CN102866319A - 基于单片机ad转换器的故障诊断电路 - Google Patents

基于单片机ad转换器的故障诊断电路 Download PDF

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Abstract

基于单片机AD转换器的故障诊断电路，包括单片机和电阻网络，该电阻网络由若干路分支电阻网络组成，每路分支电阻网络都设置有分压电阻和偏置电阻，该偏置电阻的一端都接地，另一端都与单片机的AD转换器一个输入端连接；电阻网络中若干路分支电阻网络输入端分别输入不同的故障信号，若干路分支电阻网络输出端都与单片机的AD转换器一个输入端连接；由于各分压电阻的阻值都不相同，因此当故障信号不同时输出的电压数值也不相同，从而根据单片机内部程序设定即可识别出是那一路或几路检测出故障，从而能够利用一个AD转换器的端口实现实时监控多个故障信号，实现AD转换器的充分利用，节约单片机I/O端口。

Description

基于单片机AD转换器的故障诊断电路
技术领域
本发明涉及诊断电路，尤其是一种用于故障诊断的基于单片机AD转换器的故障诊断电路。
背景技术
基于单片机的工业、军用设备、仪器仪表需要进行故障诊断，常用诊断方式为使用单片机I/O端口读取故障状态，高低电平分别对应有无故障两种状态，实际使用时存在单片机外接器件太多而I/O端口不够使用的情况，通常通过外扩端口来实现，其成本较高。
发明内容
针对单片机I/O端口有限而片内AD转换器未充分利用的问题，本发明提供一种充分利用单片机AD转换器，实现利用该单片机AD转换器端口进行故障检测的故障诊断电路。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于单片机AD转换器的故障诊断电路，包括单片机，其特征在于，还包括用于将故障信号传输至所述单片机的电阻网络，该电阻网络由若干路分支电阻网络组成，每路分支电阻网络都设置有分压电阻和偏置电阻，该偏置电阻的一端都接地，另一端都与所述单片机的AD转换器（模数转换器）一个输入端连接。
所述若干路分支电阻网络都是由依次串联的一个开关二极管、一个所述的分压电阻和一个所述的偏置电阻组成，所述开关二极管的正极接故障信号输出端，负极依次串联所述分压电阻和所述偏置电阻后接地，该偏置电阻与所述分压电阻之间设置节点，该节点与所述单片机的AD转换器一个输入端连接，所述各路分支电阻网络中分压电阻的阻值都互不相等。
本发明的积极效果是：
本发明充分利用单片机片内未使用的AD转换器。电阻网络中若干路分支电阻网络输入端分别输入不同的故障信号，若干路分支电阻网络输出端都与单片机的AD转换器一个输入端连接。由于各分压电阻的阻值都不相同，因此当故障信号不同时输出的电压数值也不相同，从而根据单片机内部程序设定即可识别出是那一路或几路检测出故障，从而能够利用一个AD转换器的端口实现实时监控多个故障信号。达到节约单片机I/O端口，实现AD转换器的充分利用。且由于无需扩展端口，因此节省成本。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为实施例1的电路原理图；
图3为实施例1的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，基于单片机AD转换器的故障诊断电路，包括单片机、用于将故障信号传输至所述单片机的电阻网络，该电阻网络由若干路分支电阻网络组成，每路分支电阻网络都设置有分压电阻和偏置电阻，该偏置电阻的一端都接地，另一端都与所述单片机的AD转换器一个输入端连接。
所述若干路分支电阻网络都是由依次串联的一个开关二极管、一个所述的分压电阻和一个所述的偏置电阻组成，所述开关二极管的正极接故障信号输出端，负极依次串联所述分压电阻和所述偏置电阻后接地，该偏置电阻与所述分压电阻之间设置节点，该节点与所述单片机的AD转换器一个输入端连接，所述各路分支电阻网络中分压电阻的阻值都互不相等。
