基於單片機ad轉換器的故障診斷電路的製作方法

2023-05-22 21:36:46

專利名稱：基於單片機ad轉換器的故障診斷電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及診斷電路，尤其是一種用於故障診斷的基於單片機AD轉換器的故障診斷電路。
背景技術：
基於單片機的工業、軍用設備、儀器儀表需要進行故障診斷，常用診斷方式為使用單片機I/o埠讀取故障狀態，高低電平分別對應有無故障兩種狀態，實際使用時存在單片機外接器件太多而I/o埠不夠使用的情況，通常通過外擴埠來實現，其成本較高
發明內容

針對單片機I/O埠有限而片內AD轉換器未充分利用的問題，本發明提供一種充分利用單片機AD轉換器，實現利用該單片機AD轉換器埠進行故障檢測的故障診斷電路。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
基於單片機AD轉換器的故障診斷電路，包括單片機，其特徵在於，還包括用於將故障信號傳輸至所述單片機的電阻網絡，該電阻網絡由若干路分支電阻網絡組成，每路分支電阻網絡都設置有分壓電阻和偏置電阻，該偏置電阻的一端都接地，另一端都與所述單片機的AD轉換器(模數轉換器)一個輸入端連接。所述若干路分支電阻網絡都是由依次串聯的一個開關二極體、一個所述的分壓電阻和一個所述的偏置電阻組成，所述開關二極體的正極接故障信號輸出端，負極依次串聯所述分壓電阻和所述偏置電阻後接地，該偏置電阻與所述分壓電阻之間設置節點，該節點與所述單片機的AD轉換器一個輸入端連接，所述各路分支電阻網絡中分壓電阻的阻值都
互不相等。本發明的積極效果是
本發明充分利用單片機片內未使用的AD轉換器。電阻網絡中若干路分支電阻網絡輸入端分別輸入不同的故障信號，若干路分支電阻網絡輸出端都與單片機的AD轉換器一個輸入端連接。由於各分壓電阻的阻值都不相同，因此當故障信號不同時輸出的電壓數值也不相同，從而根據單片機內部程序設定即可識別出是那一路或幾路檢測出故障，從而能夠利用一個AD轉換器的埠實現實時監控多個故障信號。達到節約單片機I/O埠，實現AD轉換器的充分利用。且由於無需擴展埠，因此節省成本。


