梁湖輝

摘要：在多通道工作系統(tǒng)，如多工作區(qū)控制系統(tǒng)、多通道監(jiān)控系統(tǒng)、多工序自動(dòng)化生產(chǎn)流水線中，各通道（工作區(qū)）參量（如壓力、溫度、濕度、流量、電壓、電流等）的狀態(tài)監(jiān)控是自動(dòng)控制的一種常用方式。文章介紹一種基于51單片機(jī)、工作可靠性高、性價(jià)比較高的、容易生產(chǎn)制作的多通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路供大家參考。

關(guān)鍵詞：多通道；51單片機(jī)；巡回檢測(cè)；故障指示

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）06-1338-03

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，多通道控制系統(tǒng)是常用的控制系統(tǒng)之一，而對(duì)各通道參量諸如壓力、溫度、濕度、流量、電壓、電流、亮度、噪聲及其它各種參量工作狀態(tài)是否正常（如是否超壓、超溫等）進(jìn)行巡回檢測(cè)并指示（或顯示）它們的工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的適當(dāng)控制（如某一通道狀態(tài)異常時(shí)，則使對(duì)應(yīng)通道停止工作等），是常用的控制手段之一。

自動(dòng)巡回檢測(cè)控制功能的實(shí)現(xiàn)電路有多種方式，下面介紹一種工作可靠性高、容易控制、制作方便的基于51單片機(jī)的性價(jià)比較高的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路。

眾所周知，51單片機(jī)是目前理工科大、中專學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，它是學(xué)習(xí)自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)，也是理論與技術(shù)應(yīng)用介紹最完整的應(yīng)用技術(shù)之一，參考資料齊全完整，技術(shù)應(yīng)用全面，自習(xí)和訓(xùn)練方便，通用性較強(qiáng)，也是較容易入門和掌握的單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛，價(jià)格便宜，取材方便。因此采用51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、電路制作，簡(jiǎn)易、快捷，性價(jià)比高。

下面以8通道為例，介紹一種以51單片機(jī)為主要器件的自動(dòng)巡回檢測(cè)電路。

1 系統(tǒng)組成框圖

基于51單片機(jī)的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路的組成框圖如圖1所示。

圖1 基于51單片機(jī)的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路組成框圖

圖中，51單片機(jī)作為信號(hào)處理的核心，它接收各通道的狀態(tài)信息，并判斷各通道是否正常工作，同時(shí)送出控制信號(hào)控制相應(yīng)的電路。參量取樣電路把各種參量轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字量，送到狀態(tài)比較電路進(jìn)行狀態(tài)判斷。狀態(tài)比較電路把現(xiàn)場(chǎng)送來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，從而判斷各通道的工作狀態(tài)是否正常，同時(shí)輸出狀態(tài)指示（高電平或低電平）。通道顯示電路用來(lái)顯示實(shí)時(shí)檢測(cè)的當(dāng)前通道。故障報(bào)警電路作為通道參量出現(xiàn)異常時(shí)的報(bào)警。通道控制電路實(shí)現(xiàn)當(dāng)某通道的參量出現(xiàn)異常時(shí)，使對(duì)應(yīng)通道停止工作，直到狀態(tài)重新恢復(fù)正常為止。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 電路組成

根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)組成框圖而設(shè)計(jì)的基于51單片機(jī)的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路硬件電路原理圖如圖2所示。

圖2 基于51單片機(jī)的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路硬件電路原理圖

1）信號(hào)處理電路

主電路：AT89S51單片機(jī)U1，是信號(hào)處理的核心，接收外部通道的狀態(tài)信息，并進(jìn)行判斷，然后輸出控制信號(hào)，控制相應(yīng)的電路工作。

復(fù)位電路：由電阻R1、電容C1和按鍵K1組成，R1和C1實(shí)現(xiàn)開機(jī)復(fù)位功能，K1為復(fù)位按鍵，當(dāng)按下K1時(shí)可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

晶振電路：由石英晶體Y1、電容C2、C3組成，為單片機(jī)提供統(tǒng)一的時(shí)序控制。

2）通道指示電路

由R2～R9和LED七段字形顯示器U2組成，指示檢測(cè)的當(dāng)前通道。

3）故障報(bào)警電路

由R10、R11和三極管V1、揚(yáng)聲器LS1組成，通道狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警。

