第7章智能儀器常見故障與調(diào)試,7.1智能儀器常見故障診斷與處理7.2智能儀器的調(diào)試方法7.3智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項思考題與習題,7.1智能儀器常見故障診斷與處理,7.1.1常見故障類型1.常見的硬件故障1）邏輯錯誤儀器硬件的邏輯錯誤通常是由于設計錯誤、加工過程中工藝性錯誤或使用中其他因素所造成的。這類錯誤主要包括錯線、開路、短路、相位出錯等幾種情況，其中短路是最常見的也較難排除的故障。智能儀器在結(jié)構(gòu)設計上往往要求體積小，從而使印刷電路板的布線密度高，使用中異物等常常造成引線之間的短路而引起故障。開路故障則常常是由于印刷電路板的金屬化孔質(zhì)量不好，或接插件接觸不良所造成的。,2）元器件失效元器件失效的原因主要有兩個方面：一是元器件本身已損壞或性能差，諸如電阻電容的型號、參數(shù)不正確，集成電路已損壞，器件的速度、功耗等技術(shù)參數(shù)不符合要求等；二是由于組裝原因造成的元器件失效，如電容、二極管、三極管的極性錯誤，集成塊的方向安裝錯誤等。,3）可靠性差系統(tǒng)不可靠的因素很多，例如，金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部的干擾、電源的紋波系數(shù)過大、器件負載過大等都會造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等情況也會引起系統(tǒng)可靠性差。4）電源故障若智能儀器存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設計要求；電源引出線和插座不對應；各檔電源之間短路；變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負載能力差等。,2.常見的軟件故障1）程序失控這種故障現(xiàn)象是以斷點連續(xù)方式運行時，目標系統(tǒng)沒有按規(guī)定的功能進行操作或什么結(jié)果也沒有。這是由于程序轉(zhuǎn)移到?jīng)]有預料到的地方或在某處循環(huán)所造成的。這類錯誤產(chǎn)生的原因有：程序中轉(zhuǎn)移地址計算有誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。在采用實時多任務操作系統(tǒng)時，錯誤可能在操作系統(tǒng)中，沒有完成正確的任務調(diào)度操作；也可能在高優(yōu)先級任務程序中，該任務不釋放處理機，使CPU在該任務中死循環(huán)。,2）中斷錯誤（1）不響應中斷。CPU不響應任何中斷或不響應某一個中斷。這種錯誤的現(xiàn)象是連續(xù)運行時不執(zhí)行中斷服務程序的規(guī)定操作。當斷點設在中斷入口或中斷服務程序中時反而碰不到斷點。造成錯誤的原因有：中斷控制寄存器（IE、IP）初值設置不正確，使CPU沒有開放中斷或不允許某個中斷源請求；對片內(nèi)的定時器、串行口等特殊功能寄存器的擴展I/O口編程有錯誤，造成中斷沒有被激活；某一中斷服務程序不是以RETI指令作為返回主程序的指令，CPU雖已返回到主程序，但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒有被清除，從而不響應中斷；由于外部中斷的硬件故障使外部中斷請求失效。,（2）循環(huán)響應中斷。這種故障是CPU循環(huán)地響應某一個中斷，使CPU不能正常地執(zhí)行主程序或其他的中斷服務程序。這種錯誤大多發(fā)生在外部中斷中。若外部中斷以電平觸發(fā)方式請求中斷，那么當中斷服務程序沒有有效清除外部中斷源（例如，8251的發(fā)送中斷和接收中斷在8251受到干擾時，不能被清除）時，或由于硬件故障使得中斷一直有效，此時CPU將連續(xù)響應該中斷。,3）輸入輸出錯誤這類錯誤包括輸入操作雜亂無章或根本不動作。錯誤的原因有：輸出程序沒有和I/O硬件協(xié)調(diào)好（如地址錯誤、寫入的控制字和規(guī)定的I/O操作不一致等）；時間上沒有同步；硬件中還存在故障等?？傊浖收舷鄬Ρ容^隱蔽，容易被忽視，查找起來一般很困難，通常需要測試者具有豐富的實際經(jīng)驗。,7.1.2故障診斷的基本方法,1.敲擊與手壓法我們經(jīng)常會遇到儀器運行時好時壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的，對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。所謂敲擊，就是對可能產(chǎn)生故障的部位，通過橡皮榔頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會引起出錯或停機故障。所謂手壓，就是在故障出現(xiàn)時，關(guān)上電源后，對插接的部件和插頭插座重新用手壓牢，再開機試試是否會消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機殼正常，最好先將所有接插頭重新插牢再試；如果手壓后儀器正常，則將所壓部件或插頭的接觸故障消除后再試；若上述方法仍不成功，則選用其他辦法。,2.利用感覺法這種方法是利用視覺、嗅覺和觸覺發(fā)現(xiàn)故障并確定故障的部位。某些時候，損壞了的元器件會變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點；燒壞的器件會產(chǎn)生一些特殊的氣味；出故障的芯片會變得很燙；另外，有時用肉眼也可以觀察到虛焊或脫焊處。3.拔插法所謂“拔插法”，是通過拔插智能儀器機內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。如果拔除某一插件或器件后儀器恢復正常，則就說明故障發(fā)生在那里。,4.元器件交換試探法這種方法要求有兩臺同型號的儀器或有足夠的備件。將一個好的備品與故障機上的同一元器件進行替換，查看故障是否消除，以找出故障器件或故障插件板。,5.信號對比法這種方法也要求有兩臺同型號的儀器，其中有一臺必須是正常運行的。使用這種方法還要具備必要的設備，例如，萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)可將其分為電壓比較、波形比較、靜態(tài)電阻比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。