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引言 傳統的電子清紗器，不管是光電型的還是電容型的，在紗線信號被采集過來后，后端的清紗處理控制部分的電路都是通過模擬信號來完成的。因此存在以下缺點：器件老化引起的參數變化導致誤切率上升；參數設置復雜，不直觀；無法實現數據統計等高級功能。為此，對現有的傳統電子清紗器進行了智能化改造，取得了較好的效果。 為了實現數據采集，系統采用RS-485總線技術，實現了主從式通信。 1 系統結構框圖 系統采用主從式多機通信系統，主機負責參數的設定、數據的統計和系統的運行監控。8個下位機每個負責15個紗錠數據的采集，并接收上位機設定的參數和上傳生產數據。系統結構圖如圖1所示。 
2 主機系統 主機系統采用LCM240×320大屏幕液晶顯示，能提供足夠的顯示信息：實時時間、設定參數、統計數據等。通過鍵盤可以設定生產參數，并可查詢生產數據。系統配有實時時鐘，以顯示當前時間，并為生產時間提供依據。為便于工人上下班交接時核對產量，主機系統還提供了數據打印功能，能夠打印當班工人的該班產量。為保存生產數據，系統擴展了數據存儲器。由于系統采用RS一485主從通信方式，因此，主機系統用MAXl480E實現了RS一485協議的串口通信。主機系統框圖如圖2所示。
3 從機系統 從機系統主要采集生產中的車速、走紗信號。車速信息用于實現產量的統計。系統根據走紗信息來判斷正常生產中是否存在不符合設定標準的疵點紗線，并通過輸出切刀信號完成對疵點紗線的切除，以保證產品的質量。從機系統同樣采用MAXl480E實現了RS一485協議的串口通信。從機系統框圖如圖3所示。
4 抗干擾措施 紡織工業的生產環境惡劣。為了增強系統的可靠性，通過軟硬件的方法對現場的干擾進行了有效的抑制和處理。 4．1 硬件抗干擾措施 紡織工業生產環境中，供電系統和空間電磁以及靜電干擾都很嚴重，因此在系統規劃初期，就選用了具有良好抗干擾能力的工業級板卡和芯片。內建終端電阻保證了數據的完整性，具有光電隔離(2 kV)和浪涌保護(25 kVESD)功能，為系統在惡劣的工業環境下運行提供了可靠保證；從機通信驅動芯片選用有完全絕緣接口的MAXl480E，這對于傳輸總線上的高壓尖峰信號和可能受到的靜電沖擊(紡織車間這種干擾很嚴重)具有很好的抑制作用；為防止干擾引起從機死循環，采用看門狗復位電路，使從機程序恢復正常運行；通信線纜選用屏蔽雙絞線纜，以上選用的硬件有效地抑制了系統中輸入信號和現場電磁的干擾。 4．2 軟件抗干擾措施 任何系統采用了硬件抗干擾措施后，并不能保證系統的萬無一失，而必須采用硬件抗干擾和軟件抗干擾相結合的方法。 (1)液晶抗干擾設計 在實際使用中，由于液晶屏是CMOS器件系統，容易受到外界的干擾而造成花點、花屏甚至死機的現象，而此時單片機卻沒有死，從而影響系統的正常運行。我們主要通過以下幾個方面的設計來防止這種現象的發生： 首先，對于花點現象，通過觀察發現，干擾點通常都在最后一次寫液晶數據的位置后面，其原因是寫完液晶數據后，光標寄存器自動加1指向下一個位置，此時若受到干擾，就會在這個位置上出現花點。根據這個原因，設計液晶程序時每寫完一個正常顯示數據，就將液晶光標指向屏幕看不到的數據區，這時即使有干擾數據，干擾點也不會出現在顯示界面上，這樣就大大減少了在顯示屏幕上產生干擾花點的幾率。 其次，對于花屏現象，觀察發現此時液晶并沒有死機，但是它的顯示參數由于寫控制字時受干擾被修改了。因此，在程序設計中每次刷新屏幕數據時，都重新設定顯示參數。這樣，即使液晶受干擾花屏，系統也會在較短的時間內重新糾正，從而保證系統的正常運行。 最后，對于液晶死機現象，系統就必須對它進行復位，設計中將液晶的復位引腳連到單片機的I／O口上。通過I／O口的操作對它復位，但問題的關鍵是如何知道液晶死機了。對于這個問題，我們在程序設計中安排對液晶的周期性監測，具體就是對液晶寫個特殊數據然后讀這個數據。如果正確，表明系統運行正常；否則，便認為液晶死機了。為保證不至于受干擾而誤復位，程序設計中只有監測到連續10次讀寫錯誤時才認為液晶確實死機了。 具體實現程序如下：
