 2.3.2 均匀传输线特性40 2.3.3 传输线特性阻抗计算42 2.3.4 传输线特性阻抗的重复性与阻抗匹配44 2.4 数字信号传输过程中的畸变45 2.4.1 信号传输的入射畸变45 2.4.2 信号传输的反射畸变46 2.5 信号传输畸变的抑制措施49 2.5.1 最大传输线长度的计算49 2.5.2 端点的阻抗匹配50 2.6 数字信号的辐射52 2.6.1 差模辐射52 2.6.2 共模辐射55 2.6.3 差模和共模辐射比较57 第3章 常用元件的可靠性能与选择 3.1 元件的选择与降额设计59 3.1.1 元件的选择准则59 3.1.2 元件的降额设计59 3.2 电阻器60 3.2.1 电阻器的等效电路60 3.2.2 电阻器的内部噪声60 3.2.3 电阻器的温度特性61 3.2.4 电阻器的分类与主要参数62 3.2.5 电阻器的正确选用66 3.3 电容器67 3.3.1 电容器的等效电路67 3.3.2 电容器的种类与型号68 3.3.3 电容器的标志方法70 3.3.4 电容器引脚的电感量71 3.3.5 电容器的正确选用71 3.3.6 电容器使用注意事项73 3.4 电感器73 3.4.1 电感器的等效电路74 3.4.2 电感器使用的注意事项74 3.5 数字集成电路的抗干扰性能75 3.5.1 噪声容限与抗干扰能力75 3.5.2 施密特集成电路的噪声容限77 3.5.3 TTL数字集成电路的抗干扰性能78 3.5.4 CMOS数字集成电路的抗干扰性能79 3.5.5 CMOS电路使用中注意事项80 3.5.6 集成门电路系列型号81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口设计83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特点83 3.6.2 74HC与TTL接口85 3.6.3 74HC与单片机接口85 3.7 元器件的装配工艺对可靠性的影响86 第4章 电磁干扰硬件控制技术 4.1 屏蔽技术88 4.1.1 电场屏蔽88 4.1.2 磁场屏蔽89 4.1.3 电磁场屏蔽91 4.1.4 屏蔽损耗的计算92 4.1.5 屏蔽体屏蔽效能的计算99 4.1.6 屏蔽箱的设计100 4.1.7 电磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 电缆屏蔽层的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽与接地113 4.1.10 屏蔽设计要点113 4.2 接地技术114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系统的布局119 4.2.5 接地装置和接地电阻120 4.2.6 地环路问题121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 电缆屏蔽层接地123 4.3 滤波技术126 4.3.1 滤波器概述127 4.3.2 无源滤波器130 4.3.3 有源滤波器138 4.3.4 铁氧体抗干扰磁珠143 4.3.5 贯通滤波器146 4.3.6 电缆线滤波连接器149 4.3.7 PCB板滤波器件154 4.4 隔离技术155 4.4.1 光电隔离156 4.4.2 继电器隔离160 4.4.3 变压器隔离 161 4.4.4 布线隔离161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 电路平衡结构164 4.5.1 双绞线在平衡电路中的使用164 4.5.2 同轴电缆的平衡结构165 4.5.3 差分放大器165 4.6 双绞线的抗干扰原理及应用166 4.6.1 双绞线的抗干扰原理166 4.6.2 双绞线的应用168 4.7 信号线间的串扰及抑制169 4.7.1 线间串扰分析169 4.7.2 线间串扰的抑制173 4.8 信号线的选择与敷设174 4.8.1 信号线型式的选择174 4.8.2 信号线截面的选择175 4.8.3 单股导线的阻抗分析175 4.8.4 信号线的敷设176 4.9 漏电干扰的防止措施177 4.10 抑制数字信号噪声常用硬件措施177 4.10.1 数字信号负传输方式178 4.10.2 提高数字信号的电压等级178 4.10.3 数字输入信号的RC阻容滤波179 4.10.4 提高输入端的门限电压181 4.10.5 输入开关触点抖动干扰的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驱动能力184 4.11 静电放电干扰及其抑制184 第5章 主机单元配置与抗干扰设计 5.1 单片机主机单元组成特点186 5.1.1 80C51最小应用系统186 5.1.2 低功耗单片机最小应用系统187 5.2 总线的可靠性设计191 5.2.1 总线驱动器191 5.2.2 总线的负载平衡192 5.2.3 总线上拉电阻的配置192 5.3 芯片配置与抗干扰193 5.3.1去耦电容配置194 5.3.2 数字输入端的噪声抑制194 5.3.3 数字电路不用端的处理195 5.3.4 存储器的布线196 5.4 译码电路的可靠性分析197 5.4.1 过渡干扰与译码选通197 5.4.2 译码方式与抗干扰200 5.5 时钟电路配置200 5.6 复位电路设计201 5.6.1 复位电路RC参数的选择201 5.6.2 复位电路的可靠性与抗干扰分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延时复位205 5.7 单片机系统的中断保护问题205 5.7.1 80C51单片机的中断机构205 5.7.2 常用的几种中断保护措施205 5.8 RAM数据掉电保护207 5.8.1 片内RAM数据保护207 5.8.2 