專利名稱：單端口繼電器控制電路反饋檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制電路，尤其是一種利用了單片機(jī)和繼電器進(jìn)行控制、反饋檢測電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的涉及單片機(jī)的小型控制反饋電路，特別是應(yīng)用在家用電器上的，除了使用單片機(jī)(MCU)作為核心處理器以外，還普遍使用繼電器來實(shí)際控制各種負(fù)載進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)于關(guān)鍵負(fù)載或者大功率的負(fù)載，通常還要求對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控(也就是反饋檢測)或者對(duì)繼電器的強(qiáng)電觸點(diǎn)的通斷有檢測。一般檢測方法是采用光耦隔離強(qiáng)電，利用單片機(jī)的兩個(gè)輸入輸出口(I/O 口)分別進(jìn)行信號(hào)輸入和輸出，檢測光耦反饋側(cè)的信息。圖1就是一個(gè)典型的檢測控制電路，該電路中，使用單片機(jī)的POl 口作為負(fù)載的控制口，輸出控制信號(hào)控制繼電器動(dòng)作，然后完成對(duì)負(fù)載的實(shí)際通斷控制；P02作為負(fù)載的通斷檢測口，負(fù)載通電工作以后，產(chǎn)生電信號(hào)經(jīng)過光耦隔離以后，反饋至P02 口，然后單片機(jī)通過內(nèi)部程序判斷負(fù)載的通斷狀態(tài)來調(diào)整輸出。這種傳統(tǒng)的繼電器動(dòng)作檢測方法，缺點(diǎn)是對(duì)單片機(jī)資源要求較高，即要占用2個(gè)輸入輸出口。單片機(jī)，特別是家電控制器中用到的MCU，其端口資源是十分寶貴的，占用的端口越多，相對(duì)工作效率也就越低。另一方面，作為控制的動(dòng)作元件——繼電器，其特點(diǎn)是具有一定的機(jī)械特性，即其強(qiáng)電觸點(diǎn)動(dòng)作有一個(gè)開關(guān)時(shí)間，這個(gè)開關(guān)時(shí)間一般為纊15微秒(μ S)，這個(gè)開關(guān)時(shí)間對(duì)于 MCU的納米級(jí)信號(hào)傳送和運(yùn)算速度來說，是非常漫長的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用背景技術(shù)所述的繼電器觸點(diǎn)的機(jī)械特性，發(fā)明一種能夠?qū)崿F(xiàn) MCU單口控制、檢測反饋的方法。本發(fā)明的具體方法是以單片機(jī)(MCU)的單獨(dú)一個(gè)輸入輸出端口同時(shí)連接負(fù)載控制輸出和光耦反饋輸入電路，正常工作中該端口為輸出口狀態(tài)，控制繼電器的開關(guān)，安排一個(gè)定時(shí)中斷判斷來觸發(fā)反饋信號(hào)的收集，一旦觸發(fā)該中斷，則將輸入輸出端口從輸出口切換為輸入口，延時(shí)3飛微秒(μ s)，讀取端口狀態(tài)儲(chǔ)存，再切換回輸出口狀態(tài)；未觸發(fā)定時(shí)中斷時(shí)，進(jìn)行檢測判斷，即首先檢測負(fù)載是否啟動(dòng)，結(jié)合負(fù)載的啟動(dòng)狀態(tài)和上述單片機(jī)端口狀態(tài)進(jìn)行故障判斷處理，有滿足故障設(shè)置參數(shù)的數(shù)據(jù)時(shí)切斷負(fù)載。所述的端口狀態(tài)是指高或低電平信號(hào)。優(yōu)選的一個(gè)檢測判斷程序
1、根據(jù)負(fù)載是否啟動(dòng)，分成兩種情況處理；
2、步驟1的負(fù)載為“是”啟動(dòng)的話，進(jìn)入觸點(diǎn)不良故障檢測；如果步驟1的負(fù)載為“否” (未啟動(dòng))，進(jìn)入接觸器觸點(diǎn)粘連故障檢測。觸點(diǎn)不良故障的優(yōu)選判斷處理方法負(fù)載已經(jīng)啟動(dòng)，讀取已儲(chǔ)存的MCU的輸入輸出端口(輸入口狀態(tài)時(shí))的狀態(tài)是否為低，如果是，設(shè)定一個(gè)延時(shí)計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)超過 1秒，則判斷為接觸器不良故障，切斷所有負(fù)載后返回至定時(shí)中斷程序前。