具體的做法是：讓有故障的儀器和正常的儀器在相同情況下運行，而后檢測一些點的信號，再比較所測的兩組信號。若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當?shù)闹R和技能。,6.升降溫法有時，儀表工作時間較長或在夏季工作環(huán)境溫度較高時就會出現(xiàn)故障。關(guān)機檢查時正常，停一段時間再開機也正常，但是過一會兒又出現(xiàn)故障，這種故障是由于個別IC或元器件性能差，高溫特性參數(shù)達不到指標要求所致。為了找出故障原因，可以采用升降溫方法。所謂降溫，就是在故障出現(xiàn)時，用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫，就是人為地把環(huán)境溫度升高，比如將加熱的電烙鐵靠近有疑點的部位（注意，切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件），試看故障是否出現(xiàn)。,7.騎肩法騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安裝在要檢查的芯片之上，或者把好的元器件（電阻、電容、二極管、三極管等）與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好的接觸。如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因，則采用這種方法可以排除。,8.電容旁路法當某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象，例如顯示器上顯示混亂時，可以用電容旁路法確定有問題的電路部分。例如，將電容跨接在IC的電源和地端；將晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效，而旁路它的輸出端時，故障現(xiàn)象消失，則問題就出現(xiàn)在這一級電路中。,9.改變原狀態(tài)法一般來說，在故障未確定前，不要隨便觸動電路中的元器件，特別是可調(diào)整式元器件更是如此，例如電位器。但是，如果事先采取復位參考措施（例如，在未觸動前先做好位置記號或測出電壓值或電阻值等），必要時還是允許觸動的，也許改變之后故障會消除。10.故障隔離法故障隔離法不需要相同型號的設備或備件做比較，而且安全可靠。根據(jù)故障檢測流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號對比、部件交換等方法，一般會很快查到故障所在。,11.使用工具診斷法利用維修工具和測試設備對IC芯片、電阻、電容、二極管、三極管、晶閘管等元器件進行測試、分析、判斷。測試觀察的內(nèi)容主要是信號波形、電流、電壓、頻率、相位等參數(shù)，根據(jù)這些所得信息進行故障診斷。12.直接經(jīng)驗法維修人員經(jīng)過一定時間的維護實踐，對于所使用的儀器系統(tǒng)已比較熟悉，積累了豐富的經(jīng)驗，清楚什么部位有什么特征，什么是正?，F(xiàn)象，什么是異?，F(xiàn)象。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，常常可用直接觀察的方法，憑借維修經(jīng)驗，找出故障并迅速排除。,13.軟件診斷法軟件診斷法也是智能儀器的一種有效的故障診斷方法。通常智能儀器都是具有故障自動診斷功能，這是由預先編制的軟件程序?qū)崿F(xiàn)的。具體方法已在第2章介紹過，這里不再敘述。,7.1.3故障的處理方法1.去除被替換元器件如果已經(jīng)診斷出某個元器件已經(jīng)損壞，或者懷疑它有問題，就要把它從原位置上取下來。這一工作對于兩個接線端或者帶插座的IC器件是比較容易的，但是對于那些直接焊接在印刷電路板上的IC芯片或者多頭的元器件，如三極管、繼電器、電阻排等，就決非易事。要拆除這類元器件一般可用下面幾種方法：,(1)使用“塑料吸管”，也就是不帶電烙鐵的吸錫器。使用過程是先用電烙鐵加熱要去除的焊錫，直到熔化，然后把真空吸管對準熱的焊錫，快速移去烙鐵，同時放松真空泵上的彈簧，這樣就能把焊錫吸到管內(nèi)的一個存放室。(2)采用獸醫(yī)用的大號注射針頭將其磨平后，一邊用烙鐵加熱焊錫使其熔化，一邊快速將針頭套住引腳插下去，使焊錫與引腳分離。,(3)先用一根銅絲束帶與焊錫相接觸，然后加熱焊點附近處的銅束，銅束很快升溫，并且把熱量傳給焊錫，焊錫就熔化，在毛細作用下進入銅絲束帶，焊錫被吸走。(4)采用一種叫做“起出器”和“熔焊頭”的專用工具。要焊下芯片時，只要把這個“起出器”插在芯片上，同時用“熔焊頭”在印刷板的背面加熱，待焊錫全部熔化后，壓下“起出器”上方的按鈕，這時彈簧片對芯片產(chǎn)生一個向上的彈力，芯片就會彈起，脫離電路板。,2.去除焊接殘留物取出元器件后，電路板孔中不可避免地還有殘留的焊錫。這時可以先加熱使其熔化，然后快速地將牙簽或小鐵釘插入孔中待焊錫冷卻后拔出，這樣就能使孔保持敞開，以便以后再插入元器件。去除堵在焊孔中的焊錫的另一種方法是使用微型鉆頭把焊孔鉆通，但采用這種方法時，一定要把鉆孔產(chǎn)生的碎屑全部清除干凈?？梢杂梅糯箸R來進行仔細檢查。,3.修理電路板在焊上新元件以前，先要檢查一下有沒有與板脫離了的導線或焊片。如果導線斷了，則應重新焊接使導線連上，可使用18或20導線。最好使用背面有粘著劑的印刷線重新貼在損壞的地方，刮去新印刷線兩端表面的氧化層，使它能與老的線路相焊接，再把多余的錫粒全部掃清，鉆通所有被垃圾填沒的引腳孔。,4.檢查替換的元器件在焊接以前先檢查一下替換的元器件是很有必要的。這就需要維修人員具有較高的理論知識和測試技術(shù)，借助于常用的測試儀器對電阻、電容、二極管、三極管、IC芯片等進行測試判斷。也可采用更簡單的辦法，把芯片和其他元器件的引腳插到對應的焊孔中去，并且用牙簽塞緊，然后上電。如果功能正常，則就可以拔去牙簽，焊上元件。,5.焊接毫無疑問,手工焊接是電子維修中最不引起重視、最容易操作失誤的一項工作。許多人不但焊接技術(shù)差，而且烙鐵也經(jīng)常用錯。焊接不是僅僅簡單地把兩種金屬連在一起，它的正確意義是，把兩種金屬熔化并組合成一種像機械連接在一起的、牢靠的電氣連接。在這一過程中對時間和溫度的要求很嚴，在正確使用烙鐵時，手工焊接通常在1.5s或更短的時間內(nèi)完成。為了清潔焊接處的油膩、灰塵或氧化層，應該使用品質(zhì)良好的清潔助焊劑。