基于单片机的多通道控制器的设计分析

吉林大学珠海学院电子信息系　杨　芃

基于单片机的多通道控制器的设计分析

吉林大学珠海学院电子信息系杨芃

随着数字化、科技化技术的普及，单片机的应用也在不断拓展，基于单片机的多通道控制器设计技术也在不断成熟，应用层面也在不断普及。对此，为了更好的实施单片机的多通道控制器设计，本文详细分析单片机多通道控制器的设计具体内容。

单片机；多通道控制器；设计

0　引言

近些年，我国的数字化技术发展速度极快，随着行业的发展速度其对各类技术的需求也在逐渐增多，单片机技术便是其中之一。在当前市场中，带有功率输出可编程的多路开关量控制器并不多见，其主要是借助多偏激的多通道控制器来实现，在该控制器下，有32路带功率控制的开关输出量，并且具备相应的状态信息显示。由此可见，单片机的多通道控制器的设计研究势在必行。

1　单片机系统与多通道控制器

1.1单片机控制系统

单片机可以简单的理解为一个微型、简单的电脑，其与常规电脑的类型、结构完全相似，单片机也具备电脑所具备的模块，储存模块、电源模块、通讯模块等等，同时，也具备与电脑相同的硬件配件，例如并行总线、内存条、CPU等［1］。单片机与电脑所不同的地方在于其所具备的性能与电脑相比要低许多，但是相对的价格也会低许多［2］。单片机的售价普遍只有10元。单片机在我国的使用非常广泛，在洗衣机、排烟系统、公交系统中，均承担着核心控制的任务。

1.2基于单片机的多通道输出控制器

基于单片机的多通道控制器主要以单片机为控制“CPU”，其既能够独立控制电磁阀的开关状态，还能够与上位机实现实时通信，能够及时接受上位机的指令并作出相应反应［3］。基于单片机的多通道控制器主能够实现远程控制的需求，并在单个控制器的端口数量较低使，无法满足控制需求时，使用这样一个控制器能够显著改善控制效果，实现独立多功能控制。基于单片机的多通道控制器主具备485个接口，使用RS485总线连接，只需要上位机与控制器之间有3条控制线便能够实现数据之间的传输，从而降低布线工作本身的成本。由此可见，单片机的多通道输出控制器既具备高效控制功能，还具备降低成本的作用。

2　基于单片机的多通道控制器与计算机的连接以及通信协议层面的设计

基于单片机的多通道控制器自带状态显示功能以及键盘输出功能，具备独立于上位机设计电磁阀的功能［4］。但是对于状态随意性较强、数量较为庞大的电磁阀组而言，使用耳机控制，也就是上位机通过控制器而实现电磁阀则更加便利，软件设计更加灵便。

上级一般只有RS232接口，但是基于单片机的多通道控制器具备RS485个接口。对此，就需要将计算机的接口转变为RS485才能偶股实现控制器连接。借助RS232与RS485转换模块便能够实现信号的转换。其计算机与控制器之间的连接概念图见图1。

图1　计算机与控制器的连接概念图

通信协议主要是通过计算机与控制器之间的数据交换而实现。为了操作过程中的便利，可以规定数据只能够在控制器与上位机之间进行交换，杜绝控制器之间的数据交流。计算机在给控制器下达“写”、“读”命令的过程中，分别实现对控制器的设置以及获取电磁阀的功能。控制器在接收到计算机的信息之后，便可以做出相应的回应，给予计算机回应“写反馈”、“读反馈”的信号，从而实现通信协议之间的可靠性。

命令信息主要是由计算机发往控制器，并将由多个字节组成的信息分为5个部门，分别为“引导信息、目标对象及位置、操作信息、数据信息、结束反馈信息”。应答信息主要由控制器想上位机发送6种信息，分别为“引导信息、目标对象及位置、操作信息、源地址、数据信息以及结束反馈信息”。

3　控制器中的运行程序

控制器当中单片机的运行程序主要包含四个部分：1）对电磁阀的控制；2）电磁阀状态的显示；3）键盘控制功能；4）与上位机之间的通信。

3.1对电磁阀的控制

在控制器当中，单片机主要有4个端口，并且每个端口都有一个对应的电磁阀，并连接在对应电磁阀的驱动单元之上。在控制器内信息为“1”时，电磁阀开启；当信息为“0”时，电磁阀关闭。借助修改单片机的端口信息，便能够实现更改电磁阀的状态，从而实现气路接通、断开的控制目的。控制器可以借助自带的键盘功能直接修改单片机的四个端口当中的信息，进而对电磁阀的状态重新进行修改、设置。

3.2电磁阀状态的显示

电磁阀的状态可以由数码控制器来实现显示功能。控制器当中的单片机能够按照一定时间读取一次端口当中的信息，从而实现读取电磁阀工作状态的目的。

3.3键盘控制公共

控制器当中的单片机，可以使用终端的方式读取键盘信息，一旦出现信息中断，首先应当判断键盘位置，在按照键盘位置重新定义功能，执行之前中断的信息。在调试过程中，可以借助组合按键的方式实现即时开关电磁阀。

3.4与上位机之间的通信

与上位机计算的通信主要是命令的形式，其命令的内容主要有两种，分别是“写命令”与“读命令”。控制器首先会判断上位机所下达的命令是否是针对“我”，如果是，则对该命令实行分析，并按照分析的结果实施相应的操作。

4　总结

综上所述，随着我国经济的快速发展以及新型科技的研究，各个行业对于带功率控制开关输出量的控制器都有着一定的需求。尤其是在自动化电子行业中，其需求程度更高。一单片机为核心的带功率控制的多通道控制器的工作更加全面、强劲，既能够独立工作，还能够借助各类工质功能实现大范围电子元件控制。基于单片机的多通道控制器的设计能够促使控制器具备多通道开关，从而实现高效控制的目的。

［1］赵睿，李兴源，刘天琪，等.抑制次同步和低频振荡的多通道直流附加阻尼控制器设计［J］.电力自动化设备，2014，34（3）：89-93.

［2］高艳艳，吴赟松，吴学杰，等.基于单片机与FPGA的多通道步进电机控制系统设计［J］.大功率变流技术，2012（5）：43-46.

［3］王锡芳，任燕，李国晋，等.基于AVR单片机的多通道温湿度传感器检定系统［J］.现代电子技术，2011，34（13）：120-122.

［4］陈伍敏，刘荣生，罗闳訚，等.基于Crossbar的多通道DMA控制器设计与实现［J］.中国集成电路，2013（Z1）：52-57.

杨芃（1987—），男，广东湛江人，硕士研究生，研究方向：无线通信。