智能脱扣器的软硬件设计

智能脱扣器的软硬件设计

智能脱扣器的软硬件设计

首先介绍了智能脱扣器的硬、软件设计及其关键技术，接着提出了新的数据处理方法，最后总结出一些抗干扰的措施。

关键词：智能脱扣器；采样；快速傅立叶变换；小波变换；抗干扰

0    引言

本文主要介绍在研制智能脱扣器的过程中，硬件、软件方面需要注意的问题以及相应的处理方法。

1    智能脱扣器的硬件设计

1．1    采样电路

1．2    中央处理单元

1．3    键盘显示电路

1．4    执行单元

1．5    硬件设备比较容易忽视的问题

CYGNAL51芯片自带内部复位和简单的外部复位电路，这部分复位电路是不容易被忽视的。但是在实际运行中，由于键盘和显示是由管理芯片7281所控制的，当程序跑飞后，C8051芯片经过外部或内部复位电路可以重新复位运行，但是C8051芯片的复位无法传送到7281芯片，这时显示板上的显示不会刷新，因此要在C8051芯片复位的同时，让7281芯片也进行复位，可行的解决方法是让C8051芯片和7281芯片共用相同的复位源，这样一旦程序死掉，这两种芯片会同时复位。

2    智能脱扣器的软件设计

图1    数据处理流程图

瞬时保护是一种特殊的保护方式，它不需要对有效值进行比较，而是采用即采即比的方式，一旦发现某个采样点超过规定的门槛，立即让单片机系统发出脱扣信号。但是，由于脱扣器工作条件不定，不可避免受到外界干扰源的影响，导致脱扣器误动，为了减少误动的可能性，可以采取判别连续几个采样点是否都超过门槛值，如果都超过则认定故障发生，否则判别为外界干扰。采取这种方法提高了可靠性但是降低了时效性，至于连续判别几个采样点根据实际需要来定。

3    抗干扰的措施

3．1    硬件抗干扰

采取的措施有：

2）模拟电路地和数字电路地分开接地，最后再汇合到一点，这是因为斩波泄放电路在启动工作后，出现很高的瞬态干扰，把逻辑地（主机）和模拟地（A/D）分开后，这一干扰就降到很低；

3）线路板和元器件表面喷绝缘层，是防潮和绝缘的需要，对防电磁干扰也有很重要的作用；在机壳内涂金属屏蔽层，形成等电位屏蔽，对电磁干扰也有很大的屏蔽作用；

4）在稳压电源、隔离变压器后侧安装滤波电路，能使火线与零线中的干扰电流得到衰减；

5）芯片的选择上，尽可能采用体积小的芯片封装，由于贴片封装比直插封装体积小、抗干扰能力强，因此选择贴片封装；

6）尽量减少外围电路，使电路板布线简单；

7）硬件电路应采用多级跟随器和高频滤波电路，以保证信号不失真。

3．2    软件抗干扰

软件上抗干扰的方法有以下几种。

2）对采样信号进行数字滤波首先对每一个采样点进行判别，让其与相邻值、前次值以及增值最大值比较，根据对称检测法、限幅检测法来判断是否为干扰信号；对最近采样的点进行FFT计算得到的数据与前几次的数据求平均值，舍去“异类”。

3）软件“WATCHDOG”技术系统运行时受到外界干扰的时候，程序会偏离正常轨道从而引起一系列问题，出现死循环，系统无法回到正常状态。软件看门狗技术特点是：系统正常运行程序中，每隔一段固定时间就要对“WATCHDOG”进行“喂狗”操作，在规定时间内如果检测到“喂狗”操作，表明系统运行正常，否则认为系统出错，自动发出复位信号。本项目采用的CYGNAL51芯片内部自带看门狗，这就减少了项目开发人员的工作量。

此外，在数据处理的算法上进行改进，也能大大提高系统的抗干扰能力，但是，这往往是以牺牲代码长度为代价的，至于如何取舍看实际项目要求而定。

4    结语

随着高性能、低价格芯片的不断涌现，在保留传统设备优点的基础上，智能脱扣器在保护的多样性、判断准确性和抗干扰性、自诊断保护、实时通讯和显示等方面有较大的改进，这大大方便了用户，从而有广阔的市场前景。