,焊接成功的關(guān)鍵是電烙鐵。要選擇一把工作溫度與要修理的電路板相適應的烙鐵，功率太低或太高的電烙鐵都是不正確的。烙鐵頭應該盡可能大些，但要比被焊的元件稍小。為了使烙鐵頭不被氧化腐蝕，在使用過程中隨時給焊頭燙上一層錫，這樣既可以使熱傳導加快，同時也避免其被氧化。用舊了的焊頭總是發(fā)黑而骯臟的，并有被腐蝕的凹坑，它的導熱性能不那么好，應該用砂紙進行摩擦后重新燙上錫，就能再次使用。在焊頭還未冷卻時，用濕海綿進行拭擦，這是一種錯誤的方法，這樣會擦去其保護層，從而使焊頭表面暴露在空氣中受到氧化。最好的方法是燙上一些新的錫。,6.調(diào)試修理完畢后，應該對某些參數(shù)重新調(diào)試并試運行，使得維修后儀器的性能指標和原來的產(chǎn)品一致。只有這樣，整個維修任務才算完成，否則就得重新維修。,7.1.4儀器設備故障診斷步驟,1.初步檢查，確定故障癥狀通過初步檢查，要求檢修者能正確判斷、識別、確定儀器設備的故障癥狀。對于完全不能工作的電子儀器，一般來說識別其故障并不困難。如當一臺電視機接通電源后，若既無圖像又無聲音且指示燈也不亮，這就是一種比較明確的故障；但對于仍可工作，卻不能完成其正常功能的電子設備，如電視機接通電源后，圖像和聲音都有，但圖像質(zhì)量差且有嗡嗡之聲，這種情況下識別故障就不太容易了。,所謂電子儀器的故障癥狀，就是電子儀器特性的一種偏離或改變。實際上，對電子儀器故障癥狀的判斷、識別、確定的過程，是分析電子儀器工作正常與否的一種技術(shù)過程。在初步檢查、確定故障癥狀的過程中，特別要注意區(qū)分（別）以下3種情況。,1）區(qū)分故障癥狀和非故障癥狀在初步檢查、確定故障癥狀的過程中，一定要注意區(qū)分故障癥狀和非故障癥狀。如一臺工作正常的電視機，應該圖像清晰、正常。如果圖像發(fā)生垂直方向的滾動，這就是一種故障癥狀（場同步故障）；如果由于該地區(qū)的廣播信號弱或天線方向不對等，在這種不良的接收條件下，本來工作性能正常的電視機現(xiàn)在卻因信號弱而不能保證圖像質(zhì)量，這是一種非故障癥狀，千萬不能錯誤地認為這是電視機的故障癥狀，而盲目動手打開機箱修理。智能儀器也一樣，當使用場合不能滿足技術(shù)條件時所出現(xiàn)的異常情況不一定是故障。,2）區(qū)分設備故障和設備性能下降在初步檢查、確定故障癥狀的過程中，要注意區(qū)分設備故障和設備性能下降。當然，設備性能下降也是屬于一種故障，是另一類性質(zhì)的、較難檢修的故障。,3）區(qū)分設備故障和操作不當在初步檢查、確定故障癥狀的過程中，特別要注意嚴格區(qū)別設備故障和操作不當?shù)漠惓０Y狀。例如，一臺收音機喇叭無聲，這似乎是一個明顯的故障，其原因可能是某個電路或某個元器件損壞引起的；但是當音量調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到最小時，也可能出現(xiàn)無聲癥狀。同樣，當一臺電視機或一臺示波器屏幕上無光柵或光點時，這似乎也是一個明顯的故障，其原因可能是顯像管或示波管燒壞或高壓供電部分損壞等引起的；但是，也有可能是由于亮（輝）度控制旋鈕調(diào)到了最小位置造成的，這些都必須嚴格區(qū)分。,2.熟悉整機，確定故障區(qū)域電子儀器都可以細分為若干系統(tǒng)或單元，每一個系統(tǒng)或單元都有其確定的功能(即表示完成某種作用)。要熟悉整機，必須首先要了解電子儀器的功能原理圖。由于功能原理圖通常用方框來表示，因此又稱為原理方框圖(或功能方框圖)。功能方框圖是原理電路圖的簡化，非常重要。一個從事電子儀器維護、測試、檢修的工作者，對于功能方框圖的理解情況，一定程度上反映了他對這類電子儀器的熟悉程度。功能方框圖簡單明了地說明了整個電子儀器有幾個系統(tǒng)、幾級電路，各個系統(tǒng)、各級電路之間的聯(lián)系(連接)如何，各個系統(tǒng)、各級電路的正常輸入和輸出情況如何等。,電子儀器故障大多是由于設備某一部分的功能失常所引起的。因此，一個電子儀器的維護、測試、檢修工作者，如果熟悉了功能圖，在分析故障時，有事半功倍的效果。當然，對電子儀器作進一步的了解和檢修時，需要配合電路原理圖。電路原理圖提供了詳細的技術(shù)數(shù)據(jù)，給出了電路中所有部件和元器件的功能關(guān)系。在熟悉整機，確定故障區(qū)域的這一項特定過程中，電路原理圖不是很有價值的。由于電路原理圖給出的與電子儀器特定癥狀不直接有關(guān)的信息太多、太詳細，因此在檢修者尚未完全熟悉設備的功能方框圖的情況下，反而使檢修者(特別是初學者)無所適從，難以確定真正的故障所在區(qū)域。,為了能有條理地查找故障，必須具有預先判斷電子儀器功能和各種癥狀間相互關(guān)系的能力。確定故障區(qū)域意味著必須確定故障實際出現(xiàn)在哪個功能塊。舉一個電視機故障檢修的例子，若其圖像和聲音都差，則故障可能出現(xiàn)在圖像和聲音共同的功能塊上(如圖像信號系統(tǒng)部分)；另外，如果圖像是好的而聲音差，則故障可能出現(xiàn)在音頻級(如伴音系統(tǒng))。如果電子儀器的生產(chǎn)廠提供了該儀器的功能方框圖和故障癥狀一覽表，那么確定電子儀器故障區(qū)域就比較容易了。,現(xiàn)代電子儀器趨向于采用可替換部件的結(jié)構(gòu)，如印刷電路板采用插入式。檢查這樣的電子儀器，確定其故障區(qū)域的過程和方法不盡相同，具體可按順序插拔替換組件或電路板，直到查清故障在哪一個部件上為止的方法。如果更換某部件后電子儀器恢復正常，則故障出在該部件上。這種方法在檢修技術(shù)的書本上，不能算作是經(jīng)典的檢修方法；但是這種方法在有接插件的電子儀器檢修實踐中，顯得尤其重要，這是一種實用的檢查接插部件的方法。當然，在電子儀器的維護檢修過程中，要注意到這種儀器容易出現(xiàn)插件和插座間接觸不良的現(xiàn)象。另外，由于組件不一定完全按功能塊來劃分，因此故障癥狀與組件不一定有完全直接的對應關(guān)系。,3.縮小區(qū)域，找出故障電路為了把電子儀器故障判斷縮小到某一級電路，在多級放大電路這一類情況下，通?？刹捎眯盘枌ほE法或信號注入法進行檢查。檢查時，在被檢修儀器的輸入端加上額定的輸入信號，由前向后逐級檢查輸出情況；或在被檢修儀器各分級輸入端，由后往前逐級加上規(guī)定的輸入信號，同時檢查末級輸出情況（指示）。通常，在晶體管電路中，輸入信號從基級加入，輸出信號從集電極檢出；在電子管電路中，輸入信號從柵極加入，輸出信號從板極檢出。當判別出哪一級的輸入為正常而輸出為異常時，即可判定這一級就是有故障的。