AVR单片机在工业采暖控制系统中的应用解析

2.4 输出驱动电路的抗干扰

输出驱动采用电磁继电器方式,通过电接点带动交流电机或直流电磁铁,尽管继电器具有一定的电磁隔离作用,但交流电机或电磁铁激磁线圈断开时会产生高压反电势产生串扰。解决的办法如图3(a)所示,在交流负载如电机两端并接一个高压电容C2,当驱动电路使继电器接点 K断开电机时产生的高压反电势可由并接在电机负载上的电容C2来吸收掉。该电容大小应适当,一般取所带电机中分相电容 C1的十分之一即可。太小作用不明显,太大则影响分相电容的工作,以致启动力矩太小电机堵转。

另外继电器内部的交流 220V接点离继电器线圈很近,很容易产生静电干扰,严重时会使液晶显示器乱码。实践证明继电器结构不同其抗静电干扰能力也不同。应尽量选择继电器线圈与接点距离较远的为好,如图3(b)中的 J2结构的继电器(JQX14F系列)等。

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2.5 液晶显示器的抗干扰

显示电路采用LCD汉字液晶显示。LCD液晶显示与LED数码管显示相比具有信息量大,省电,且连接线路简单等优点。但液晶显示的一个致命弱点是抗静电干扰能力差,在使用中一旦有较强的干扰信号出现,显示器就会出现乱码或花屏。尤其是有汉字的液晶显示器花屏出现的机率更高。解决的方法是一方面尽量切断产生静电干扰的途径,另方面是减少液晶显示器本身产生静电干扰的条件。其中,后者更为重要。一般液晶显示器在结构上都有固定液晶显示器面板的金属框。如果在安装时该金属框直接接触外边的固定表盘,形成接触面,使液晶面板会通过金属框及外面固定的金属表盘之间产生电容效应,因而静电干扰不可避免。如图 4所示,要减少静电干扰就必须减少电容效应。具体解决的措施是:将开孔尺寸拓展到图中虚线位置。使得显示器的金属框远离仪表机壳,实测结果电容效应几乎为零。从而乱码和花屏现象不再出现。

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2.6外部看门狗与外部时钟

看门狗也称程序监视定时器。尽管 AVR单片机系统内也有该功能的设置,但在应用实践中发现当干扰严重时该功能会失效,即系统死机后单片机内部的看门狗也无法复位。故有必要在单片机外部单独设计看门狗电路。如图 5所示,由 MC4060芯片及外围电路构成一个看门狗电路。MC4060是一个带外接振荡的 14分频定时计数器,R18和 C2时间常数决定振荡频率。采用如图 5所示的参数时,该振荡频率经过 2秒左右时间后 14分频计数器将被记满,Q14由低电平变高电平经三极管 Q3构成的反相器使输出变为低电平,M16单片机被复位。程序正常运行时,会在规定的时间以内(2S左右)由程序向看门狗 MC4060芯片及时发清零(喂狗)信号,使定时计数器还没有记满就被清除,故不会产生复位信号;当程序“跑飞”时,看门狗便不能在规定的时间内得到清除(喂狗)信号,则看门狗将使 M16单片机复位使程序重新开始工作。

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