單片機中定時/計數(shù)器在消除瞬時干擾中的應用

一、引言

　　近一、二十年來，單片機以其體積小、價格低、功能強的優(yōu)點而廣泛應用于各種測控系統(tǒng)中。但是單片機系統(tǒng)的輸入信號總是存在著不同形式和程度的噪聲和干擾，這給準確測控帶來了一定的難度。采用濾波電路是削弱和消除這些干擾信號的方法之一。對于大多數(shù)高頻干擾信號，硬件濾波的方法能起到很好的作用。但對于一些特殊的干擾信號，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：干擾的幅值與實際采樣信號的幅值相差不大，甚至大于采樣信號的幅值;干擾只出現(xiàn)在實際信號工作之前或之后，在系統(tǒng)真正工作時并不與采樣信號產(chǎn)生疊加;干擾的作用時間比系統(tǒng)實際所需信號的作用時間小得多（至少相差一個數(shù)量級）。此類干擾不同于一般的高頻干擾，利用硬件方法難以消除。針對這種干擾，我們在設計生鐵團礦壓力實驗儀中采用了一種軟件方法，來消除它的影響。這種方法借助單片機中的定時/計數(shù)器，對采集到信號的作用時間進行計量、比較，利用干擾信號和實際信號作用時間相差特別大的特征，來區(qū)分干擾信號和實際信號。下面是這種方法的原理和程序編制及其在智能壓力實驗儀上的實際應用。

二、原理

　　在金屬抗拉、抗壓強度和生鐵團礦破碎壓力測量等實驗中，要求實驗儀器能準確測量出被采樣信號的最大值。由于單片機價格低廉，動作可靠，因此這些實驗儀器常選用單片機進行控制。在理想無干擾的狀態(tài)下，實驗過程中這些被采樣信號的時域曲線有一個共同的特點：在到達最大值之前，曲線呈單調(diào)遞增趨勢，而在最大值之后，信號呈現(xiàn)單調(diào)遞減趨勢，且遞減速率比上升速率大得多。例如，在理想狀態(tài)下45鋼抗拉強度實驗中，試棒所受拉力的時域曲線如圖1所示。但是，在這些實驗中，不可避免地會存在各種形式的干擾。45#鋼在有瞬時干擾情況下拉力時域曲線如圖2所示。干擾的存在給這些實驗儀器的研制帶來了很大的技術困難。

　　根據(jù)金屬抗拉、抗壓強度和生鐵團礦破碎壓力在測試過程中時域曲線變化特征，利用89C51單片機中的定時/計數(shù)器，結合相應的的軟件處理，可消除采樣過程中的瞬時干擾，準確測量出金屬的抗拉、抗壓強度和生鐵團礦破碎時的壓力最大值。

圖1 45#鋼無干擾狀態(tài)拉力時域曲線

圖2 45#鋼在瞬時干擾下的拉力時域曲線

　　在89C51單片機中有兩個可編程的定時/計數(shù)器―定時/計數(shù)器0與定時/計數(shù)器1（8032/8052還有定時/計數(shù)器2），可由程序選擇作為定時器用或作為計數(shù)器用，定時時間或計數(shù)值由程序設定。定時/計數(shù)器的核心是一個十六位的加法計數(shù)器，當作定時器用時，加法計數(shù)器對內(nèi)部機器周期脈沖計數(shù)。在定時器的工作過程中，加法計數(shù)器的內(nèi)容是可讀回CPU的。借助單片機中定時/計數(shù)器的這些特點來編制消除瞬時干擾的程序。