(2)可編程芯片的抗干擾設計 系統中如果設計有可編程芯片，則這類芯片也容易受到干擾而被復位，但通常這類芯片復位后都需要初始化才能正常工作。因此，一旦這類芯片受到干擾復位后，就無法進行正常的工作了，而單片機卻不會因此死機，所以同樣會影響系統的正常運行。 在實際運用中，可編程芯片的復位不直接與系統復位連接，而由單片機的I／0口操作。系統正常運行時周期性地監測芯片的固定輸出口，如果發現輸出口不是實際要求的信號，就對芯片復位并初始化。例如，8255正常工作時讓PB口的一個口線輸出低電平，一旦芯片受干擾復位，該口線就會為高。根據這一變化就可以判斷8255是否工作正常。 具體實現程序如下：
(3)通信抗干擾設計 現場的干擾將會直接影響從機的運行狀況，為了使這種干擾的影響減少，針對從機USART 8251芯片不具備地址幀和數據幀區分的現狀，制定了較為完備的通信協議。數據包中含有的幀頭／幀尾、數據流向標志、從機地址、雙幀長和校驗字等信息，為主從機準確判斷數據包的完整性和正確性提供了可靠保證。 (4)RAM數據抗干擾設計 為了保護從機系統中的有效數據，在單片機系統中對片外RAM和外部擴展芯片(如8255、8279等)的地址做了統一規劃。片外RAM單元采用 16位地址，同時用P2．7做片外RAM的片選信號，而外部擴展芯片則采用8位地址。這樣，在程序中對外部擴展芯片操作時，就可以利用對P2．7的控制，有效地保護RAM中的重要數據。 結語 工業現代化的發展，對生產過程的自動控制、信息整合提出了更高的要求�；诂F場總線的電子清紗器監控系統在設計結構上，以RS一485物理協議為基礎，針對特殊現場設備自定通信協議，構建了一個基于現場總線技術的數字通信網絡，將各類分散的現場設備有機結合，實現了資源共享；同時提出的該現場總線系統軟件編寫的參考模型，使該系統實現了多類協議共存，構建了一個開放的、標準總線與非標準多現場總線共存的系統，從此整個車間范圍內的信息溝通了起來，為車間更好地進行生產、質量管理以及人員、設備管理提供了條件。另外，由于采用現場總線技術，使現場設備具有數字通信功能，所有現場設備都可以方便地掛接在兩條串行通信線上，大大節約了資金，提高了可靠性，且具有良好的開放性。 經過反復實驗調試，目前該系統已投入現場實際使用，系統運行穩定，抗干擾效果好。該系統不僅適用于紡織工業中的電子清紗控制，也適用于各類大面積單機生產的信息化管理。因此，基于現場總線的電子清紗器網絡監控系統的設計思路及軟硬件抗干擾措施對于其他各類單機現場設備的設計都有廣泛的適用性，同時對于多現場總線共存的系統監控軟件的編寫也具有一定的參考價值。 參考文獻 1. 夏繼強 單片機實驗與實踐教程 2001 2. 何立民 單片機高級教程 2001 3. 汪德彪 MCS- 51單片機原理及技口技術 2005 4. 邵貝貝 單片機系統可靠性技術及發展 1998(8) 5. 蔣萌輝 基于單片機測控系統抗干擾的硬件設計 [期刊論文] -微計算機信息(測控儀表自動化)2004(2) 作者：江陰職業技術學院 包軍衛 來源：單片機與嵌入式系統應用 2009 (3) |
