單片機中定時(shí)/計數器在消除瞬時(shí)干擾中的應用

一、引言

　　近一、二十年來(lái)，單片機以其體積小、價(jià)格低、功能強的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應用于各種測控系統中。但是單片機系統的輸入信號總是存在著(zhù)不同形式和程度的噪聲和干擾，這給準確測控帶來(lái)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(lèi)干擾具有以下形式：干擾的幅值與實(shí)際采樣信號的幅值相差不大，甚至大于采樣信號的幅值;干擾只出現在實(shí)際信號工作之前或之后，在系統真正工作時(shí)并不與采樣信號產(chǎn)生疊加;干擾的作用時(shí)間比系統實(shí)際所需信號的作用時(shí)間小得多（至少相差一個(gè)數量級）。此類(lèi)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(shí)驗儀中采用了一種軟件方法，來(lái)消除它的影響。這種方法借助單片機中的定時(shí)/計數器，對采集到信號的作用時(shí)間進(jìn)行計量、比較，利用干擾信號和實(shí)際信號作用時(shí)間相差特別大的特征，來(lái)區分干擾信號和實(shí)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(shí)驗儀上的實(shí)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(shí)驗中，要求實(shí)驗儀器能準確測量出被采樣信號的最大值。由于單片機價(jià)格低廉，動(dòng)作可靠，因此這些實(shí)驗儀器常選用單片機進(jìn)行控制。在理想無(wú)干擾的狀態(tài)下，實(shí)驗過(guò)程中這些被采樣信號的時(shí)域曲線(xiàn)有一個(gè)共同的特點(diǎn)：在到達最大值之前，曲線(xiàn)呈單調遞增趨勢，而在最大值之后，信號呈現單調遞減趨勢，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(shí)驗中，試棒所受拉力的時(shí)域曲線(xiàn)如圖1所示。但是，在這些實(shí)驗中，不可避免地會(huì )存在各種形式的干擾。45#鋼在有瞬時(shí)干擾情況下拉力時(shí)域曲線(xiàn)如圖2所示。干擾的存在給這些實(shí)驗儀器的研制帶來(lái)了很大的技術(shù)困難。

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

圖1 45#鋼無(wú)干擾狀態(tài)拉力時(shí)域曲線(xiàn)

圖2 45#鋼在瞬時(shí)干擾下的拉力時(shí)域曲線(xiàn)

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