基于單片機的多通道控制器的設計分析

吉林大學珠海學院電子信息系　楊　芃

基于單片機的多通道控制器的設計分析

吉林大學珠海學院電子信息系楊芃

隨著數字化、科技化技術的普及，單片機的應用也在不斷拓展，基于單片機的多通道控制器設計技術也在不斷成熟，應用層面也在不斷普及。對此，為了更好的實施單片機的多通道控制器設計，本文詳細分析單片機多通道控制器的設計具體內容。

單片機；多通道控制器；設計

0　引言

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

1　單片機系統與多通道控制器

1.1單片機控制系統

單片機可以簡單的理解為一個微型、簡單的電腦，其與常規電腦的類型、結構完全相似，單片機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、內存條、CPU等［1］。單片機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］。單片機的售價普遍只有10元。單片機在我國的使用非常廣泛，在洗衣機、排煙系統、公交系統中，均承擔著核心控制的任務。

1.2基于單片機的多通道輸出控制器

基于單片機的多通道控制器主要以單片機為控制“CPU”，其既能夠獨立控制電磁閥的開關狀態，還能夠與上位機實現實時通信，能夠及時接受上位機的指令并作出相應反應［3］。基于單片機的多通道控制器主能夠實現遠程控制的需求，并在單個控制器的端口數量較低使，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，實現獨立多功能控制。基于單片機的多通道控制器主具備485個接口，使用RS485總線連接，只需要上位機與控制器之間有3條控制線便能夠實現數據之間的傳輸，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　基于單片機的多通道控制器與計算機的連接以及通信協議層面的設計

基于單片機的多通道控制器自帶狀態顯示功能以及鍵盤輸出功能，具備獨立于上位機設計電磁閥的功能［4］。但是對于狀態隨意性較強、數量較為龐大的電磁閥組而言，使用耳機控制，也就是上位機通過控制器而實現電磁閥則更加便利，軟件設計更加靈便。

上級一般只有RS232接口，但是基于單片機的多通道控制器具備RS485個接口。對此，就需要將計算機的接口轉變為RS485才能偶股實現控制器連接。借助RS232與RS485轉換模塊便能夠實現信號的轉換。其計算機與控制器之間的連接概念圖見圖1。

圖1　計算機與控制器的連接概念圖

通信協議主要是通過計算機與控制器之間的數據交換而實現。為了操作過程中的便利，可以規定數據只能夠在控制器與上位機之間進行交換，杜絕控制器之間的數據交流。計算機在給控制器下達“寫”、“讀”命令的過程中，分別實現對控制器的設置以及獲取電磁閥的功能。控制器在接收到計算機的信息之后，便可以做出相應的回應，給予計算機回應“寫反饋”、“讀反饋”的信號，從而實現通信協議之間的可靠性。

命令信息主要是由計算機發往控制器，并將由多個字節組成的信息分為5個部門，分別為“引導信息、目標對象及位置、操作信息、數據信息、結束反饋信息”。應答信息主要由控制器想上位機發送6種信息，分別為“引導信息、目標對象及位置、操作信息、源地址、數據信息以及結束反饋信息”。

3　控制器中的運行程序

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

3.1對電磁閥的控制

在控制器當中，單片機主要有4個端口，并且每個端口都有一個對應的電磁閥，并連接在對應電磁閥的驅動單元之上。在控制器內信息為“1”時，電磁閥開啟；當信息為“0”時，電磁閥關閉。借助修改單片機的端口信息，便能夠實現更改電磁閥的狀態，從而實現氣路接通、斷開的控制目的。控制器可以借助自帶的鍵盤功能直接修改單片機的四個端口當中的信息，進而對電磁閥的狀態重新進行修改、設置。

3.2電磁閥狀態的顯示

電磁閥的狀態可以由數碼控制器來實現顯示功能。控制器當中的單片機能夠按照一定時間讀取一次端口當中的信息，從而實現讀取電磁閥工作狀態的目的。

3.3鍵盤控制公共

控制器當中的單片機，可以使用終端的方式讀取鍵盤信息，一旦出現信息中斷，首先應當判斷鍵盤位置，在按照鍵盤位置重新定義功能，執行之前中斷的信息。在調試過程中，可以借助組合按鍵的方式實現即時開關電磁閥。

3.4與上位機之間的通信

與上位機計算的通信主要是命令的形式，其命令的內容主要有兩種，分別是“寫命令”與“讀命令”。控制器首先會判斷上位機所下達的命令是否是針對“我”，如果是，則對該命令實行分析，并按照分析的結果實施相應的操作。

4　總結

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展以及新型科技的研究，各個行業對于帶功率控制開關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中，其需求程度更高。一單片機為核心的帶功率控制的多通道控制器的工作更加全面、強勁，既能夠獨立工作，還能夠借助各類工質功能實現大范圍電子元件控制。基于單片機的多通道控制器的設計能夠促使控制器具備多通道開關，從而實現高效控制的目的。

［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計［J］.電力自動化設備，2014，34（3）：89-93.

［2］高艷艷，吳赟松，吳學杰，等.基于單片機與FPGA的多通道步進電機控制系統設計［J］.大功率變流技術，2012（5）：43-46.

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

［4］陳伍敏，劉榮生，羅閎訚，等.基于Crossbar的多通道DMA控制器設計與實現［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。