單片機(jī)中定時(shí)/計(jì)數(shù)器在消除瞬時(shí)干擾中的應(yīng)用

一、引言

　　近一、二十年來(lái)，單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種測(cè)控系統(tǒng)中。但是單片機(jī)系統(tǒng)的輸入信號(hào)總是存在著不同形式和程度的噪聲和干擾，這給準(zhǔn)確測(cè)控帶來(lái)了一定的難度。采用濾波電路是削弱和消除這些干擾信號(hào)的方法之一。對(duì)于大多數(shù)高頻干擾信號(hào)，硬件濾波的方法能起到很好的作用。但對(duì)于一些特殊的干擾信號(hào)，采用硬件電路濾波則效果不大。其中有一類干擾具有以下形式：干擾的幅值與實(shí)際采樣信號(hào)的幅值相差不大，甚至大于采樣信號(hào)的幅值;干擾只出現(xiàn)在實(shí)際信號(hào)工作之前或之后，在系統(tǒng)真正工作時(shí)并不與采樣信號(hào)產(chǎn)生疊加;干擾的作用時(shí)間比系統(tǒng)實(shí)際所需信號(hào)的作用時(shí)間小得多（至少相差一個(gè)數(shù)量級(jí)）。此類干擾不同于一般的高頻干擾，利用硬件方法難以消除。針對(duì)這種干擾，我們?cè)谠O(shè)計(jì)生鐵團(tuán)礦壓力實(shí)驗(yàn)儀中采用了一種軟件方法，來(lái)消除它的影響。這種方法借助單片機(jī)中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，對(duì)采集到信號(hào)的作用時(shí)間進(jìn)行計(jì)量、比較，利用干擾信號(hào)和實(shí)際信號(hào)作用時(shí)間相差特別大的特征，來(lái)區(qū)分干擾信號(hào)和實(shí)際信號(hào)。下面是這種方法的原理和程序編制及其在智能壓力實(shí)驗(yàn)儀上的實(shí)際應(yīng)用。

二、原理

　　在金屬抗拉、抗壓強(qiáng)度和生鐵團(tuán)礦破碎壓力測(cè)量等實(shí)驗(yàn)中，要求實(shí)驗(yàn)儀器能準(zhǔn)確測(cè)量出被采樣信號(hào)的最大值。由于單片機(jī)價(jià)格低廉，動(dòng)作可靠，因此這些實(shí)驗(yàn)儀器常選用單片機(jī)進(jìn)行控制。在理想無(wú)干擾的狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中這些被采樣信號(hào)的時(shí)域曲線有一個(gè)共同的特點(diǎn)：在到達(dá)最大值之前，曲線呈單調(diào)遞增趨勢(shì)，而在最大值之后，信號(hào)呈現(xiàn)單調(diào)遞減趨勢(shì)，且遞減速率比上升速率大得多。例如，在理想狀態(tài)下45鋼抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中，試棒所受拉力的時(shí)域曲線如圖1所示。但是，在這些實(shí)驗(yàn)中，不可避免地會(huì)存在各種形式的干擾。45#鋼在有瞬時(shí)干擾情況下拉力時(shí)域曲線如圖2所示。干擾的存在給這些實(shí)驗(yàn)儀器的研制帶來(lái)了很大的技術(shù)困難。

　　根據(jù)金屬抗拉、抗壓強(qiáng)度和生鐵團(tuán)礦破碎壓力在測(cè)試過(guò)程中時(shí)域曲線變化特征，利用89C51單片機(jī)中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，結(jié)合相應(yīng)的的軟件處理，可消除采樣過(guò)程中的瞬時(shí)干擾，準(zhǔn)確測(cè)量出金屬的抗拉、抗壓強(qiáng)度和生鐵團(tuán)礦破碎時(shí)的壓力最大值。

圖1 45#鋼無(wú)干擾狀態(tài)拉力時(shí)域曲線

圖2 45#鋼在瞬時(shí)干擾下的拉力時(shí)域曲線

　　在89C51單片機(jī)中有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器―定時(shí)/計(jì)數(shù)器0與定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（8032/8052還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器2），可由程序選擇作為定時(shí)器用或作為計(jì)數(shù)器用，定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值由程序設(shè)定。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)十六位的加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)作定時(shí)器用時(shí)，加法計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖計(jì)數(shù)。在定時(shí)器的工作過(guò)程中，加法計(jì)數(shù)器的內(nèi)容是可讀回CPU的。借助單片機(jī)中定時(shí)/計(jì)數(shù)器的這些特點(diǎn)來(lái)編制消除瞬時(shí)干擾的程序。