圖I為本發明的電路原理 圖2為實施例I的電路原理 圖3為實施例I的流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。如圖I所示，基於單片機AD轉換器的故障診斷電路，包括單片機、用於將故障信號傳輸至所述單片機的電阻網絡，該電阻網絡由若干路分支電阻網絡組成，每路分支電阻網絡都設置有分壓電阻和偏置電阻，該偏置電阻的一端都接地，另一端都與所述單片機的AD轉換器一個輸入端連接。所述若干路分支電阻網絡都是由依次串聯的一個開關二極體、一個所述的分壓電阻和一個所述的偏置電阻組成，所述開關二極體的正極接故障信號輸出端，負極依次串聯所述分壓電阻和所述偏置電阻後接地，該偏置電阻與所述分壓電阻之間設置節點，該節點與所述單片機的AD轉換器一個輸入端連接，所述各路分支電阻網絡中分壓電阻的阻值都
互不相等。 本發明充分利用單片機片內未使用的AD轉換器。電阻網絡中若干路分支電阻網絡輸入端分別輸入不同的故障信號，若干路分支電阻網絡輸出端都與單片機的AD轉換器一個輸入端連接。由於各分壓電阻的阻值都不相同，因此當故障信號不同時輸出的電壓數值也不相同，從而根據單片機內部程序設定即可識別出是那一路或幾路檢測出故障，從而能夠利用一個AD轉換器的埠實現實時監控多個故障信號。達到節約單片機I/O埠，實現AD轉換器的充分利用。例如單片機AD轉換器具有10位精度時，理論上可支持1024種狀態，10種輸入。可以大大節省單片機I/o埠線，充分利用單片機資源。由於無需擴展埠，因此節省成本。實施例I :
如圖2所示，電阻網絡由a和b兩路分支電阻網絡組成。輸入埠電壓為高電平(H)+5V,低電平(L)為+0. 7V，高電平表示存在故障，低電平表示無故障，二極體選用1N4148，Ral 取 IOk Ω，Ra2 取 2k Ω ;Rbl 取 12k Ω，Rb2 取 2k Ω。由於分壓電阻Ral和Rbl阻值都不相同，當Va和Vb是故障電壓信號。Ral和Rbl並聯後與並聯的Ra2和Rb2組成電阻網絡。根據高低電平，對應輸入輸出如表I所不
ValVb[V (V)I程序故障判別門限I故障
L~L~ Sg O. ISg O. I_ 無
~ Γ 0.36O. 4 且> O. I'Yb 路故障
Γ Γ 0.735 O. 6' Va、Yb 路故障
Η~[ |θ·43|0.4|va 路故障
如圖3所示，基於該a和b兩路分支電阻網絡的故障檢測流程，按照如下步驟進行 初始化AD轉換器；
初始化完成後AD轉換器對接收到的數據信號進行A/D轉換；
單片機讀取電壓採樣數值V;
單片機判斷讀取的電壓採樣數值是否小於等於O. I伏特，如果小於等於O. I伏特，則a和b路輸入都為低電平，判斷為無故障；
如果電壓採樣數值不為小於等於O. I伏特，則判斷電壓採樣數值V是否為O. I伏特< V彡O. 4伏特；
如果電壓採樣數值O. I伏特< V < O. 4伏特，則判斷為b路輸入為高電平，與b路連接的裝置出現故障，並輸出故障信號提示故障處理；
如果電壓採樣數值不位於O. I伏特< V彡O. 4伏特的區間，則進入下一步判斷電壓採樣數值是否為O. 4伏特< V < O. 6伏特；
如果電壓採樣數值為O. 4伏特< V < O. 6伏特，則判斷為a路為高電平，與a路連接的裝置出現故障，並輸出故障信號提示故障處理；
如果電壓採樣數值不位於O. 4伏特< V < O. 6伏特，則進入下一步判斷電壓採樣數值是否為V彡O. 6伏特；
如果電壓採樣數值V彡O. 6伏特，則判斷為a和b路都為高電平，與a和b路連接的裝置都出現故障，並輸出故障信號提示故障處理；
如果電壓採樣數值不為V > O. 6伏特，則返回所述AD轉換器對接收到的數據信號進行A/D轉化的步驟。對於超過兩路分支電阻網絡的故障檢測，其原理與上述的相同，只不過計算電壓採樣數值會有所變化，在此不再贅述。本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施 方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
權利要求
1.基於單片機AD轉換器的故障診斷電路，包括單片機，其特徵在於，還包括用於將故障信號傳輸至所述單片機的電阻網絡，該電阻網絡由若干路分支電阻網絡組成，每路分支電阻網絡都設置有分壓電阻和偏置電阻，該偏置電阻的一端都接地，另一端都與所述單片機的AD轉換器一個輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的基於單片機AD轉換器的故障診斷電路，其特徵在於，所述若干路分支電阻網絡都是由依次串聯的一個開關二極體、一個所述的分壓電阻和一個所述的偏置電阻組成，所述開關二極體的正極接故障信號輸出端，負極依次串聯所述分壓電阻和所述偏置電阻後接地，該偏置電阻與所述分壓電阻之間設置節點，該節點與所述單片機的AD轉換器一個輸入端連接，所述各路分支電阻網絡中分壓電阻的阻值都互不相等。
全文摘要
基於單片機AD轉換器的故障診斷電路，包括單片機和電阻網絡，該電阻網絡由若干路分支電阻網絡組成，每路分支電阻網絡都設置有分壓電阻和偏置電阻，該偏置電阻的一端都接地，另一端都與單片機的AD轉換器一個輸入端連接；電阻網絡中若干路分支電阻網絡輸入端分別輸入不同的故障信號，若干路分支電阻網絡輸出端都與單片機的AD轉換器一個輸入端連接；由於各分壓電阻的阻值都不相同，因此當故障信號不同時輸出的電壓數值也不相同，從而根據單片機內部程序設定即可識別出是那一路或幾路檢測出故障，從而能夠利用一個AD轉換器的埠實現實時監控多個故障信號，實現AD轉換器的充分利用，節約單片機I/O埠。
文檔編號G01R31/00GK102866319SQ201210366269
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者邱小峰, 錢笠, 錢穎 申請人:重慶華渝電氣儀表總廠