本发明充分利用单片机片内未使用的AD转换器。电阻网络中若干路分支电阻网络输入端分别输入不同的故障信号，若干路分支电阻网络输出端都与单片机的AD转换器一个输入端连接。由于各分压电阻的阻值都不相同，因此当故障信号不同时输出的电压数值也不相同，从而根据单片机内部程序设定即可识别出是那一路或几路检测出故障，从而能够利用一个AD转换器的端口实现实时监控多个故障信号。达到节约单片机I/O端口，实现AD转换器的充分利用。
例如单片机AD转换器具有10位精度时，理论上可支持1024种状态，10种输入。可以大大节省单片机I/O端口线，充分利用单片机资源。由于无需扩展端口，因此节省成本。
实施例1：
如图2所示，电阻网络由a和b两路分支电阻网络组成。输入端口电压为高电平（H）+5V，低电平（L）为+0.7V，高电平表示存在故障，低电平表示无故障，二极管选用1N4148，Ra1取10kΩ，Ra2取2kΩ；Rb1取12kΩ，Rb2取2kΩ。
由于分压电阻Ra1和Rb1阻值都不相同，当Va和Vb是故障电压信号。
Ra1 和Rb1并联后与并联的Ra2和 Rb2组成电阻网络。
根据高低电平，对应输入输出如表1所示：
Va Vb V（V） 程序故障判别门限 故障
L L ≤0.1 ≤0.1 无
L H 0.36 ≤0.4 且 ＞0.1 Vb路故障
H H 0.73 ≥0.6 Va、Vb路故障
H L 0.43 ＜0.6 且 ＞0.4 Va路故障
如图3所示，基于该a和b两路分支电阻网络的故障检测流程，按照如下步骤进行：
初始化AD转换器；
初始化完成后AD转换器对接收到的数据信号进行A/D转换；
单片机读取电压采样数值V；
单片机判断读取的电压采样数值是否小于等于0.1伏特，如果小于等于0.1伏特，则a和b路输入都为低电平，判断为无故障；
如果电压采样数值不为小于等于0.1伏特,则判断电压采样数值V是否为0.1伏特＜V≤0.4伏特；
如果电压采样数值0.1伏特＜V≤0.4伏特，则判断为b路输入为高电平，与b路连接的装置出现故障，并输出故障信号提示故障处理；
如果电压采样数值不位于0.1伏特＜V≤0.4伏特的区间，则进入下一步判断电压采样数值是否为0.4伏特＜V＜0.6伏特；
如果电压采样数值为0.4伏特＜V＜0.6伏特，则判断为a路为高电平，与a路连接的装置出现故障，并输出故障信号提示故障处理；
如果电压采样数值不位于0.4伏特＜V＜0.6伏特，则进入下一步判断电压采样数值是否为V≥0.6伏特；
如果电压采样数值V≥0.6伏特，则判断为a和b路都为高电平，与a和b路连接的装置都出现故障，并输出故障信号提示故障处理；
如果电压采样数值不为V≥0.6伏特，则返回所述AD转换器对接收到的数据信号进行A/D转化的步骤。
对于超过两路分支电阻网络的故障检测，其原理与上述的相同，只不过计算电压采样数值会有所变化，在此不再赘述。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.基于单片机AD转换器的故障诊断电路，包括单片机，其特征在于，还包括用于将故障信号传输至所述单片机的电阻网络，该电阻网络由若干路分支电阻网络组成，每路分支电阻网络都设置有分压电阻和偏置电阻，该偏置电阻的一端都接地，另一端都与所述单片机的AD转换器一个输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于单片机AD转换器的故障诊断电路，其特征在于，所述若干路分支电阻网络都是由依次串联的一个开关二极管、一个所述的分压电阻和一个所述的偏置电阻组成，所述开关二极管的正极接故障信号输出端，负极依次串联所述分压电阻和所述偏置电阻后接地，该偏置电阻与所述分压电阻之间设置节点，该节点与所述单片机的AD转换器一个输入端连接，所述各路分支电阻网络中分压电阻的阻值都互不相等。
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