在另一類電路組合中，如果電源供給電路與多路負載電路把故障區(qū)域縮小到某一級電路，可采用電路分隔法。具體檢查時，可采用斷開（分隔）負載電路的方法，以判斷故障電路所在。,4.縮小范圍，找出故障位置在判定了有故障的電路級的基礎上，接下來即可進行縮小故障范圍，查找出具體故障的元器件位置。這一步不僅要確定故障元器件的位置，而且要分析判斷所找到的故障元器件是否是真正的故障源，或是由于其他的原因造成的故障（前一種故障習慣上稱之為“源發(fā)性故障”，后一種故障習慣上稱之為“繼發(fā)性故障”），還要進一步分析判斷該元器件的損壞是否還會造成其他元器件的損壞。因為一個元器件的損壞常常會引起電路中電壓和電流的不正常，也可能造成其他元器件的損壞，所以查出的已損壞的元器件可能是故障的根源，也可能不是故障的根源，而是故障產(chǎn)生的結(jié)果，這些必須引起大家的重視。,5.消除故障，檢驗修復設備調(diào)換損壞的元器件，是電子儀器消除故障，恢復正常工作的必要步驟。如果在確定了這個損壞的元器件是該儀器故障的根源，則無疑應調(diào)換損壞的元器件；如果尚未確定這個損壞的元器件是故障的根源所在，則不要匆忙行事，需進一步追根究底，直至確定電子儀器故障的根源所在。在調(diào)換損壞的元器件時，換上元器件的性能應與原來的元器件相同。當然，亦可用等效的元器件或性能更好的元器件替代。但是，嚴禁使用殘次品或性能差于規(guī)定的元器件，這樣會“后患無窮”。另外，在故障的檢修過程中，應盡可能按電子儀器裝配原樣、原位置、同樣的引線長度來替換原故障元器件。特別是在高頻電路中，隨意改變了元器件的位置、引線的走向、引線的長度等，均會引起分布參數(shù)的改變，從而影響到電子儀器的性能。,7.2智能儀器的調(diào)試方法,智能儀器在完成制作或維修之后都要進行調(diào)試，通常可將智能儀器的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和樣機聯(lián)調(diào)。調(diào)試的流程可參見圖7-1。,圖7-1智能儀器調(diào)試流程,7.2.1硬件電路調(diào)試方法1.靜態(tài)測試靜態(tài)測試的方法如下：(1)在儀器加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細檢查儀器線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。應特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其他信號線的短路，同時要仔細檢查插件插入的位置和引腳是否正確。,(2)加電后檢查各插件引腳的電位，仔細測量各點電位是否正常，尤其應注意單片機的插座上的各點的電位，若有高壓，聯(lián)機時將會損壞仿真器。此外，如果發(fā)現(xiàn)某器件太熱、冒煙或電流太大等現(xiàn)象，應馬上切斷電源，重新查找故障。為慎重起見，器件的插入可以分批進行，逐步插入，以避免大面積損壞器件。(3)在不加電的情況下，除單片機以外，插上所有的元器件，用仿真頭將儀器的單片機插座和仿真器的仿真接口相連，這樣便為聯(lián)機調(diào)試作好了準備。,2.聯(lián)機仿真器調(diào)試在靜態(tài)測試中，只對儀器的硬件進行初步測試，排除了一些明顯的硬件故障，而目標樣機中的硬件故障主要靠聯(lián)機調(diào)試來排除。聯(lián)機仿真器是一種功能很強的調(diào)試工具，它用一個仿真器代替樣機系統(tǒng)的CPU。由于聯(lián)機仿真器是在開發(fā)系統(tǒng)控制下工作的，因此，可以利用開發(fā)系統(tǒng)豐富的硬件和軟件資源對樣機系統(tǒng)進行研制和調(diào)試。而調(diào)試的方法是預先編制簡單的測試程序，這些程序一般由少數(shù)指令組成，而且程序具有可觀察的功能。這就是說，測試者能借助適當?shù)挠布杏X到程序運行的結(jié)果，從而由此可以判斷電路是否存在故障。例如檢查微處理器時，可編制一個自檢程序，讓它按預定的順序執(zhí)行所有的指令。如果微處理器本身有缺陷，便不能按時完成預定的操作，此時，定時裝置就自動發(fā)出告警信號。實際的調(diào)試中通常可進行如下的測試。,1）測試擴展RAM存儲器用仿真器的讀出/修改目標系統(tǒng)擴展RAM/IO口的命令，將一批數(shù)據(jù)寫入樣機的外部RAM存儲器，然后用讀樣機擴展RAM/IO口的命令，讀出外部RAM的內(nèi)容。若對任意的單元讀出和寫入的內(nèi)容一致，則該RAM電路和CPU的連接沒有邏輯錯誤；若存在寫不進、讀不出或讀出與寫入的內(nèi)容不一致的現(xiàn)象，則有故障存在。故障原因可能是地址線、數(shù)據(jù)線短路，或讀寫信號沒有加到芯片上，或RAM電源沒有電，或總線信號對ALE、WR、RD的干擾等。此時可編寫一段程序，循環(huán)地對某一RAM單元進行讀和寫，例如：,TEST：MOVDPTR，ADRM；ADRM為RAM中的一個單元地址MOVA，0AAHLOOP：MOVXDPTR，AMOVXA，DPTRSJMPLOOP連續(xù)運行這段程序，用示波器測試RAM芯片上的選片信號、讀信號、寫信號以及地址和數(shù)據(jù)信號是否正常，以進一步查明故障原因。,2）測試I/O口和I/O設備I/O口有輸入和輸出口之分，也有可編程和不可編程之分，應根據(jù)系統(tǒng)對I/O口的定義進行操作。對于可編程接口電路，先把檢測字寫入命令口，然后分別將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)口，測量或觀察輸出口的設備狀態(tài)變化（如顯示器是否被點亮，繼電器、打印機是否被驅(qū)動等），用讀命令讀輸入口的狀態(tài)，觀察讀出內(nèi)容與輸入口所接輸入設備（撥盤開關(guān)、鍵盤命令等）的狀態(tài)是否一致。如果一致，說明無故障；如果不一致，則可根據(jù)現(xiàn)象分析故障的原因，找出故障所在。,3）測試晶振和復位電路用選擇開關(guān)，使目標系統(tǒng)中晶振電路作為系統(tǒng)晶振電路，此時系統(tǒng)若正常工作，則晶振電路無故障，否則檢查一下晶振電路便可查出故障。按下樣機復位開關(guān)（如果存在）或樣機加電應使系統(tǒng)復位，否則復位電路也有錯誤。,7.2.2軟件調(diào)試方法,1.