基于51单片机的多通道自动巡回检测电路

梁湖辉

摘要：在多通道工作系统，如多工作区控制系统、多通道监控系统、多工序自动化生产流水线中，各通道（工作区）参量（如压力、温度、湿度、流量、电压、电流等）的状态监控是自动控制的一种常用方式。文章介绍一种基于51单片机、工作可靠性高、性价比较高的、容易生产制作的多通道自动巡回检测电路供大家参考。

关键词：多通道；51单片机；巡回检测；故障指示

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）06-1338-03

在自动控制系统中，多通道控制系统是常用的控制系统之一，而对各通道参量诸如压力、温度、湿度、流量、电压、电流、亮度、噪声及其它各种参量工作状态是否正常（如是否超压、超温等）进行巡回检测并指示（或显示）它们的工作状态，并实现对它们的适当控制（如某一通道状态异常时，则使对应通道停止工作等），是常用的控制手段之一。

自动巡回检测控制功能的实现电路有多种方式，下面介绍一种工作可靠性高、容易控制、制作方便的基于51单片机的性价比较高的8通道自动巡回检测电路。

众所周知，51单片机是目前理工科大、中专学生必修的专业基础课程之一，它是学习自动控制技术的基础，也是理论与技术应用介绍最完整的应用技术之一，参考资料齐全完整，技术应用全面，自习和训练方便，通用性较强，也是较容易入门和掌握的单片机，应用极其广泛，价格便宜，取材方便。因此采用51单片机进行设计、电路制作，简易、快捷，性价比高。

下面以8通道为例，介绍一种以51单片机为主要器件的自动巡回检测电路。

1 系统组成框图

基于51单片机的8通道自动巡回检测电路的组成框图如图1所示。

图1 基于51单片机的8通道自动巡回检测电路组成框图

图中，51单片机作为信号处理的核心，它接收各通道的状态信息，并判断各通道是否正常工作，同时送出控制信号控制相应的电路。参量取样电路把各种参量转换为模拟量或数字量，送到状态比较电路进行状态判断。状态比较电路把现场送来的实时数据与设置的标准状态进行比较，从而判断各通道的工作状态是否正常，同时输出状态指示（高电平或低电平）。通道显示电路用来显示实时检测的当前通道。故障报警电路作为通道参量出现异常时的报警。通道控制电路实现当某通道的参量出现异常时，使对应通道停止工作，直到状态重新恢复正常为止。

2 硬件电路设计

2.1 电路组成

根据图1所示的系统组成框图而设计的基于51单片机的8通道自动巡回检测电路硬件电路原理图如图2所示。

图2 基于51单片机的8通道自动巡回检测电路硬件电路原理图

1）信号处理电路

主电路：AT89S51单片机U1，是信号处理的核心，接收外部通道的状态信息，并进行判断，然后输出控制信号，控制相应的电路工作。

复位电路：由电阻R1、电容C1和按键K1组成，R1和C1实现开机复位功能，K1为复位按键，当按下K1时可实现复位。

晶振电路：由石英晶体Y1、电容C2、C3组成，为单片机提供统一的时序控制。

2）通道指示电路

由R2～R9和LED七段字形显示器U2组成，指示检测的当前通道。

3）故障报警电路

由R10、R11和三极管V1、扬声器LS1组成，通道状态出现异常时报警。

4）通道状态比较输出

该部分电路在图2电路中没有设计，可由使用者根据实际情况自行设计。如果传感器输出的是模拟量，则可由电压比较器来实现通道状态是否正常的判断和输出；如果传感器输出的是数字量，则可由U1直接完成状态的比较和输出。

2.2电路工作原理

电源一接通，单片机U1通过P3口依次循环检测由通道状态输出电路提供的通道1～通道8的状态信息。

若检测到通道1状态输入为高电平时，表示通道1处于正常的工作状态，单片机P1口输出显示通道1的数据，驱动通道指示电路的LED数码管U2显示数字0，单片机P2口对应I/O口输出高电平，驱动通道控制1控制电路，保持通道1正常工作，同时P0.0口输出高电平，使故障报警电路处于不工作状态，单片机接着检测通道2的状态信息；如若检测到通道1状态输入为低电平时，则表示通道1出现异常状态，单片机P1口输出显示通道1的数据，驱动通道指示电路的LED数码管U2显示数字0，单片机P2口对应I/O口输出低电平，驱动通道控制1控制电路，可控制通道1停止工作，同时P0.0口输出一方波信号，驱动故障报警电路工作，连续发出报警声，此时，单片机一直循环检测通道1的输入状态，不再检测其它通道，LED也一直显示数字0，直到通道1的故障排除为止，才会接着依次检测通道2的状态。

如若所有的通道均工作正常，则单片机依次从通道1检测到通道8再巡回检测到通道1，LED通道指示也跟着从0～7依次循环轮回显示，报警电路停止工作。

当有某一通道工作发生异常时，则当单片机检测到该通道时，就一直巡回检测该通道，LED通道指示一直显示发生异常的通道序号，如5通道异常，则LED数码管一直显示序号“4”，同时报警电路一直工作，连续发出报警声，直到异常情况被排除，报警声停止，同时单片机又重新开始一通道接着一通道地进行巡回检测。

当有多个通道同时出现异常时，则单片机一直巡回在最先接受检测的通道，LED也一直显示该通道的序号，待该通道异常排除后，单片机再接着依次检测，并一直巡回在下一个异常通道。当所有异常通道的故障全部被排除后，单片机又恢复正常循环巡回检测工作状态，LED数码显示器也依次从0～7再次依次循环轮回显示，报警电路也停止工作。

3 系统软件设计

图4 显示子程序流程图

基于51单片机的8通道自动巡回检测电路的主程序流程图如图3所示，它实现8通道的自动巡回检测和异常通道的静止指示、报警和通道控制功能。显示子程序流程图如图4所示，它实现通道序号的正确显示。

4 结束语

文章介绍的多通道自动巡回检测电路软硬件实现容易、制作方便、可靠性和性价比高，可应用于各种需要多个工作区段、多个控制对象、多种参量的电路控制，如履带式自动生产线等等。

参考文献：

[1] 冯建勤.单片机应用开发技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 廖先芸.电子技术实践与训练[M].北京：高等教育出版社，2004.