4）通道狀態(tài)比較輸出

該部分電路在圖2電路中沒有設(shè)計(jì)，可由使用者根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)。如果傳感器輸出的是模擬量，則可由電壓比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)通道狀態(tài)是否正常的判斷和輸出；如果傳感器輸出的是數(shù)字量，則可由U1直接完成狀態(tài)的比較和輸出。

2.2電路工作原理

電源一接通，單片機(jī)U1通過P3口依次循環(huán)檢測(cè)由通道狀態(tài)輸出電路提供的通道1～通道8的狀態(tài)信息。

若檢測(cè)到通道1狀態(tài)輸入為高電平時(shí)，表示通道1處于正常的工作狀態(tài)，單片機(jī)P1口輸出顯示通道1的數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)通道指示電路的LED數(shù)碼管U2顯示數(shù)字0，單片機(jī)P2口對(duì)應(yīng)I/O口輸出高電平，驅(qū)動(dòng)通道控制1控制電路，保持通道1正常工作，同時(shí)P0.0口輸出高電平，使故障報(bào)警電路處于不工作狀態(tài)，單片機(jī)接著檢測(cè)通道2的狀態(tài)信息；如若檢測(cè)到通道1狀態(tài)輸入為低電平時(shí)，則表示通道1出現(xiàn)異常狀態(tài)，單片機(jī)P1口輸出顯示通道1的數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)通道指示電路的LED數(shù)碼管U2顯示數(shù)字0，單片機(jī)P2口對(duì)應(yīng)I/O口輸出低電平，驅(qū)動(dòng)通道控制1控制電路，可控制通道1停止工作，同時(shí)P0.0口輸出一方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警電路工作，連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲，此時(shí)，單片機(jī)一直循環(huán)檢測(cè)通道1的輸入狀態(tài)，不再檢測(cè)其它通道，LED也一直顯示數(shù)字0，直到通道1的故障排除為止，才會(huì)接著依次檢測(cè)通道2的狀態(tài)。

如若所有的通道均工作正常，則單片機(jī)依次從通道1檢測(cè)到通道8再巡回檢測(cè)到通道1，LED通道指示也跟著從0～7依次循環(huán)輪回顯示，報(bào)警電路停止工作。

當(dāng)有某一通道工作發(fā)生異常時(shí)，則當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到該通道時(shí)，就一直巡回檢測(cè)該通道，LED通道指示一直顯示發(fā)生異常的通道序號(hào)，如5通道異常，則LED數(shù)碼管一直顯示序號(hào)“4”，同時(shí)報(bào)警電路一直工作，連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲，直到異常情況被排除，報(bào)警聲停止，同時(shí)單片機(jī)又重新開始一通道接著一通道地進(jìn)行巡回檢測(cè)。

當(dāng)有多個(gè)通道同時(shí)出現(xiàn)異常時(shí)，則單片機(jī)一直巡回在最先接受檢測(cè)的通道，LED也一直顯示該通道的序號(hào)，待該通道異常排除后，單片機(jī)再接著依次檢測(cè)，并一直巡回在下一個(gè)異常通道。當(dāng)所有異常通道的故障全部被排除后，單片機(jī)又恢復(fù)正常循環(huán)巡回檢測(cè)工作狀態(tài)，LED數(shù)碼顯示器也依次從0～7再次依次循環(huán)輪回顯示，報(bào)警電路也停止工作。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖4 顯示子程序流程圖

基于51單片機(jī)的8通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路的主程序流程圖如圖3所示，它實(shí)現(xiàn)8通道的自動(dòng)巡回檢測(cè)和異常通道的靜止指示、報(bào)警和通道控制功能。顯示子程序流程圖如圖4所示，它實(shí)現(xiàn)通道序號(hào)的正確顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章介紹的多通道自動(dòng)巡回檢測(cè)電路軟硬件實(shí)現(xiàn)容易、制作方便、可靠性和性價(jià)比高，可應(yīng)用于各種需要多個(gè)工作區(qū)段、多個(gè)控制對(duì)象、多種參量的電路控制，如履帶式自動(dòng)生產(chǎn)線等等。

參考文獻(xiàn)：

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