2003年10月（1）

摘要  提出了一種由MAX813和93C46集成芯片構(gòu)成的低成本、高可靠性智能流量檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)保護(hù)方法。給出了看門狗、掉電后供電延時(shí)、電源故障實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)復(fù)位等功能的實(shí)現(xiàn)電路及相關(guān)程序。克服了來(lái)自電源等方面的干擾，提高了可靠性。該方法已在新開發(fā)的智能流量檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品中得到實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞  流量檢測(cè)   數(shù)據(jù)保護(hù)  電源監(jiān)控   累積流量

0 引言

   智能流量檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般都較惡劣，存在的各方面干擾常導(dǎo)致系統(tǒng)難以正常工作，其中，源于電源的干擾對(duì)系統(tǒng)的影響最大。目前國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)雖采用了一些有效的軟硬件抗干擾措施，如看門狗、光電隔離與屏蔽、濾波、軟件陷阱等，在一定程度上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，但對(duì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)突然斷電或電網(wǎng)電壓大范圍波動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)保護(hù)問題仍未能得到很好解決，從而嚴(yán)重影響了系統(tǒng)工作的可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力。本文以智能流量檢測(cè)系統(tǒng)累積流量數(shù)據(jù)保護(hù)為例，介紹一種具有低成本、高可靠性的流量檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)方法。

1         數(shù)據(jù)保護(hù)電路設(shè)計(jì)

該數(shù)據(jù)保護(hù)電路采用MAX813、三端集成穩(wěn)壓器7805和93C46等構(gòu)成，如圖1所示。

                     圖1 檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)電路

MAX813是具有電源監(jiān)控電路的微處理芯片，它不僅能對(duì)電源電壓實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，而且內(nèi)部還具有看門狗定時(shí)電路，因此用于測(cè)控系統(tǒng)十分方便。它具有四個(gè)功能：①看門狗計(jì)時(shí)器功能，如果看門狗輸入在1.6s內(nèi)無(wú)變化，就會(huì)產(chǎn)生看門狗輸出；②電壓監(jiān)測(cè)功能，掉電或電源監(jiān)測(cè)電壓低于1.25V時(shí)，產(chǎn)生掉電輸出；③上電復(fù)位功能，系統(tǒng)上電時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生脈寬200ms的復(fù)位脈沖；④人工復(fù)位功能，當(dāng)人工復(fù)位端輸入低電平時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。其主要引腳定義為：

：手動(dòng)復(fù)位端。當(dāng)該端輸入低電平保持14ms以上，MAX813就能產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。該復(fù)位信號(hào)脈寬為200ms。

PFI：電源故障輸入端。當(dāng)該端輸入電壓低于1.25V時(shí)，MAX813使電源故障輸出端產(chǎn)生的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

：電源故障輸出端。電源正常時(shí)，保持高電平；電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

WDI：看門狗信號(hào)輸入端。程序正常運(yùn)行時(shí)，必須間隔1.6s之內(nèi)使該端輸入反向信號(hào)。若該端輸入信號(hào)超過(guò)1.6s未改變方向，則產(chǎn)生看門狗輸出。

RST：復(fù)位信號(hào)輸出端。上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。

：看門狗信號(hào)輸出端。正常工作時(shí)輸出高電平；看門狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

93C46是比較常用的串行E²PROM芯片。它具有體積小、價(jià)廉、電路連接簡(jiǎn)單、不占用總線和數(shù)據(jù)線、掉電不丟失數(shù)據(jù)、可在線改寫等優(yōu)點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于智能測(cè)控系統(tǒng)中。其主要引腳定義為：

TEST（2，3腳）：測(cè)試端，與V_CC相連。

：片選信號(hào)，低電平有效。在相鄰兩條指令之間 必須至少保持250ns的低電平狀態(tài)。

SK：時(shí)鐘信號(hào)。所有操作碼、地址碼、數(shù)據(jù)位均在SK脈沖正跳沿輸入或輸出，SK信號(hào)可在傳輸數(shù)據(jù)的任一時(shí)刻暫停或繼續(xù)。

DI：串行數(shù)據(jù)輸入端。用于輸入起始位、操作碼、地址和數(shù)據(jù)。

DO：串行數(shù)據(jù)輸出端。在讀周期用于輸出數(shù)據(jù)；在擦/寫周期或片擦/片寫周期，用于提供忙/閑狀態(tài)；其余時(shí)間為高阻狀態(tài)。

在圖1所示的電路中，D₂，D₃，C₁和R₃構(gòu)成了掉電后供電延時(shí)電路；R₁，R₂和MAX813構(gòu)成了電源故障實(shí)時(shí)監(jiān)控電路；MAX813和D1構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位電路；看門狗電路則由MAX813內(nèi)部集成電路提供。

系統(tǒng)內(nèi)部，累積流量數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在兩個(gè)空間：AT89C52內(nèi)RAM區(qū)和93C46的存儲(chǔ)區(qū)。AT89C52內(nèi)RAM區(qū)用于存放瞬時(shí)累積流量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)每秒更新流量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)正常情況下每小時(shí)更新一次。

2         工作原理

2.1 程序運(yùn)行異常時(shí)累積流量數(shù)據(jù)的保護(hù)

