安 敏 黃克初

     來源：《電子技術應用》

     摘要：濾波和抗干擾是任何智能儀器系統(tǒng)都必須考慮的問題。在傳統(tǒng)的應用系統(tǒng)中，濾波部分往往要占用較多的軟件資源和硬件資源。復雜可編程邏輯器件（cpld）的出現(xiàn)，為解決這一問題開辟了新的途徑，條用cpld實現(xiàn)濾是一種高效可靠的方法。介紹了利用max+plus ⅱ對cpld編程來實現(xiàn)對傳感器和按鍵信號濾波和抗干擾。該方法已在產(chǎn)品開發(fā)中獲得了成功應用。

     關鍵詞：復雜可編程邏輯器件 濾波 抗干擾

     1 濾波和抗干擾概述

     單片機應用系統(tǒng)的輸入信號常含有種種噪聲和干擾，它們來自被測信號源、傳感器、外界干擾源等。為了提高測量和控制精度，必須消除信號中的噪聲和干擾。噪聲有兩大類：一類為周期性的；另一類為不規(guī)則的。前者的典型代表為50hz的工頻干擾，一般采用硬件濾波，使用積分時間等于20ms的整數(shù)倍的雙積分a/d轉換器，可有效地消除其對信號的影響。后者為隨機信號，它不是周期信號，可用數(shù)字濾波方法予以消彈或濾除。所謂數(shù)字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序來減少干擾信號在有用信號中的比重，故實際上它是一種軟件濾波。硬件濾波具有效率高的優(yōu)點，但要增加系統(tǒng)的投資和設備的體積，當干擾的性質改變時我們往往不得不重新搭接電路；軟件濾波是用程序實現(xiàn)的，不需要增加設備，故投資少、可靠性高、穩(wěn)定性好，并且可以對頻率很低的信號實行濾波，隨著干擾的性質改變只需修改軟件即可，具有靈活、方便、功能強的優(yōu)點，但要占用系統(tǒng)資源、降低系統(tǒng)的作效率。一個傳統(tǒng)的實際系統(tǒng)，往往采用軟件和硬件相結合的濾波方法，這種結合是在兩者的優(yōu)缺點之間的尋找一個平衡點。

     硬件抗干擾主要采用隔離技術、雙絞線傳輸、阻抗匹配等措施抑制干擾。常用的隔離措施有采用a/d、d/a與單片機進行隔離以及用繼電器、光電隔離器、光電隔離固態(tài)繼電器（ssr）等隔離器件對開關量進行隔離。

     2 利用cpld實現(xiàn)數(shù)字濾波及抗干擾

     這里介紹的采用cpld實現(xiàn)信號濾波及抗干擾的方法已經(jīng)在智能儀器泵沖測量儀的開發(fā)中得到驗證。下面就如何采用cpld對系統(tǒng)的四路外部傳感器脈沖信號和四路按鍵信號實現(xiàn)濾波、鎖存、中斷申請等功能進行闡述。

     2.1 傳感器信號濾波

     由于要對傳感器信號進行數(shù)字濾波，cpld要引入時鐘信號，因而我們對cpld定義一輸入端clki，作為數(shù)字濾波器的計數(shù)脈沖輸入端。clki由單片機定時器1定時產(chǎn)生500hz脈沖。以一路為例，泵沖信號濾波部分如圖1所示。

     oo0為經(jīng)電平轉換后接近開關輸出的信號。當oo0為低電平時，說明泵1未動作，封鎖三端與門，時鐘信號clki無法通過，計數(shù)器bcn3n不計數(shù)。同理，當aa4為高電平時，亦封三端與門（至aa4如何變化及作用下文有介紹）。故當oo0為高、aa4為低時，clki接通計數(shù)器clk端。當oo0和clr端任意一個為低時，計數(shù)器清零。計數(shù)器ban3n由max+plus ⅱ的文本編程器編程，其文本如下：

     subdesign bce3n

     ( clk:input;

     q[4..0]：output；）

     variable

     count[4..0]

  &