基于單片機(jī)的多通道控制器的設(shè)計分析

吉林大學(xué)珠海學(xué)院電子信息系　楊　芃

基于單片機(jī)的多通道控制器的設(shè)計分析

吉林大學(xué)珠海學(xué)院電子信息系楊芃

隨著數(shù)字化、科技化技術(shù)的普及，單片機(jī)的應(yīng)用也在不斷拓展，基于單片機(jī)的多通道控制器設(shè)計技術(shù)也在不斷成熟，應(yīng)用層面也在不斷普及。對此，為了更好的實施單片機(jī)的多通道控制器設(shè)計，本文詳細(xì)分析單片機(jī)多通道控制器的設(shè)計具體內(nèi)容。

單片機(jī)；多通道控制器；設(shè)計

0　引言

近些年，我國的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展速度極快，隨著行業(yè)的發(fā)展速度其對各類技術(shù)的需求也在逐漸增多，單片機(jī)技術(shù)便是其中之一。在當(dāng)前市場中，帶有功率輸出可編程的多路開關(guān)量控制器并不多見，其主要是借助多偏激的多通道控制器來實現(xiàn)，在該控制器下，有32路帶功率控制的開關(guān)輸出量，并且具備相應(yīng)的狀態(tài)信息顯示。由此可見，單片機(jī)的多通道控制器的設(shè)計研究勢在必行。

1　單片機(jī)系統(tǒng)與多通道控制器

1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)

單片機(jī)可以簡單的理解為一個微型、簡單的電腦，其與常規(guī)電腦的類型、結(jié)構(gòu)完全相似，單片機(jī)也具備電腦所具備的模塊，儲存模塊、電源模塊、通訊模塊等等，同時，也具備與電腦相同的硬件配件，例如并行總線、內(nèi)存條、CPU等［1］。單片機(jī)與電腦所不同的地方在于其所具備的性能與電腦相比要低許多，但是相對的價格也會低許多［2］。單片機(jī)的售價普遍只有10元。單片機(jī)在我國的使用非常廣泛，在洗衣機(jī)、排煙系統(tǒng)、公交系統(tǒng)中，均承擔(dān)著核心控制的任務(wù)。

1.2基于單片機(jī)的多通道輸出控制器

基于單片機(jī)的多通道控制器主要以單片機(jī)為控制“CPU”，其既能夠獨(dú)立控制電磁閥的開關(guān)狀態(tài)，還能夠與上位機(jī)實現(xiàn)實時通信，能夠及時接受上位機(jī)的指令并作出相應(yīng)反應(yīng)［3］?；趩纹瑱C(jī)的多通道控制器主能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的需求，并在單個控制器的端口數(shù)量較低使，無法滿足控制需求時，使用這樣一個控制器能夠顯著改善控制效果，實現(xiàn)獨(dú)立多功能控制?；趩纹瑱C(jī)的多通道控制器主具備485個接口，使用RS485總線連接，只需要上位機(jī)與控制器之間有3條控制線便能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的傳輸，從而降低布線工作本身的成本。由此可見，單片機(jī)的多通道輸出控制器既具備高效控制功能，還具備降低成本的作用。

2　基于單片機(jī)的多通道控制器與計算機(jī)的連接以及通信協(xié)議層面的設(shè)計

基于單片機(jī)的多通道控制器自帶狀態(tài)顯示功能以及鍵盤輸出功能，具備獨(dú)立于上位機(jī)設(shè)計電磁閥的功能［4］。但是對于狀態(tài)隨意性較強(qiáng)、數(shù)量較為龐大的電磁閥組而言，使用耳機(jī)控制，也就是上位機(jī)通過控制器而實現(xiàn)電磁閥則更加便利，軟件設(shè)計更加靈便。

上級一般只有RS232接口，但是基于單片機(jī)的多通道控制器具備RS485個接口。對此，就需要將計算機(jī)的接口轉(zhuǎn)變?yōu)镽S485才能偶股實現(xiàn)控制器連接。借助RS232與RS485轉(zhuǎn)換模塊便能夠?qū)崿F(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。其計算機(jī)與控制器之間的連接概念圖見圖1。

圖1　計算機(jī)與控制器的連接概念圖

通信協(xié)議主要是通過計算機(jī)與控制器之間的數(shù)據(jù)交換而實現(xiàn)。為了操作過程中的便利，可以規(guī)定數(shù)據(jù)只能夠在控制器與上位機(jī)之間進(jìn)行交換，杜絕控制器之間的數(shù)據(jù)交流。計算機(jī)在給控制器下達(dá)“寫”、“讀”命令的過程中，分別實現(xiàn)對控制器的設(shè)置以及獲取電磁閥的功能?？刂破髟诮邮盏接嬎銠C(jī)的信息之后，便可以做出相應(yīng)的回應(yīng)，給予計算機(jī)回應(yīng)“寫反饋”、“讀反饋”的信號，從而實現(xiàn)通信協(xié)議之間的可靠性。

