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單片機(jī)系統(tǒng)的故障重現(xiàn)設(shè)計(jì)

2017-10-23 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

 電磁脈沖對電予系統(tǒng)的輻照效應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法,簡單地說就是將被測電子系統(tǒng)置于電磁脈沖輻射場中,接受電磁脈沖的照射,研究被測系統(tǒng)在電磁脈沖照射下受干擾、損傷的情況。
  實(shí)驗(yàn)配置如圖1所示。主要由吉赫橫電磁波傳輸室(GTEM Cell)、Marx發(fā)生器、控制臺和被試系統(tǒng)等組成。Marx發(fā)生器用于產(chǎn)生高電壓,與GTEM室配合,在GTEM室內(nèi)產(chǎn)生均勻電磁場??刂婆_主要由示波器、光接收機(jī)和Marx控制面板組成。光接收機(jī)和電場傳感器組成模擬量光纖場測量系統(tǒng),主要用于將輻射電磁場轉(zhuǎn)換成電壓信號;示波器用來顯示電場波形;Marx控制面板用來控制Marx發(fā)生器的充放電操作和陡化間隙的調(diào)整。
  
  故障重現(xiàn)原理
  故障重現(xiàn)的概念
  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電磁脈沖作用下可產(chǎn)生硬件損壞、數(shù)據(jù)采集誤差增大、內(nèi)存數(shù)據(jù)改變、程序跳轉(zhuǎn)、重啟動和死機(jī)等故障。這些故障現(xiàn)象是大量的、不同的計(jì)算機(jī)在不同環(huán)境、不同時(shí)間受干擾后產(chǎn)生的故障現(xiàn)象的集總。如果拿出任意一臺計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn),只能產(chǎn)生很少的幾個(gè)故障現(xiàn)象,由于這些計(jì)算機(jī)沒有自動檢測功能,有的故障即使是發(fā)生了,也觀察不到。如
  果連故障現(xiàn)象都觀察不全,就無法找出故障出現(xiàn)的規(guī)律和原因,更談不上進(jìn)行防護(hù)技術(shù)研究。因此,很有必要設(shè)計(jì)一套專門用于電磁脈沖效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有以下功能:
  ·自動檢測并顯示系統(tǒng)本身出現(xiàn)的故障;
  ·干擾時(shí)故障最容易出現(xiàn);
  ·使出現(xiàn)故障的種類最多;
  ·具有故障重現(xiàn)功能。
  故障重現(xiàn)是指主動地采取一定的技術(shù)手段,使故障反復(fù)出現(xiàn)。想看哪種故障就能出現(xiàn)哪種故障,想讓它出現(xiàn)兒次就出現(xiàn)幾次。這與一般電路中采取有效措施抗干擾的設(shè)計(jì)思想截然不同。
  故障重現(xiàn)的條件
  故障重現(xiàn)并不是用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行故障仿真,而是故障的真實(shí)再現(xiàn)。要使故障重現(xiàn),除了輻射場的幅度要足夠強(qiáng)外,被測系統(tǒng)還要具備必需的硬件電路和軟件環(huán)境。軟件環(huán)境是指干擾出現(xiàn)時(shí)控制功能電路工作的程序正在運(yùn)行,即時(shí)間對準(zhǔn)。例如,如果要考查電磁脈沖對A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換精度的影響,首先要有ADC,其次要保證照射時(shí)ADC正在工作。
  實(shí)現(xiàn)故障重現(xiàn)的技術(shù)手段
  對輻射場強(qiáng)度和硬件電路的要求比較容易實(shí)現(xiàn),難點(diǎn)是保證時(shí)間對準(zhǔn)。當(dāng)然,有些故障的重現(xiàn)對時(shí)間對準(zhǔn)要求很寬松,如死機(jī)和重啟動,計(jì)算機(jī)幾乎在運(yùn)行任何程序時(shí)都有可能出現(xiàn)這兩種故障現(xiàn)象。
  解決這一難點(diǎn)的方法是采取程序模塊化和循環(huán)等待技術(shù)。程序模塊化使每一種故障(效應(yīng))對應(yīng)一個(gè)程序模塊,想看哪種故障,就運(yùn)行相應(yīng)的程序模塊;想讓故障多次出現(xiàn),就反復(fù)進(jìn)行效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。循環(huán)等待技術(shù)是讓計(jì)算機(jī)始終運(yùn)行某一段或某一句程序,可大大提高干擾成功的概率,使故障最容易出現(xiàn)。
  系統(tǒng)組成及工作原理
  硬件組成
  本系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)。為便于研究程序存儲器的效應(yīng)情況,選用內(nèi)部不含EPROM的8031作為中央處理器,程序固化在外部程序存儲器中,這里采用的是擦、寫方便的E2PROM(2864或28C64)。由于8031內(nèi)含CTC和SIO,不再另設(shè)外CTC和SIO。為使系統(tǒng)能夠重現(xiàn)盡可能多的故障現(xiàn)象,采用的外設(shè)芯片還有:外部數(shù)據(jù)存儲器(6264)和ADC(AD0809)。另外,增加4位數(shù)碼管用于信息顯示,顯示數(shù)據(jù)由4個(gè)鎖存器(74LS373)保存。上述硬件電路既完成一定的功能又是被試驗(yàn)對象。系統(tǒng)組成如圖2所示。
  單片機(jī)系統(tǒng)的故障重現(xiàn)設(shè)計(jì)
  程序執(zhí)行流程
  該系統(tǒng)軟件共由8個(gè)程序模塊組成:指示單片機(jī)重啟動的程序模塊;檢查CTC運(yùn)行情況的程序模塊;串口通訊功能檢查程序模塊;判斷外RAM內(nèi)容是否改變及讀寫是否出錯(cuò)的程序模塊;判斷內(nèi)RAM內(nèi)容是否改變程序模塊;檢查A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換誤差是否增大程序模塊;判斷外中斷足否被誤觸發(fā)程序模塊;顯示E2PROM內(nèi)容是否被改寫的程序模塊。
  系統(tǒng)的工作過程也就是上述8個(gè)程序模塊的運(yùn)行過程,它們是在執(zhí)行開關(guān)K的控制下順序執(zhí)行的。圖3給出了流程圖。幾乎每一種效應(yīng)實(shí)驗(yàn)對應(yīng)一個(gè)程序模塊。由于硬件損壞故障與軟件運(yùn)行關(guān)系不大,而且故障現(xiàn)象明顯,無需專門設(shè)置程序模塊。重肩動效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可以工作在除指示單片機(jī)重啟動的程序模塊的任一程序模塊。死機(jī)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可以工作在任一程序模塊,由于故障現(xiàn)象明顯,無需檢測程序。 故障重現(xiàn)及檢測的具體實(shí)現(xiàn)不同的故障現(xiàn)象有不同的重現(xiàn)和檢測方法。由于篇幅有限,只給出三種故障重現(xiàn)及檢測的實(shí)現(xiàn)方法。
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