操作系統(tǒng)環(huán)境下的應用程序調(diào)試在實時多任務操作系統(tǒng)環(huán)境下，應用程序由若干個任務程序組成，逐個任務調(diào)試好以后，再使各個任務同時運行。如果操作系統(tǒng)沒有錯誤，一般情況下系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)。具體調(diào)試方法是：在調(diào)試某一個任務時，將系統(tǒng)初始化修改成只激活該任務，即只允許與該任務有關(guān)的中斷。這樣，系統(tǒng)中只有一個任務運行，對發(fā)生的錯誤就容易定位和排除。然后，可在程序中設置斷點，并用斷點方式運行程序，以便找出程序中的問題所在。其他的任務也采用同樣的方法調(diào)試，直至排除所有的錯誤為止。,2.串行口通信程序調(diào)試為了方便用戶的串行通信程序的調(diào)試，可以用仿真器串行接口上的終端或主機來調(diào)試目標系統(tǒng)的串行通信程序。開機時設置的仿真器串行口波特率和目標系統(tǒng)所工作的波特率相一致。以全速斷點運行方式（斷點設在串行口中斷入口或中斷處理程序中）或連續(xù)方式運行，若程序沒有錯誤，則程序輸出到串行口上的數(shù)據(jù)會在主機（或終端）上顯示出來，而主機（或終端）上鍵入的數(shù)據(jù)會被接收終端程序接收到，用這種方法可模擬目標系統(tǒng)和其他設備的通信。在調(diào)試時，首先調(diào)試初始化程序，使串行口輸出數(shù)據(jù)能在主機上顯示，鍵入的數(shù)據(jù)被目標系統(tǒng)程序所接收；然后根據(jù)目標系統(tǒng)的串行通信規(guī)定，逐個通知命令進行調(diào)試。當各個命令和數(shù)據(jù)的處理都正確后，串行通信的程序調(diào)試成功。,3.I/O處理程序調(diào)試由于I/O處理程序通常也是實時處理程序，因此也必須用全速斷點方式或連續(xù)運行方式進行調(diào)試，具體方法同上。4.綜合調(diào)試在完成了各個模塊程序的調(diào)試工作之后，接著便進行系統(tǒng)綜合調(diào)試，即可通過主程序?qū)⒏鱾€模塊程序鏈接起來，進行整體調(diào)試。綜合調(diào)試一般采取全速斷點方式進行，這個階段的主要工作是排除系統(tǒng)中遺留的錯誤，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能和精度。調(diào)試完成后，即可將程序固化到EPROM中，目標系統(tǒng)便可獨立運行了。,7.2.3軟、硬件聯(lián)合調(diào)試軟件和硬件分別調(diào)試通過后，并不意味著系統(tǒng)的調(diào)試已經(jīng)結(jié)束，還必須再進行整個系統(tǒng)的軟、硬件統(tǒng)調(diào)，以找出軟件和硬件之間不相匹配的地方。系統(tǒng)的軟、硬件統(tǒng)調(diào)也就是通常所說的“系統(tǒng)仿真”（也稱為模擬調(diào)試）。所謂系統(tǒng)仿真，就是應用相似原理和類比關(guān)系來研究事物，即利用模型來代替實際生產(chǎn)過程（被控對象）進行實驗和研究。系統(tǒng)仿真有三種類型：全物理仿真（模擬環(huán)境條件下的全實物仿真）、半物理仿真（硬件閉路動態(tài)試驗）和數(shù)字仿真（計算機仿真）。,對于系統(tǒng)仿真應盡量采用全物理或半物理仿真，試驗條件或工作狀態(tài)越接近真實，其效果也就越好。但是，對于單片機應用系統(tǒng)來說，要做到全物理仿真幾乎是不可能的。這是因為，我們不可能將實際生產(chǎn)過程（被控對象）搬到自己的實驗室或研究室中，因此，控制系統(tǒng)只能做離線半物理仿真。我們應清楚，不經(jīng)過系統(tǒng)仿真和各種試驗，試圖在生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)試中一次成功的想法是不實際的，往往會被現(xiàn)場聯(lián)調(diào)工作的現(xiàn)實所否定。一般情況下，在系統(tǒng)仿真的基礎上進行長時間的考機運行，并根據(jù)實際運行環(huán)境的要求進行特殊運行條件的考驗后，才能進入下一步工作現(xiàn)場運行。,7.3智能儀器抗干擾技術(shù)及使用注意事項,7.3.1干擾及干擾的抑制1.干擾的來源(1)自然因素。例如，宇宙射線、太陽黑子、雷電等導致的干擾。(2)周圍設備。例如，動力線路中的火花與電弧，汽車的點火裝置，各種電機、電氣設備的接通與斷開引起的電網(wǎng)沖擊；高頻設備、可控硅設備引起的電源波形畸變；電磁場發(fā)射、靜電干擾等。(3）元器件物理性質(zhì)。例如，分布電容、熱噪聲、散粒噪聲等引起的干擾。(4）結(jié)構(gòu)設計不合理。例如，印刷板布線不合理，元器件布設位置不當?shù)纫鸬母蓴_。,2.干擾的耦合方式1）傳導耦合干擾通過導線進入電路，稱為傳導耦合。電源線、輸入輸出線等都有可能將干擾引入儀器。例如，由交流電源進線引入的高頻干擾，其頻帶甚寬，這種高頻成分的干擾信號是在電網(wǎng)中大的負載切換時產(chǎn)生的。當電網(wǎng)中有大的感性負荷或可控硅切換時，便會產(chǎn)生瞬時電壓，引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，如圖7-2所示。這一干擾電壓主要將沿著電源引入線變壓器儀器系統(tǒng)大地負載突變處的途徑傳播。,圖7-2負載切換引起的電網(wǎng)電壓畸變示意圖,2）公共阻抗耦合在智能儀器中，電路各部分之間經(jīng)常是共用電源和地線的。這樣，電源和地線的阻抗就成了各部分之間的公共阻抗。當某部分的電流經(jīng)過公共阻抗時，阻抗的壓降就成了其他部分的干擾信號。圖7-3是公共電源內(nèi)阻耦合干擾示意圖，儀器的N個電路共用一個電源，因內(nèi)阻抗和線路阻抗的影響，電路N中電流的任何變化均會影響電路1至N-1的工作。圖7-4是公共地線阻抗耦合干擾信號的示意圖。在圖中（a）、（b）兩種情況下，兩部分電路的信號變化會互相干擾，（c）中的接地措施則可避免這種干擾。,圖7-3公共電源內(nèi)阻耦合干擾,圖7-4公共地線阻抗耦合干擾信號的示意圖,3）靜電耦合在系統(tǒng)內(nèi)部、元件之間、元件和導線之間等地方，均存在著分布電容。各種干擾信號很容易通過分布電容進行傳遞，這也稱為靜電耦合。圖7-5是兩根平行導線之間的靜電耦合情況。,圖7-5兩根平行導線之間的靜電耦合,圖中1號導線對2號導線有分布電容C12存在，兩根導線對地分別有C1g和C2g存在。