輸入口狀態(tài)不是低或延時(shí)計(jì)時(shí)沒有大于1秒也返回。接觸器觸點(diǎn)粘連故障的優(yōu)選判斷處理方法負(fù)載沒有啟動(dòng)時(shí)，讀取輸入口狀態(tài)是否為高；如果是，設(shè)定高電平計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)大于25毫秒(ms)時(shí)，判斷為繼電器觸點(diǎn)粘連故障，切斷所有負(fù)載后返回。輸入口狀態(tài)不是高或高電平計(jì)時(shí)器沒有大于25毫秒也返回。應(yīng)用本發(fā)明方法的電路是這樣的單片機(jī)的一個(gè)輸入輸出端口，經(jīng)過一個(gè)三極管以后連接繼電器，繼電器控制負(fù)載，負(fù)載電路中串接一個(gè)光耦電路的發(fā)射部，光耦電路接收側(cè)仍然連接回到單片機(jī)的那個(gè)輸入輸出端口。本發(fā)明的有益效果是顯而易見的，就是利用了繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作的機(jī)械特性，通過對(duì)單片機(jī)MCU的一個(gè)端口的輸入輸出狀態(tài)的切換，實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入輸出端口完成控制和反饋檢測的功能，可以節(jié)約單片機(jī)的資源，提高控制電路的使用效率。用在家用電器控制器上，效益尤為明顯。


圖1，現(xiàn)有的兩個(gè)端口的控制檢測電路圖； 圖2，本發(fā)明的單端口的電路實(shí)施例；
圖3，本發(fā)明方法的實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖2的本發(fā)明的電路實(shí)施例，和圖1所示的現(xiàn)有電路不同的是，本發(fā)明的負(fù)載控制端口和反饋檢測口沒有如現(xiàn)有電路一樣分別使用單片機(jī)的POl和P02端口，而是共用一個(gè)輸入輸出端口 PO1。端口 PO1通過三極管3控制繼電器4的動(dòng)作，繼電器通過自身的觸點(diǎn)動(dòng)作控制負(fù)載5，負(fù)載5的電路中串接光耦電路6，將反饋信號(hào)接回單片機(jī)的輸入輸出端口 P01。正常工作中，該端口是作為輸出口控制繼電器4的開關(guān)。圖3是本發(fā)明的方法，結(jié)合具體實(shí)施例電路的檢測反饋流程。本流程中有兩大部分，一是讀取端口 POl狀態(tài)。安排一個(gè)1毫秒的中斷程序，以Yes狀態(tài)觸發(fā)該中斷程序，快速將單片機(jī)的輸入輸出端口 POl從輸出口切換為輸入口，并稍做延時(shí)(3飛μ S)。因?yàn)楣怦钚盘?hào)的傳送速度為納秒級(jí)，所以在這個(gè)短暫的延時(shí)時(shí)間內(nèi)，足以把負(fù)載的通斷狀態(tài)存儲(chǔ)起來進(jìn)行反饋判斷處理。 而繼電器4對(duì)于這中斷的輸出，因其機(jī)械動(dòng)作的速度為壙15毫秒，相比之下非常緩慢，所以尚未有有效動(dòng)作，所以不會(huì)因這種端口狀態(tài)切換斷開負(fù)載。單片機(jī)端口切換為輸入口以后，讀取該端口的負(fù)載通斷信息儲(chǔ)存，然后切換回到輸出口狀態(tài)。第二部分是根據(jù)儲(chǔ)存的端口狀態(tài)的反饋檢測，與第一部分對(duì)應(yīng)的，以中斷程序的 No狀態(tài)觸發(fā)這部分功能。首先根據(jù)負(fù)載的啟動(dòng)狀態(tài)區(qū)分故障種類，本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)兩種故障一是繼電器觸點(diǎn)接觸不良，即負(fù)載應(yīng)該啟動(dòng)但出現(xiàn)了斷開；二是粘連故障，即應(yīng)該斷開而沒有斷開。
