智能流量檢測系統高可靠性數據的保護方法

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智能流量檢測系統高可靠性數據的保護方法

數據保護電路設計程序運行異常時累積流量數據的保護程序跑飛自動復位時序

2003年10月(1)

摘要  提出了一種由MAX813和93C46集成芯片構成的低成本、高可靠性智能流量檢測系統數據自動保護方法。給出了看門狗、掉電后供電延時、電源故障實時監控和自動復位等功能的實現電路及相關程序??朔藖碜噪娫吹确矫娴母蓴_,提高了可靠性。該方法已在新開發的智能流量檢測系統產品中得到實際應用。

關鍵詞  流量檢測   數據保護  電源監控   累積流量

0 引言

   智能流量檢測系統應用的工業現場環境一般都較惡劣,存在的各方面干擾常導致系統難以正常工作,其中,源于電源的干擾對系統的影響最大。目前國產系統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的抗干擾能力,但對應用現場突然斷電或電網電壓大范圍波動時的數據保護問題仍未能得到很好解決,從而嚴重影響了系統工作的可靠性和環境適應能力。本文以智能流量檢測系統累積流量數據保護為例,介紹一種具有低成本、高可靠性的流量檢測系統數據保護方法。

1         數據保護電路設計

該數據保護電路采用MAX813、三端集成穩壓器7805和93C46等構成,如圖1所示。

                     圖1 檢測系統數據保護電路

MAX813是具有電源監控電路的微處理芯片,它不僅能對電源電壓實現監測,而且內部還具有看門狗定時電路,因此用于測控系統十分方便。它具有四個功能:①看門狗計時器功能,如果看門狗輸入在1.6s內無變化,就會產生看門狗輸出;②電壓監測功能,掉電或電源監測電壓低于1.25V時,產生掉電輸出;③上電復位功能,系統上電時自動產生脈寬200ms的復位脈沖;④人工復位功能,當人工復位端輸入低電平時,產生復位信號輸出。其主要引腳定義為:

:手動復位端。當該端輸入低電平保持14ms以上,MAX813就能產生復位信號。該復位信號脈寬為200ms。

PFI:電源故障輸入端。當該端輸入電壓低于1.25V時,MAX813使電源故障輸出端產生的信號由高電平變為低電平。

:電源故障輸出端。電源正常時,保持高電平;電源電壓變低或掉電時,輸出由高電平變為低電平。

WDI:看門狗信號輸入端。程序正常運行時,必須間隔1.6s之內使該端輸入反向信號。若該端輸入信號超過1.6s未改變方向,則產生看門狗輸出。

RST:復位信號輸出端。上電時,自動產生200ms的復位脈沖;手動復位端輸入低電平時,該端也產生復位信號輸出。

:看門狗信號輸出端。正常工作時輸出高電平;看門狗輸出時,該端輸出信號由高電平變為低電平。

93C46是比較常用的串行E2PROM芯片。它具有體積小、價廉、電路連接簡單、不占用總線和數據線、掉電不丟失數據、可在線改寫等優點,因此可廣泛應用于智能測控系統中。其主要引腳定義為:

TEST(2,3腳):測試端,與VCC相連。

:片選信號,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。

SK:時鐘信號。所有操作碼、地址碼、數據位均在SK脈沖正跳沿輸入或輸出,SK信號可在傳輸數據的任一時刻暫?;蚶^續。

DI:串行數據輸入端。用于輸入起始位、操作碼、地址和數據。

DO:串行數據輸出端。在讀周期用于輸出數據;在擦/寫周期或片擦/片寫周期,用于提供忙/閑狀態;其余時間為高阻狀態。

在圖1所示的電路中,D2,D3,C1和R3構成了掉電后供電延時電路;R1,R2和MAX813構成了電源故障實時監控電路;MAX813和D1構成了自動復位電路;看門狗電路則由MAX813內部集成電路提供。

系統內部,累積流量數據被存儲在兩個空間:AT89C52內RAM區和93C46的存儲區。AT89C52內RAM區用于存放瞬時累積流量數據,其數據每秒更新流量數據,其數據正常情況下每小時更新一次。