如果1號導線上有干擾源U1存在，則2號導線上出現(xiàn)的干擾電壓為,（7-1）,當連至2號導線上的電阻R滿足下述條件,(7-2),則上式可簡化為,Un=jRC12U1,(7-3),4）電磁耦合電磁耦合是通過電路之間的互感耦合的。對圖7-6所示的兩條平行線而言，它們之間的互感M可以用下式表示：,(7-4),式中，l為導線長度；d為導線間距。,當ld時,(7-5),通常，當有電磁耦合時，若感應側(cè)導線的電流為In，則感應電壓Em可用下式表示：,Em=jMIn,(7-6),圖7-6兩條平行導線線路,圖7-7M耦合示意圖,另外，智能儀器內(nèi)部線圈或變壓器的漏磁是對鄰近電路的一種比較嚴重的干擾。圖77是這種干擾形成的示意圖。圖中In表示干擾源，M表示兩部分電路之間的互感系數(shù)，Un是通過電磁耦合在被干擾電路感應的干擾電壓。設干擾信號的角頻率為，則Un為,Un=jMIn,(7-7),3.干擾的抑制要消除干擾，只要能夠去掉形成干擾的三個基本條件之一即可。首先是清除或抑制干擾源，這是最積極、主動的措施。內(nèi)部干擾源可以通過合理的電氣設計在一定程度上予以消除；外部干擾源有的可以采取措施給以抑制或消除。例如，各種電接點在通斷時產(chǎn)生的電火花是較強的干擾源，可以采取觸點消弧來抑制干擾，也可以在觸點上并接消弧電容。但是，有些外部干擾源是難以消除甚至是不可能消除的，例如儀表以外的其他用電設備、雷電等造成的干擾。所以，可以認為干擾源一般總是存在的，只能從其他方面采取措施來解決。其次，對于接收干擾的敏感單元，雖然可以在設計時從元器件的選取、電路的布置、放大器的輸入阻抗的適當改變、負反饋或選頻技術(shù)的采取等加以改善，但回旋余地也不大，因為一般不能為了抗干擾而改變系統(tǒng)的工作原理或降低系統(tǒng)的靈敏度。再次是破壞干擾的傳輸通道，抗干擾的主要工作是圍繞這一部分展開的。,值得注意的是，不管采用什么樣的措施或者多個措施，要想在一個系統(tǒng)中完全消除干擾是不可能的，只能盡量去減少干擾，保證系統(tǒng)的正常工作。只要不影響系統(tǒng)的正常工作及所要求的測量控制精度，就不必過于苛求。因此，下面將要討論的各種抗干擾技術(shù)并不是每一個系統(tǒng)都需要，更不是一個系統(tǒng)同時采用這些抗干擾措施，而是根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，選用其中的一種或幾種。,7.3.2智能儀器抗干擾實用技術(shù)1.供電系統(tǒng)的抗干擾措施目前，大部分智能儀器采用交流市電（220V，50Hz）供電。單片機應用系統(tǒng)中最重要并且危害最嚴重的干擾來源于電源的污染。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，電源污染問題日趨嚴重。理論分析和實踐表明，由電源引入的干擾頻率范圍從近似直流一直可達1000MHz，因此，要完全抑制這樣寬頻率范圍的干擾，只采取單一措施是很難實現(xiàn)的，可以采取多種抗干擾措施結(jié)合的方法來抑制干擾。通常，電源干擾有過壓、欠壓、浪涌、下陷、尖峰電壓和射頻干擾等。為防止從電源系統(tǒng)引入干擾，單片機應用系統(tǒng)可采用如圖7-8所示的供電配置。,圖7-8單片機系統(tǒng)的抗干擾供電配置,1）采用交流穩(wěn)壓器對于功率不大的智能儀器，為了抑制電網(wǎng)電壓波動的影響，可在供電回路中設置交流穩(wěn)壓器。交流穩(wěn)壓器用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過電壓與欠電壓，有利于提高整個系統(tǒng)的可靠性。,2）采用隔離變壓器考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合，而是由初、次級間寄生電容耦合造成的。因此，隔離變壓器的初級和次級之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抗共模干擾的能力。,3）采用低通濾波器由諧波頻譜分析可知，電源系統(tǒng)的干擾源大部分是高次諧波，因此采用低通濾波讓50Hz市電基波通過，濾去高次諧波，以改善電源波形。在低壓下，當濾波電路載有大電流時，宜采用小電感和大電容構(gòu)成濾波網(wǎng)絡；當濾波電路處于高電壓下工作時，則應采用小電容和允許的最大電感構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡。,在整流電路之后可采用圖7-9所示的雙T濾波器，以消除50Hz工頻干擾。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，對固定頻率的干擾濾波效果好，其頻率特性為,(7-8),將電容C固定，調(diào)節(jié)電阻R，當輸入50Hz信號時，使輸出uo=0。,圖7-9雙T濾波器,4）采用分散獨立功能塊供電在由多模塊構(gòu)成的智能儀器中，廣泛采用獨立功能塊單獨供電的方法，即在每塊系統(tǒng)功能模塊上用三端穩(wěn)壓集成塊(如7805、7905、7812、7912等)組成穩(wěn)壓電源。每個功能塊單獨對電壓過載進行保護，不會因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個系統(tǒng)破壞，而且也減少了公共阻抗的相互耦合以及和公共電源的相互耦合，大大提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。,5）采用高抗干擾穩(wěn)壓電源及干擾抑制器在電源配置中還可以采取下列措施：（1）采用反激變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電源。這是利用變換器的儲能作用，在反激時把輸入的干擾信號抑制掉。（2）采用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器。這種干擾抑制器可以把干擾的瞬變能量轉(zhuǎn)換成多種頻率能量，達到均衡目的。它的明顯優(yōu)點是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強，很適宜于微機實時控制系統(tǒng)。,（3）采用超隔離變壓器穩(wěn)壓電源。這種電源具有高的共模抑制比及串模抑制比，能在較寬的頻率范圍內(nèi)抑制干擾。