系統(tǒng)供電及程序運(yùn)行正常情況下，系統(tǒng)按圖2所示的程序流程運(yùn)行。系統(tǒng)在運(yùn)行完執(zhí)行程序后對(duì)AT89C52的P₁₄端輸出電平反向，以實(shí)現(xiàn)喂狗輸出。該系統(tǒng)的執(zhí)行程序運(yùn)行時(shí)間小于1.6s，這樣就保證了系統(tǒng)在程序運(yùn)行正常時(shí)的情況下MAX813的看門狗不會(huì)產(chǎn)生輸出，系統(tǒng)也不會(huì)復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)電源供電正常但執(zhí)行程序因干擾而跑飛或進(jìn)入臨時(shí)構(gòu)成的循環(huán)嵌套時(shí)，系統(tǒng)不能按正常的程序流程運(yùn)行。由圖2所示的系統(tǒng)主程序流程可知，系統(tǒng)只有在初始化后和運(yùn)行完執(zhí)行程序后才產(chǎn)生喂狗輸出。因此，系統(tǒng)在程序運(yùn)行異常的情況下產(chǎn)生喂狗輸出信號(hào)的概率幾乎為零。這樣，當(dāng)程序運(yùn)行異常時(shí)系統(tǒng)能在1.6s內(nèi)及時(shí)地復(fù)位。復(fù)位后初始化，系統(tǒng)檢測(cè)AT89C52內(nèi)RAM區(qū)的程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字，查看系統(tǒng)復(fù)位是因看門狗輸出還是因系統(tǒng)上電產(chǎn)生。當(dāng)程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字顯示系統(tǒng)因看門狗輸出發(fā)生復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)計(jì)算出復(fù)位后累積流量寫入93C46累積流量存儲(chǔ)區(qū)，使累積流量數(shù)據(jù)得到保護(hù)；反之，系統(tǒng)執(zhí)行上電時(shí)的初始化操作，將程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字置為OAAH。

               圖2  系統(tǒng)主程序

上述系統(tǒng)工作過(guò)程的時(shí)序關(guān)系和程序流程分別如圖3和圖4所示。

 

       a－RST端信號(hào)；b－ 端信號(hào)；c－WDI端信號(hào)；

            各信號(hào)曲線的上升沿和下降沿時(shí)間<40ns

                  圖3  程序跑飛自動(dòng)復(fù)位時(shí)序

            圖4 自動(dòng)復(fù)位累積流量數(shù)據(jù)保護(hù)程序

圖4中，部分初始化和其它程序之間的程序如下所示，由于篇幅所限下述程序中省略了相關(guān)的子程序。

     ……………………

YXBSZ   DATA    3CH     ；定義程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字

BUFFL   DATA     44H     ；定義數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址

    ……………………

MOV  A,YXBSZ             ；讀程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字到累加器A

CJNE  A,#OAAH,TZBA       ；判斷程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字是否等于＃OAAH

LCALL  SJCMFX             ；詞用SJCMFX子程序，計(jì)算總累積流量和正（反）向累積流量，總累積流量放在BUFFL為首的4字節(jié)單元，正（反）向累積流量放在BUFFL+4為首的4字節(jié)單元，高位在前

LCALL  R93CRD             ；調(diào)用R93CRD子程序，寫B(tài)UFFL和BUFFL+1中總累

                             ；積流量數(shù)據(jù)到93C46的OEH地址

LCALL  R93CRD             ；調(diào)用R93CRD子程序，等待93C46就緒

MOV   A,#BUFFL

ADD    A,#2

MOV    RO,A

MOV    R3,#OFH

LCALL   WR93C46            ；調(diào)用WR93C46子程序，寫B(tài)UFFL+2和BUFFL+3

                                中總累積流量數(shù)據(jù)到93C46的OFH地址

MOV    A,BUFFL              ；將緩沖區(qū)正（反）向累積流量的首地址放入R7

ADD     A,#4

MOV     R7,A

MOV     C,23H                 ；將正反向流量標(biāo)識(shí)為讀入C

JNC      TZBAI                 ；判斷流向是否為正方向

LCALL    R93CRD               ；調(diào)用R94CRD子程序，等待93C46就緒

MOV     A,R7

MOV     RO,A

MOV     R3,#10H

LCALL   WR93C46              ；調(diào)用WR93C46子程序，寫B(tài)UFFL+4和BUFFL+5 

                                  中正

                                 ；向累積流量到93C46的10H地址

LCALL   R93CRD                ；調(diào)用R93CRD子程序，等待93C46就緒

MOV     A,R7

ADD      A,#2

MOV      RO.A

MOV      R3,#11H

LCALL    WR93C46              ；調(diào)用WR93C46子程序，寫B(tài)UFFL+6和BUFFL+7中正向累積流量到93C46的11H地址

SJMP      TZBA2

TZBA1：LCALL  R93CRD           ；調(diào)用R93CRD子程序，等待93C46就緒

MOV      A,R7

MOV     RO,A

MOV     R3,#12H

LCALL    WR93C46                 ；調(diào)用WR93C46子程序，寫B(tài)UFFL＋4和BUFFL＋5中正向累積流量到93C46的12H地址

LCALL    R93CRD                  ；調(diào)用R93CRD子程序，等待93C46就緒

MOV      A,R7

ADD       A,#2

MOV       RO,A

MOV       R3,#13H

LCALL     WR93C46                ；調(diào)用WR93C46子程序，寫B(tài)UFFL＋6和BUFFL+7中反向累積流量到93C46的13H地址

SJMP       TZBA2

TZBA：MOV   YXBSZ,#OAAH       ；將程序運(yùn)行標(biāo)識(shí)字置為＃OAAH

TZBA2：……………………