[发明专利]一种抗干扰自调整微控制器系统及其控制方法

说明书

 

技术领域

    本发明属于电磁兼容和汽车自动控制技术领域，尤其是涉及一种能够有效抗干扰的微控制器系统及其控制方法。

 

背景技术

电子控制系统通常由传感器、微控制器（如单片机、数据处理器）和执行装置组成，电子控制系统能够采集各种信号，通过微控制器进行运算处理后，驱动各种执行装置实现复杂的自动控制。例如，汽车控制系统中的发动机燃油喷射、点火、炱速、自动变速；动力转向内、巡行（CCS）、防抱死（ABS）系统；安全所囊、天窗、电动座椅、中控门锁、数字仪表及其显示等等，无一不是通过电子控制系统实现的。而未来的复杂系统不仅要求控制精确，还要满足电磁兼容要求。现有的解决电磁兼容的方法通常是硬件上采取滤波，接地，或者屏蔽技术，这些方法对于电磁环境稳定的系统比较理想，但是对于电磁环境复杂，变化的系统-比如汽车电子，很难找到一个经济可靠并可被工业界接受的解决方法。因为汽车很可能在很强的电磁干扰环境中行驶，这要求汽车控制系统的具有极高的抗干扰性能。而大幅度提高汽车的抗干扰性能意味着成本的增高，这对于成本非常在意的企业界来说是个挑战。如何在提高抗干扰性能的同时，能够很好地控制成本具有很高的难度。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种抗干扰自调整微控制器系统及其控制方法，通过设置在微控制器内部的A/D转换器，进行实时的电磁干扰检测，并能降低输入微控制器的信号干扰。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗干扰自调整微控制器系统，包括微控制器、电源、传感器和抗干扰电路，电源为微控制器供电，传感器通过抗干扰电路与微控制器连接；所述微控制器内设置有中央处理器、寄存器、第一A/D转换器和第二A/D转换器，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器和寄存器相连，所述中央处理器从寄存器中提取数据；所述抗干扰电路包括低通滤波器、高通滤波器、峰值检波器、耦合电容和参考电压；所述传感器输出的信号通过低通滤波器滤除高频干扰信号后传送至第一A/D转换器输入端，所述传感器的信号通过高通滤波器滤掉低频信号后、再连接到峰值检波器后稳定输出峰值电压、随后与参考电压通过耦合电容进行耦合，耦合后的信号传送到第二A/D转换器的输入端。

作为本发明的一种优选方案，所述传感器至少为一个，每个传感器均通过独立的抗干扰电路与微控制器连接。

本发明还提供了抗干扰自调整微控制器系统的控制方法，基于上述抗干扰自调整微控制器系统实现，包括如下步骤：

（1）  在中央处理器中预先设定分阶段控制阈值；

（2）  第二A/D转换器将输入的模拟信号转换为数字信号后传输至寄存器进行存储；

（3）  中央处理器提取寄存器中第二A/D转换器的输出数据，与预先设定的分阶段控制阈值比较，当输出数据落在不同阶段控制阈值范围内时，中央处理器转换成相应的控制模式。

    作为抗干扰自调整微控制器系统的控制方法的一种优选方案，所述控制模式分为如下几种：停止模式、容错控制模式、开环控制模式、简单PID控制模式。

与现有技术相比，本发明提供的抗干扰自调整微控制器系统及控制方法具有如下优点和有益效果：能够有效过滤微处理器中正常工作的A/D转换器输入端的高频干扰信号，降低外界干扰对微控制器系统的影响；同时放大检测用A/D转换器输入端的干扰信号，确保电磁干扰信号的检测和采集。此外，本发明能够根据采集到的干扰信号强度采取不同的控制模式应对，实现控制模式的自动调整，有效降低电磁干扰对系统的影响，在干扰过强时，能够强制停止，避免因干扰导致的事故发生，具有极高的安全性能。本发明抗干扰性能良好，反应速度灵敏，应对方式灵活，结构简单合理，成本低廉，适于在电磁环境复杂或环境容易改变的技术领域，如汽车控制系统中推广应用。

 

附图说明

图1为本发明提供的抗干扰自调整微控制器系统电路结构框图；

图2为多个传感器通过抗干扰电路与微控制器连接的示意框图；

图3为在外界有电磁干扰的情况下，微处理器内两个A/D转换器的输出结果比较图；

图4为闭环控制系统中，电磁干扰分区域环境下的电磁检测结果实例图。

附图标记列表：

1-微控制器，2-电源，3-传感器，4-线缆，5-中央处理器，6-寄存器，7-第一A/D转换器，8-第二A/D转换器，9-低通滤波器，10-高通滤波器，11-峰值检波器，12-耦合电容，13-参考电压，14-电源接口。