目前這些高抗干擾性電源及干擾抑制器已有許多現(xiàn)成產(chǎn)品可供選購。,2.過程通道干擾及抗干擾措施過程通道是前向接口、后向接口與主機或主機相互之間進行信息傳輸?shù)穆窂?，在過程通道中長線傳輸?shù)母蓴_是主要因素。隨著系統(tǒng)主振頻率的愈來愈高，微機系統(tǒng)過程通道的長線傳輸愈來愈不可避免。例如，按照經(jīng)驗公式計算，當計算機主振頻率為1MHz且傳輸線大于0.5m，或主振頻率為4MHz且傳輸線大于0.3m時，即作為長線傳輸處理。微機應用系統(tǒng)中，傳輸線的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時會出現(xiàn)延時、畸變、衰減與通道干擾。為了保證長線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配等。,1）光電耦合隔離措施光電耦合器件是以光為媒介傳輸信號的集成化器件。采用光電耦合器可以將主機與前向、后向以及其他主機部分切斷電路的聯(lián)系，以有效地防止干擾從過程通道進入主機。圖7-10為常用光電耦合器的幾種基本結(jié)構(gòu)形式，其中圖7-10（a）為由發(fā)光二極管和平面型光敏三極管組成的光電耦合器。這種光電耦合器的轉(zhuǎn)換效率一般為60%左右，加之平面型光敏三極管的集電極發(fā)射極飽和壓降?。?.20.3V），因而光敏三極管的輸出可與TTL電平兼容。加之此類光電耦合器的響應頻率能滿足一般測控系統(tǒng)的需要，因此，在智能儀器中應用廣泛。,圖7-10光電耦合器的基本結(jié)構(gòu)形式,光電耦合的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。光電耦合具有很強的抗干擾能力，這是因為：光電耦合器的輸入阻抗很小，一般為1001k，而干擾源內(nèi)阻一般很大，通常為105108。根據(jù)分壓原理可知，這時能饋送到光電耦合器輸入端的噪聲自然會很小。干擾噪聲雖有較大的電壓幅度，但所能提供的能量卻很小，只能形成微弱的電流。而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管只有在通過一定強度的電流時才能發(fā)光；輸出部分的光敏三極管也只在一定光強下才能工作。因此，既使有很高的電壓幅值的干擾，由于不能提供足夠的電流而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。,光電耦合器是在密封條件下實現(xiàn)輸入回路與輸出回路的光耦合的，不會受到外界光的干擾。輸入回路與輸出回路之間的分布電容極小，一般僅為0.52pF，而且絕緣電阻又非常大，通常為10111013。因此，回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去。,圖7-11光電耦合器應用原理,（1）光耦在數(shù)字量輸入通道中的應用。二極管三極管型光電耦合器作為實施智能儀器的數(shù)字量輸入通道與干擾源之間的電氣隔離的一種具體應用如圖7-11所示。圖中R1為限流電阻，VD為反向保護二極管，RL是光敏三極管的負載電阻。當代表數(shù)字量輸入的Ui為高電平,并驅(qū)動發(fā)光二極管導通,從而使光敏三極管導通時，光電耦合器的輸出Uo為低電平（TTL為邏輯0）；反之，（即Ui為低時），Uo為高電平（TTL為邏輯1）。,下面以GO130光電耦合器為例，說明圖中R1和RL的選取原則。當發(fā)光二極管在導通電流為IF=10mA時，正向壓降UF1.3V，而光敏三極管導通時的壓降UCE=0.4V。假設輸入信號的邏輯1電平為Ui=12V，并取光敏三極管導通電流IC=2mA，則R1和RL可用下式計算：,應用中請注意，無論光電耦合器是用在數(shù)字量輸入通道，還是數(shù)字量輸出通道，其輸入部分和輸出部分必須分別采用獨立的電源。如果兩側(cè)共用一個電源，就會形成公共的地線回路，從而使光電隔離作用失去意義。,（2）光耦在數(shù)字量輸出通道中的應用。功率場效應管是一種常用的中等功率的開關(guān)量輸出驅(qū)動器件，為提高此類開關(guān)量輸出通道的抗干擾能力，亦可采用光電耦合器來切斷智能儀器與被控開關(guān)量之間的電氣聯(lián)系，如圖7-12所示。它由光電耦合器GD、晶體管V1、V2及有關(guān)電阻組成。當從輸入端Ui輸入低電平時，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導通，從而使晶體管V1截止，V2亦截止，進而使功率場效應管V3導通；反之功率場效應管V3截止。,圖7-12采用光電耦合器的驅(qū)動電路,2）雙絞線傳輸雙絞線對電場的耦合干擾不起抑制作用，但可對磁場耦合起抑制作用。在微機實時系統(tǒng)的長線傳輸中，雙絞線是較常用的一種傳輸線，與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強。雙絞線能使各個小環(huán)路的電磁感應干擾相互抵消，故對電磁場具有一定抑制效果。盡管如此，但雙絞線并不能完全消除磁場耦合干擾的影響，這是因為生產(chǎn)工藝決定了絞扭所形成的各小塊面積不可能絕對相等，當然方向也就不可能絕對相反，所以要想把磁場干擾全部抑制掉是不可能的。,3）長線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ溟L線傳輸時，阻抗不匹配的傳輸線會產(chǎn)生反射，使信號失真。為了對傳輸線進行阻抗匹配，必須估算出它的特性阻抗Rp。利用示波器觀察的方法可以大致測定特性阻抗的大小，其測定方法如圖7-13所示。調(diào)節(jié)可變電阻RW，當RW與Rp相等（匹配）時，A門的輸出波形畸變最小，反射波幾乎消失，這時的RW值可認為是該傳輸線的特性阻抗Rp。下面給出同軸電纜特性阻抗的計算公式：,(7-9),式中：L單位長度的電感（H）；C單位長度的電容（F）；D外部導體的內(nèi)徑；d內(nèi)部導體的外徑；s介質(zhì)的相對介質(zhì)電系數(shù)。,圖7-13傳輸線特性阻抗測試,圖7-14傳輸線的四種阻抗匹配方式(a)終端并聯(lián)阻抗匹配；(b)始端串聯(lián)阻抗匹配(c)終端并聯(lián)隔直流匹配；(d)終端接箝位二極管匹配,（1）終端并聯(lián)阻抗匹配。如圖7-14（a）所示，R1、R2為終端匹配電阻，Rp為雙絞線特性阻抗，Rp的值可按Rp=R1R2/(R1+R2)的要求選取。