利用双片选的外RAM数据保护207 5.8.3 利用DS1210实现外RAM数据保护208 5.8.4 2 KB非易失性随机存储器DS1220AB/AD211 5.9 看门狗技术215 5.9.1 由单稳态电路实现看门狗电路216 5.9.2 利用单片机片内定时器实现软件看门狗217 5.9.3 软硬件结合的看门狗技术219 5.9.4 单片机内配置看门狗电路221 5.10 微处理器监控器223 5.10.1 微处理器监控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微处理器监控器MAX791227 5.10.3 微处理器监控器MAX807231 5.10.4 微处理器监控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微处理器监控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 带备份电池的微处理器监控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 测量单元配置与抗干扰设计 6.1 概述255 6.2 模拟信号放大器256 6.2.1 集成运算放大器256 6.2.2 测量放大器组成原理260 6.2.3 单片集成测量放大器AD521263 6.2.4 单片集成测量放大器AD522265 6.2.5 单片集成测量放大器AD526266 6.2.6 单片集成测量放大器AD620270 6.2.7 单片集成测量放大器AD623274 6.2.8 单片集成测量放大器AD624276 6.2.9 单片集成测量放大器AD625278 6.2.10 单片集成测量放大器AD626281 6.3 电压/电流变换器（V/I）283 6.3.1 V/I变换电路..283 6.3.2 集成V/I变换器XTR101284 6.3.3 集成V/I变换器XTR110289 6.3.4 集成V/I变换器AD693292 6.3.5 集成V/I变换器AD694299 6.4 电流/电压变换器（I/V）302 6.4.1 I/V变换电路302 6.4.2 RCV420型I/V变换器303 6.5 具有放大、滤波、激励功能的模块2B30/2B31305 6.6 模拟信号隔离放大器313 6.6.1 隔离放大器ISO100313 6.6.2 隔离放大器ISO120316 6.6.3 隔离放大器ISO122319 6.6.4 隔离放大器ISO130323 6.6.5 隔离放大器ISO212P326 6.6.6 由两片VFC320组成的隔离放大器329 6.6.7 由两光耦组成的实用线性隔离放大器333 6.7 数字电位器及其应用336 6.7.1 非易失性数字电位器x9221336 6.7.2 非易失性数字电位器x9241343 6.8 传感器供电电源的配置及抗干扰346 6.8.1 传感器供电电源的扰动补偿347 6.8.2 单片集成精密电压芯片349 6.8.3 A/D转换器芯片提供基准电压350 6.9 测量单元噪声抑制措施351 6.9.1 外部噪声源的干扰及其抑制351 6.9.2 输入信号串模干扰的抑制352 6.9.3 输入信号共模干扰的抑制353 6.9.4 仪器仪表的接地噪声355 第7章 D/A、A/D单元配置与抗干扰设计 7.1 D/A、A/D转换器的干扰源357 7.2 D/A转换原理及抗干扰分析358 7.2.1 T型电阻D/A转换器359 7.2.2 基准电源精度要求361 7.2.3 D/A转换器的尖峰干扰362 7.3 典型D/A转换器与单片机接口363 7.3.1 并行12位D/A转换器AD667363 7.3.2 串行12位D/A转换器MAX5154370 7.4 D/A转换器与单片机的光电接口电路377 7.5 A/D转换器原理与抗干扰性能378 7.5.1 逐次比较式ADC原理378 7.5.2 余数反馈比较式ADC原理378 7.5.3 双积分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D转换器与单片机接口387 7.6.18 位并行逐次比较式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D转换器MAX 197394 7.6.3 双积分式A/D转换器5G14433399 7.6.4 V/F转换器AD 652在A/D转换器中的应用403 7.7 采样保持电路与抗干扰措施408 7.8 多路模拟开关与抗干扰措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路开关配置与抗干扰技术413 7.9 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线416 7.10 精密基准电压电路与噪声抑制416 7.10.1 基准电压电路原理417 7.10.2 引脚可编程精密基准电压源AD584418 7.10.3 埋入式齐纳二极管基准AD588420 7.10.4 低漂移电压基准MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移电压基准MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密电压基准电路430 第8章 功率接口与抗干扰设计 8.1 功率驱动元件432 8.1.1 74系列功率集成电路432 8.1.2 75系列功率集成电路433 8.1.3 MOC系列光耦合过零触发双向晶闸管驱动器435 8.2 输出控制功率接口电路438 8.2.1 继电器输出驱动接口438 8.2.2 继电器—接触器输出驱动电路439 8.2.3 光电耦合器—晶闸管输出驱动电路439 8.2.4 脉冲变压器—晶闸管输出电路440 8.2.5 单片机与大功率单相负载的接口电路441 