一種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，通過設置在微控制器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，進行實時的電磁干擾檢測，并能降低輸入微控制器的信號干擾。本實用新型提供的抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，包括微控制器、電源、傳感器和抗干擾電路，電源為微控制器供電，傳感器通過抗干擾電路與微控制器連接；所述微控制器內(nèi)設置有中央處理器、寄存器、第一A/D轉(zhuǎn)換器和第二A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一A/D轉(zhuǎn)換器和第二A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器相連，所述中央處理器從寄存器中提取數(shù)據(jù)；所述抗干擾電路包括低通濾波器、高通濾波器、峰值檢波器、耦合電容和參考電壓。
【專利說明】—種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電磁兼容和汽車自動控制【技術領域】，尤其是涉及一種能夠有效抗干擾的微控制器系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電子控制系統(tǒng)通常由傳感器、微控制器(如單片機、數(shù)據(jù)處理器)和執(zhí)行裝置組成，電子控制系統(tǒng)能夠采集各種信號，通過微控制器進行運算處理后，驅(qū)動各種執(zhí)行裝置實現(xiàn)復雜的自動控制。例如，汽車控制系統(tǒng)中的發(fā)動機燃油噴射、點火、炱速、自動變速；動力轉(zhuǎn)向內(nèi)、巡行(CCS)、防抱死(ABS)系統(tǒng)；安全所囊、天窗、電動座椅、中控門鎖、數(shù)字儀表及其顯示等等，無一不是通過電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。而未來的復雜系統(tǒng)不僅要求控制精確，還要滿足電磁兼容要求?，F(xiàn)有的解決電磁兼容的方法通常是硬件上采取濾波，接地，或者屏蔽技術，這些方法對于電磁環(huán)境穩(wěn)定的系統(tǒng)比較理想，但是對于電磁環(huán)境復雜，變化的系統(tǒng)-比如汽車電子，很難找到一個經(jīng)濟可靠并可被工業(yè)界接受的解決方法。因為汽車很可能在很強的電磁干擾環(huán)境中行駛，這要求汽車控制系統(tǒng)的具有極高的抗干擾性能。而大幅度提高汽車的抗干擾性能意味著成本的增高，這對于成本非常在意的企業(yè)界來說是個挑戰(zhàn)。如何在提高抗干擾性能的同時，能夠很好地控制成本具有很高的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實用新型公開了一種微控制器系統(tǒng)，通過設置在微控制器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，進行實時的電磁干擾檢測，并能降低輸入微控制器的信號干擾。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0005]一種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，包括微控制器、電源、傳感器和抗干擾電路，電源為微控制器供電，傳感器通過抗干擾電路與微控制器連接；所述微控制器內(nèi)設置有中央處理器、寄存器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器,所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器相連，所述中央處理器從寄存器中提取數(shù)據(jù)；所述抗干擾電路包括低通濾波器、高通濾波器、峰值檢波器、耦合電容和參考電壓；所述傳感器輸出的信號通過低通濾波器濾除高頻干擾信號后傳送至第一 A/D轉(zhuǎn)換器輸入端，所述傳感器的信號通過高通濾波器濾掉低頻信號后、再連接到峰值檢波器后穩(wěn)定輸出峰值電壓、隨后與參考電壓通過耦合電容進行耦合，耦合后的信號傳送到第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0006]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述傳感器至少為一個，每個傳感器均通過獨立的抗干擾電路與微控制器連接。