一般取R1為220330，而R2可在270390范圍內(nèi)選取。這種匹配方法由于終端阻值低，相當于加重負載，使高電平有所下降，故高電平的抗干擾能力有所下降。,（2）始端串聯(lián)阻抗匹配。如圖7-14（b）所示，在長的始端串入電阻，增大長線的特性阻抗以達到和終端輸入阻抗匹配的目的。匹配電阻R的取值為Rp與A門輸出低電平時的輸出阻抗Rsol（約20）之差（即，R=Rp-Rsol）。這種匹配方法的主要缺點是會使終端的低電平抬高，相當于增加了輸出阻抗，降低了低電平的抗干擾能力。,（3）終端并聯(lián)隔直流匹配。如圖7-14(c)所示，因電容C在較大時只起隔直流作用，并不影響阻抗匹配，所以只要求匹配電阻R與Rp相等即可。它不會引起輸出高電平的降低，故增加了對高電平的抗干擾能力。電容的取值為,(7-10),式中:T傳輸脈沖寬度；R1始端阻件低電平輸出阻抗，約20；R匹配阻抗；Rp特性阻抗。,（4）終端接箝位二極管匹配。如圖7-14(d)所示，利用二極管V把B門輸入端低電平箝位在0.3V以下，可以減少波的反射、振蕩以及線間竄擾，提高動態(tài)抗干擾能力。,4）長線傳輸還應注意的問題（1）輸出端帶長線后，近處不能再帶其他負載（如圖7-15所示）。,圖7-15A門輸出端不準接負載,（2）觸發(fā)器輸出需要隔離后才可傳輸（如圖7-16所示）。,圖7-16隔離后進行傳輸示意圖,（3）用變壓器耦合不共地長線傳輸（如圖7-17所示）。這種線路不但可用變壓器實現(xiàn)，也可用光電耦合器件實現(xiàn)。改變單穩(wěn)電路的參數(shù)可以得到不同寬度的傳輸脈沖。它適合于CPU與內(nèi)存、外設以及A/D、D/A等進行單向信息傳輸。,圖7-17不共地長線傳輸,（4）用“OC”門（集電極開路門）作雙向總線傳輸?！癘C”門的最大特點是可以把輸出端并聯(lián)在一起，而一般的TTL電路輸出端不能并聯(lián)在一起。因為當一個處于截止狀態(tài)的與非門和一個處于導通狀態(tài)的與非門并聯(lián)在一起時，將產(chǎn)生很大的導通電流，約50mA，這可能引起器件損壞；所以必須用晶體管隔離后才能進行雙向總線傳輸，而“OC”門可以直接用來為單向、雙向總線傳輸。由于負脈沖傳輸抗干擾能力較正脈沖強，因此，一般在長線傳輸時，采用負脈沖傳輸，而且在速度要求不高時，在始端用驅(qū)動器比用一般的TTL好些。,3.印制電路板及電路的抗干擾設計1）地線設計微機系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在微機實時控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾的重要方法，如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用,可以解決大部分干擾問題。,（1）單點接地與多點接地的選擇。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz時，它的布線和元器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而屏蔽線采用單點接地。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地法。當工作頻率在110MHz之間時，如果用單點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則宜采用多點接地法。,（2）數(shù)字、模擬電路分開。電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。（3）接地線應盡量加粗。若接地所用線條很細，接地電位則將隨電流的變化而變化，致使微機的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞，因此應將接地線條加粗。（4）接地線構(gòu)成閉合環(huán)路。只用數(shù)字電路組成的印制電路板接地時，將接地電路做成閉合環(huán)路大多都明顯地提高抗噪聲能力。其原因是：一塊印制電路板上有很多集成電路，尤其遇有耗電多的元件時，因受到線條粗細限制，地線產(chǎn)生電位差，引起抗噪聲能力下降。,2）電源線布置電源線的布線過程中，除了要根據(jù)電流的大小，盡量加粗導體寬度外，還應采取使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這將有助于增強抗噪聲能力。3）去耦電容配置在印制電路板的各個關(guān)鍵部位配置去耦電容應視為印制電路板設計的一項常規(guī)做法。（1）電源輸入端跨接10100F的電解電容器。如有可能，接100F以上更好。,（2）原則上，每個集成電路芯片都應安置一個0.01F的陶瓷電容器鉭電容器。這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1，而且漏電流很?。?.5A以下）。（3）對于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM存儲器件，應在芯片的電源線（UCC）和地線（GND）間直接接入去耦電容。（4）電容引線不能太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。,4）印制電路板的尺寸與器件布置印制電路板大小要適中，過大時，印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過小時，散熱不好，同時易受鄰近線條干擾。在器件布置方面，與其他邏輯電路一樣，應把相互相關(guān)的器件盡量放得靠近些，能獲得較好的抗噪聲效果。如時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離計算機邏輯電路，如有可能，應另做電路板，這一點十分重要。另外，還應考慮電路板在機箱中放置的方向，將發(fā)熱量大的器件放置在上方。,5）其他微機系統(tǒng)中電路的抗干擾設計與具體電路有密切關(guān)系，并無嚴格規(guī)定，要注意積累經(jīng)驗，例如：（1）單片機復位端子“RESET”在強干擾現(xiàn)場會出現(xiàn)尖峰電壓干擾，雖不會造成復位干擾，但可能改變部分寄存器狀態(tài)，因此可以在“RESET”端配以0.01F去耦電容。（2）CMOS芯片的輸入阻抗很高，易受感應，故在使用時，對其不用端要接地或接正電源。（3）按鈕、繼電器、接觸器等零部