8.2.6 单片机与大功率三相负载间的接口电路442 8.3 感性负载电路噪声的抑制442 8.3.1 交直流感性负载瞬变噪声的抑制方法442 8.3.2 晶闸管过零触发的几种形式445 8.3.3 利用晶闸管抑制感性负载的瞬变噪声447 8.4 晶闸管变流装置的干扰和抑制措施448 8.4.1 晶闸管变流装置电气干扰分析448 8.4.2 晶闸管变流装置的抗干扰措施449 8.5 固态继电器451 8.5.1 固态继电器的原理和结构451 8.5.2 主要参数与选用452 8.5.3 交流固态继电器的使用454 第9章 人机对话单元配置与抗干扰设计 9.1 键盘接口抗干扰问题456 9.2 LED显示器的构造与特点458 9.3 LED的驱动方式459 9.3.1 采用限流电阻的驱动方式459 9.3.2 采用LM317的驱动方式460 9.3.3 串联二极管压降驱动方式462 9.4 典型键盘/显示器接口芯片与单片机接口463 9.4.1 8位LED驱动器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED显示驱动器MAX 7219468 9.4.3 并行键盘/显示器专用芯片8279482 9.4.4 串行键盘/显示器专用芯片HD 7279A492 9.5 LED显示接口的抗干扰措施502 9.5.1 LED静态显示接口的抗干扰502 9.5.2 LED动态显示接口的抗干扰506 9.6 打印机接口与抗干扰技术508 9.6.1 并行打印机标准接口信号508 9.6.2 打印机与单片机接口电路509 9.6.3 打印机电磁干扰的防护设计510 9.6.4 提高数据传输可靠性的措施512 第10章 供电电源的配置与抗干扰设计 10.1 电源干扰问题概述513 10.1.1 电源干扰的类型513 10.1.2 电源干扰的耦合途径514 10.1.3 电源的共模和差模干扰515 10.1.4 电源抗干扰的基本方法516 10.2 EMI电源滤波器517 10.2.1 实用低通电容滤波器518 10.2.2 双绕组扼流圈的应用518 10.3 EMI滤波器模块519 10.3.1 滤波器模块基础知识519 10.3.2 电源滤波器模块521 10.3.3 防雷滤波器模块531 10.3.4 脉冲群抑制模块532 10.4 瞬变干扰吸收器件532 10.4.1 金属氧化物压敏电阻（MOV）533 10.4.2 瞬变电压抑制器（TVS）537 10.5 电源变压器的屏蔽与隔离552 10.6 交流电源的供电抗干扰方案553 10.6.1 交流电源配电方式553 10.6.2 交流电源抗干扰综合方案555 10.7 供电直流侧抑制干扰措施555 10.7.1 整流电路的高频滤波555 10.7.2 串联型直流稳压电源配置与抗干扰556 10.7.3 集成稳压器使用中的保护557 10.8 开关电源干扰的抑制措施559 10.8.1 开关噪声的分类559 10.8.2 开关电源噪声的抑制措施560 10.9 微机用不间断电源UPS561 10.10 采用晶闸管无触点开关消除瞬态干扰设计方案564 第11章 印制电路板的抗干扰设计 11.1 印制电路板用覆铜板566 11.1.1 覆铜板材料566 11.1.2 覆铜板分类568 11.1.3 覆铜板的标准与电性能571 11.1.4 覆铜板的主要特点和应用583 11.2 印制板布线设计基础585 11.2.1 印制板导线的阻抗计算585 11.2.2 PCB布线结构和特性阻抗计算587 11.2.3 信号在印制板上的传播速度589 11.3 地线和电源线的布线设计590 11.3.1 降低接地阻抗的设计590 11.3.2 减小电源线阻抗的方法591 11.4 信号线的布线原则592 11.4.1 信号传输线的尺寸控制592 11.4.2 线间串扰控制592 11.4.3 辐射干扰的抑制593 11.4.4 反射干扰的抑制594 11.4.5 微机自动布线注意问题594 11.5 配置去耦电容的方法594 11.5.1 电源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的选用与器件布局596 11.6.1 芯片选用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 时钟电路的布置598 11.7 多层印制电路板599 11.7.1 多层印制板的结构与特点599 11.7.2 多层印制板的布局方案600 11.7.3 20H原则605 11.8 印制电路板的安装和板间配线606 第12章 软件抗干扰原理与方法 12.1 概述607 12.1.1 测控系统软件的基本要求607 12.1.2 软件抗干扰一般方法607 12.2 指令冗余技术608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 软件陷阱技术609 12.3.1 软件陷阱609 12.3.2 软件陷阱的安排610 12.4 故障自动恢复处理程序613 12.4.1 上电标志设定614 12.4.2 RAM中数据冗余保护与纠错616 12.4.3 软件复位与中断激活标志617 12.4.4 程序失控后恢复运行的方法618 12.5 数字滤波619 12.5.1 程序判断滤波法620 12.5.2 中位值滤波法620 12.5.3 算术平均滤波法621 12.5.4 递推平均滤波法623 12.5.5 防脉冲干扰平均值滤波法624 12.5.6 一阶滞后滤波法626 12.6 干扰避开法627 12.7 开关量输入/输出软件抗干扰设计629 12.7.1 开关量输入软件抗干扰措施629 12.7.2 开关量输出软件抗干扰措施629 12.8 编写软件的其他注意事项630 附录 电磁兼容器件选购信息632
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