命令信息主要是由計算機(jī)發(fā)往控制器，并將由多個字節(jié)組成的信息分為5個部門，分別為“引導(dǎo)信息、目標(biāo)對象及位置、操作信息、數(shù)據(jù)信息、結(jié)束反饋信息”。應(yīng)答信息主要由控制器想上位機(jī)發(fā)送6種信息，分別為“引導(dǎo)信息、目標(biāo)對象及位置、操作信息、源地址、數(shù)據(jù)信息以及結(jié)束反饋信息”。

3　控制器中的運(yùn)行程序

控制器當(dāng)中單片機(jī)的運(yùn)行程序主要包含四個部分：1）對電磁閥的控制；2）電磁閥狀態(tài)的顯示；3）鍵盤控制功能；4）與上位機(jī)之間的通信。

3.1對電磁閥的控制

在控制器當(dāng)中，單片機(jī)主要有4個端口，并且每個端口都有一個對應(yīng)的電磁閥，并連接在對應(yīng)電磁閥的驅(qū)動單元之上。在控制器內(nèi)信息為“1”時，電磁閥開啟；當(dāng)信息為“0”時，電磁閥關(guān)閉。借助修改單片機(jī)的端口信息，便能夠?qū)崿F(xiàn)更改電磁閥的狀態(tài)，從而實現(xiàn)氣路接通、斷開的控制目的?？刂破骺梢越柚詭У逆I盤功能直接修改單片機(jī)的四個端口當(dāng)中的信息，進(jìn)而對電磁閥的狀態(tài)重新進(jìn)行修改、設(shè)置。

3.2電磁閥狀態(tài)的顯示

電磁閥的狀態(tài)可以由數(shù)碼控制器來實現(xiàn)顯示功能?？刂破鳟?dāng)中的單片機(jī)能夠按照一定時間讀取一次端口當(dāng)中的信息，從而實現(xiàn)讀取電磁閥工作狀態(tài)的目的。

3.3鍵盤控制公共

控制器當(dāng)中的單片機(jī)，可以使用終端的方式讀取鍵盤信息，一旦出現(xiàn)信息中斷，首先應(yīng)當(dāng)判斷鍵盤位置，在按照鍵盤位置重新定義功能，執(zhí)行之前中斷的信息。在調(diào)試過程中，可以借助組合按鍵的方式實現(xiàn)即時開關(guān)電磁閥。

3.4與上位機(jī)之間的通信

與上位機(jī)計算的通信主要是命令的形式，其命令的內(nèi)容主要有兩種，分別是“寫命令”與“讀命令”?？刂破魇紫葧袛嗌衔粰C(jī)所下達(dá)的命令是否是針對“我”，如果是，則對該命令實行分析，并按照分析的結(jié)果實施相應(yīng)的操作。

4　總結(jié)

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及新型科技的研究，各個行業(yè)對于帶功率控制開關(guān)輸出量的控制器都有著一定的需求。尤其是在自動化電子行業(yè)中，其需求程度更高。一單片機(jī)為核心的帶功率控制的多通道控制器的工作更加全面、強(qiáng)勁，既能夠獨(dú)立工作，還能夠借助各類工質(zhì)功能實現(xiàn)大范圍電子元件控制。基于單片機(jī)的多通道控制器的設(shè)計能夠促使控制器具備多通道開關(guān)，從而實現(xiàn)高效控制的目的。

［1］趙睿，李興源，劉天琪，等.抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制器設(shè)計［J］.電力自動化設(shè)備，2014，34（3）：89-93.

［2］高艷艷，吳赟松，吳學(xué)杰，等.基于單片機(jī)與FPGA的多通道步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.大功率變流技術(shù)，2012（5）：43-46.

［3］王錫芳，任燕，李國晉，等.基于AVR單片機(jī)的多通道溫濕度傳感器檢定系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（13）：120-122.

［4］陳伍敏，劉榮生，羅閎訚，等.基于Crossbar的多通道DMA控制器設(shè)計與實現(xiàn)［J］.中國集成電路，2013（Z1）：52-57.

楊芃（1987—），男，廣東湛江人，碩士研究生，研究方向：無線通信。