2         工作原理

2.1 程序運行異常時累積流量數據的保護

系統供電及程序運行正常情況下,系統按圖2所示的程序流程運行。系統在運行完執行程序后對AT89C52的P14端輸出電平反向,以實現喂狗輸出。該系統的執行程序運行時間小于1.6s,這樣就保證了系統在程序運行正常時的情況下MAX813的看門狗不會產生輸出,系統也不會復位。當系統電源供電正常但執行程序因干擾而跑飛或進入臨時構成的循環嵌套時,系統不能按正常的程序流程運行。由圖2所示的系統主程序流程可知,系統只有在初始化后和運行完執行程序后才產生喂狗輸出。因此,系統在程序運行異常的情況下產生喂狗輸出信號的概率幾乎為零。這樣,當程序運行異常時系統能在1.6s內及時地復位。復位后初始化,系統檢測AT89C52內RAM區的程序運行標識字,查看系統復位是因看門狗輸出還是因系統上電產生。當程序運行標識字顯示系統因看門狗輸出發生復位時,系統計算出復位后累積流量寫入93C46累積流量存儲區,使累積流量數據得到保護;反之,系統執行上電時的初始化操作,將程序運行標識字置為OAAH。

               圖2  系統主程序

上述系統工作過程的時序關系和程序流程分別如圖3和圖4所示。

 

       a-RST端信號;b- 端信號;c-WDI端信號;

            各信號曲線的上升沿和下降沿時間<40ns

                  圖3  程序跑飛自動復位時序

            圖4 自動復位累積流量數據保護程序

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的子程序。

     ……………………

YXBSZ   DATA    3CH     ;定義程序運行標識字

BUFFL   DATA     44H     ;定義數據緩沖區首地址

    ……………………

MOV  A,YXBSZ             ;讀程序運行標識字到累加器A

CJNE  A,#OAAH,TZBA       ;判斷程序運行標識字是否等于#OAAH

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

LCALL  R93CRD             ;調用R93CRD子程序,寫BUFFL和BUFFL+1中總累

                             ;積流量數據到93C46的OEH地址

LCALL  R93CRD             ;調用R93CRD子程序,等待93C46就緒

MOV   A,#BUFFL

ADD    A,#2

MOV    RO,A

MOV    R3,#OFH

LCALL   WR93C46            ;調用WR93C46子程序,寫BUFFL+2和BUFFL+3

                                中總累積流量數據到93C46的OFH地址

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

ADD     A,#4

MOV     R7,A

MOV     C,23H                 ;將正反向流量標識為讀入C

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

LCALL    R93CRD               ;調用R94CRD子程序,等待93C46就緒

MOV     A,R7

MOV     RO,A

MOV     R3,#10H

LCALL   WR93C46              ;調用WR93C46子程序,寫BUFFL+4和BUFFL+5 

                                  中正

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

LCALL   R93CRD                ;調用R93CRD子程序,等待93C46就緒

MOV     A,R7

ADD      A,#2

MOV      RO.A

MOV      R3,#11H

LCALL    WR93C46              ;調用WR93C46子程序,寫BUFFL+6和BUFFL+7中正向累積流量到93C46的11H地址

SJMP      TZBA2

TZBA1:LCALL  R93CRD           ;調用R93CRD子程序,等待93C46就緒

MOV      A,R7

MOV     RO,A

MOV     R3,#12H

LCALL    WR93C46                 ;調用WR93C46子程序,寫BUFFL+4和BUFFL+5中正向累積流量到93C46的12H地址

LCALL    R93CRD                  ;調用R93CRD子程序,等待93C46就緒

MOV      A,R7

ADD       A,#2

MOV       RO,A

MOV       R3,#13H

LCALL     WR93C46                ;調用WR93C46子程序,寫BUFFL+6和BUFFL+7中反向累積流量到93C46的13H地址

SJMP       TZBA2

TZBA:MOV   YXBSZ,#OAAH       ;將程序運行標識字置為#OAAH

TZBA2:……………………

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