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)具有如下優(yōu)點和有益效果:能夠有效過濾微處理器中正常工作的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的高頻干擾信號，降低外界干擾對微控制器系統(tǒng)的影響；同時放大檢測用A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的干擾信號，確保電磁干擾信號的檢測和采集。此外，本實用新型能夠根據(jù)采集到的干擾信號強度采取不同的控制模式應對，實現(xiàn)控制模式的自動調(diào)整，有效降低電磁干擾對系統(tǒng)的影響，在干擾過強時，能夠強制停止，避免因干擾導致的事故發(fā)生，具有極高的安全性能。本實用新型抗干擾性能良好，反應速度靈敏，應對方式靈活，結構簡單合理，成本低廉，適于在電磁環(huán)境復雜或環(huán)境容易改變的【技術領域】，如汽車控制系統(tǒng)中推廣應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型提供的抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)電路結構框圖；
[0009]圖2為多個傳感器通過抗干擾電路與微控制器連接的示意框圖；
[0010]圖3為在外界有電磁干擾的情況下，微處理器內(nèi)兩個A/D轉(zhuǎn)換器的輸出結果比較圖；
[0011]附圖標記列表:
[0012]1-微控制器，2-電源，3-傳感器，4-線纜，5-中央處理器，6_寄存器，7_第一 A/D轉(zhuǎn)換器，8-第二 A/D轉(zhuǎn)換器，9-低通濾波器，10-高通濾波器，11-峰值檢波器，12-耦合電容，13-參考電壓，14-電源接口。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合具體實施例對本實用新型提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0014]一種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，包括微控制器1、電源2、傳感器3和抗干擾電路，電源通過線纜4為微控制器I供電，傳感器3通過線纜4連接抗干擾電路從而與微控制器I相連。所述微控制器I內(nèi)設置有中央處理器5、寄存器6、第一 A/D轉(zhuǎn)換器7和第二 A/D轉(zhuǎn)換器8，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器7和第二 A/D轉(zhuǎn)換器8和寄存器6相連，所述中央處理器5從寄存器6中提取數(shù)據(jù)，由于微控制器I中的其他部件是現(xiàn)有技術，在本實用新型中不再詳述。所述抗干擾電路包括低通濾波器9、高通濾波器10、峰值檢波器11、耦合電容12和參考電壓13。第一 A/D轉(zhuǎn)換器7用于正常工作,第二 A/D轉(zhuǎn)換器8用于檢測第一 A/D轉(zhuǎn)換器7受到的電磁干擾。通過對A/D轉(zhuǎn)換器的了解，電磁干擾只能干擾其電源2或者信號輸入，外界的電磁干擾可能耦合到傳感器的線纜和/或電源的線纜上，然后進入微控制器I。第一 A/D轉(zhuǎn)換器7上的干擾和參考電壓13耦合、并連接到第二 A/D轉(zhuǎn)換器8的輸入端，以保證第二 A/D轉(zhuǎn)換器8能夠檢測出第一 A/D轉(zhuǎn)換器7輸入端口的電磁干擾。微處理器I通過電源接口 14與電源2連接，由于微控制器I內(nèi)部的第一和第二 A/D轉(zhuǎn)換器共用電源2，如果干擾是從電源2來的，那么第一 A/D轉(zhuǎn)換器7電源上的電磁干擾也會被第二 A/D轉(zhuǎn)換器8檢測出。
[0015]所述傳感器3輸出的信號通過線纜4連接到低通濾波器9，當受到電磁干擾時，傳感器3的低頻信號和耦合到線纜4上的高頻電磁干擾信號耦合，低通濾波器9濾除其中的高頻干擾信號后把低頻有用信號傳送至第一 A/D轉(zhuǎn)換器7的輸入端，經(jīng)過第一 A/D轉(zhuǎn)換器7的轉(zhuǎn)換，模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字結果后存儲在寄存器13中，由中央處理器14計算處理，很顯然，低通濾波器7提高了第一 A/D轉(zhuǎn)換器7的抗干擾度。
[0016]所述傳感器3的信號通過線纜4連接到高通濾波器10，高通濾波器10濾掉有用低頻信號，通過濾波器過后的電磁干擾信號，再連接到峰值檢波器11，與參考電壓13通過耦合電容12耦合，耦合后的信號送到第二 A/D轉(zhuǎn)換器8，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，數(shù)字結果存儲在寄存器13中，由中央處理器14計算處理。高通濾波器10，峰值檢波器11，提高了第二 A/D轉(zhuǎn)換器8的干擾檢測靈敏度，保證第二 A/D轉(zhuǎn)換器8上的電磁干擾比第一 A/D轉(zhuǎn)換器7上的干擾要嚴重，而且第二 A/D轉(zhuǎn)換器8會在第一 A/D轉(zhuǎn)換器7被干擾前檢測到干擾信號。在沒有干擾的情況下，第二 A/D轉(zhuǎn)換器8給出參考電壓13的正確值。有干擾時，第二 A/D轉(zhuǎn)換器8會給出一個錯誤值，錯誤值與參考值偏差的大表明電磁干擾的大，偏差小，電磁干擾小。在第一 A/D轉(zhuǎn)換器7被干擾前，微控制器I判斷出有干擾時，就可以對第一 A/D轉(zhuǎn)換器7進行數(shù)字濾波等方法保證信號的準確性，還可以根據(jù)干擾程度的不同，采取不同的控制方法應對，以保證微處理器控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和精確性。例如在干擾信號較強時，采用容錯控制模式，保證微控制器能正確工作；在干擾信號過強超出安全運行的極限閾值時停止系統(tǒng)運行以保證整體安全性。
[0017]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，如圖2所示，所述傳感器3可以為一個或多個，每個傳感器3均通過獨立的抗干擾電路與微控制器I連接。隨著科技的日益進步，與微處理器連接的傳感器數(shù)量眾多，種類也非常豐富，如溫濕度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器等等。當有干擾時，這些傳感器與微處理器I之間的連接線纜上都可能耦合有電磁干擾，由于每個傳感器具有獨立的抗干擾電路，從而能夠有效降低各傳感器連接線纜上耦合的電磁干擾，由于傳感器所處位置不同，這些電磁干擾的強度也不相同，因此微處理器有可能在同一時間獲得多個不同的干擾數(shù)值。微處理器可以通過一定的算法，例如取干擾平均值，或根據(jù)預先設定的優(yōu)先級、選取優(yōu)先級別最高的干擾數(shù)值等方式獲取控制用電磁干擾值。
[0018]圖3是在施加本系統(tǒng)上施加外部電磁干擾的情況下，傳感器信號是直流信號(高于參考電壓)時，第一 A/D轉(zhuǎn)換器7和第二 A/D轉(zhuǎn)換器8的實際輸出結果?？v坐標是A/D轉(zhuǎn)換器輸出結果(以最低有效位(LSB)表示)。從圖中可以看出第一 A/D轉(zhuǎn)換器7的輸出結果有幾個LSB的錯誤，但是第二 A/D轉(zhuǎn)換器8的輸出偏離參考電壓20個LSB，第一 A/D轉(zhuǎn)換器7明顯受到的實際干擾更小，而第二 A/D轉(zhuǎn)換器8受到的擾動幅度非常明顯，符合設計預期。
[0019]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，包括微控制器、電源、傳感器，所述電源為微控制器供電，所述微控制器內(nèi)設置有中央處理器、寄存器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二 A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器相連，所述中央處理器從寄存器中提取數(shù)據(jù)，其特征在于:還包括抗干擾電路，傳感器通過抗干擾電路與微控制器連接；所述抗干擾電路包括低通濾波器、高通濾波器、峰值檢波器、耦合電容和參考電壓；所述傳感器輸出的信號通過低通濾波器濾除高頻干擾信號后傳送至第一 A/D轉(zhuǎn)換器輸入端；所述傳感器的信號通過高通濾波器濾掉低頻信號后、再連接到峰值檢波器后穩(wěn)定輸出峰值電壓、隨后與參考電壓通過耦合電容進行耦合，耦合后的信號傳送到第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的抗干擾自調(diào)整微控制器系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器至少為一個，每個傳感器均通過獨立的抗干擾電路與微控制器連接。
【文檔編號】G05B19/042GK203444276SQ201320565651
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】萬發(fā)雨, 葛俊祥, 曹慧霞, 周蓓 申請人:南京信息工程大學