接觸不良狀態(tài)的判斷負(fù)載啟動(dòng)狀態(tài)為^s，但獲取的端口狀態(tài)為低電平信號(hào)(沒有通)，并且設(shè)計(jì)延時(shí)計(jì)時(shí)器，基準(zhǔn)時(shí)間1秒(ls)，這是一個(gè)有效時(shí)間，太短會(huì)引起誤判斷， 太長會(huì)引發(fā)后續(xù)的故障危險(xiǎn)；大于基準(zhǔn)時(shí)間則判斷為繼電器觸點(diǎn)接觸不良，切斷所有負(fù)載工作后返回重新開始一輪流程。當(dāng)比較端口狀態(tài)為高或著延時(shí)計(jì)時(shí)沒有超過1秒，都將提前返回。負(fù)載啟動(dòng)狀態(tài)為No的時(shí)候，則進(jìn)入接觸器觸點(diǎn)粘連故障判斷首先判斷端口狀態(tài)是否為高(這個(gè)故障是負(fù)載該斷開而沒有斷開，所有參考反饋信號(hào)為高)，若是，則進(jìn)行高電平的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)基準(zhǔn)為25毫秒(25ms)，計(jì)數(shù)大于25毫秒的，判斷為粘連故障，斷開所有負(fù)載后返回。端口狀態(tài)不是高或者計(jì)數(shù)器沒有大于25毫秒的，都提前返回。
權(quán)利要求
1.單端口繼電器控制電路反饋檢測方法，其特征是以單片機(jī)(MCU)的單獨(dú)一個(gè)輸入輸出端口(POl)同時(shí)連接負(fù)載控制輸出和光耦反饋輸入電路，正常工作中該端口為輸出口狀態(tài)，控制繼電器的開關(guān)；安排一個(gè)定時(shí)中斷判斷來觸發(fā)反饋信號(hào)的收集，一旦觸發(fā)該中斷，則將輸入輸出端口(POl)從輸出口切換為輸入口，延時(shí)；Γ5微秒(μ s)，讀取端口狀態(tài)儲(chǔ)存，再切換回輸出口狀態(tài)；未觸發(fā)定時(shí)中斷時(shí)，進(jìn)行檢測判斷，即首先檢測負(fù)載是否啟動(dòng)，結(jié)合負(fù)載的啟動(dòng)狀態(tài)和上述單片機(jī)端口(POl)狀態(tài)進(jìn)行故障判斷處理，有滿足故障設(shè)置參數(shù)的數(shù)據(jù)時(shí)切斷負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單端口繼電器控制電路反饋檢測方法，其特征是所述的端口狀態(tài)是指高、低電平兩種信號(hào)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述單端口的繼電器控制電路反饋檢測方法，其特征是1、根據(jù)負(fù)載是否啟動(dòng)，分成步驟2的兩種情況處理；2、步驟1的負(fù)載為“是”啟動(dòng)的話，進(jìn)入觸點(diǎn)不良故障檢測；如果步驟1的負(fù)載為“否” (未啟動(dòng))，進(jìn)入接觸器觸點(diǎn)粘連故障檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單端口繼電器控制電路反饋檢測方法，其特征是所述觸點(diǎn)不良故障的判斷處理方法負(fù)載已經(jīng)啟動(dòng)時(shí)，讀取已儲(chǔ)存的MCU的輸入輸出端口(輸入口狀態(tài))的狀態(tài)是否為低，如果是，設(shè)定一個(gè)延時(shí)計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)超過1秒，則判斷為接觸器不良故障，切斷所有負(fù)載后返回至定時(shí)中斷程序前；輸入口狀態(tài)不是低或延時(shí)計(jì)時(shí)沒有大于1秒也返回。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單端口繼電器控制電路反饋檢測方法，其特征是所述接觸器觸點(diǎn)粘連故障的判斷處理方法負(fù)載沒有啟動(dòng)時(shí)，讀取已儲(chǔ)存的輸入口狀態(tài)是否為高； 如果是，設(shè)定高電平計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)大于25毫秒(ms)時(shí)，判斷為繼電器觸點(diǎn)粘連故障， 切斷所有負(fù)載后返回，輸入口狀態(tài)不是高或高電平計(jì)時(shí)器沒有大于25毫秒也返回。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單端口繼電器控制電路，其特征是單片機(jī)的一個(gè)輸入輸出端口(P01)，經(jīng)過一個(gè)三極管(3)以后連接繼電器(4)，繼電器控制負(fù)載(5)，負(fù)載電路中串接一個(gè)光耦電路(6)的發(fā)射部，光耦電路接收側(cè)仍然連接回到單片機(jī)的那個(gè)輸入輸出端口 (POl)0
全文摘要
單端口的繼電器控制電路反饋檢測方法，涉及繼電器控制負(fù)載的電路，其特征是以單片機(jī)的一個(gè)輸入輸出端口同時(shí)連接負(fù)載控制輸出和光耦反饋輸入電路，并在單片機(jī)中運(yùn)行以下流程在初始化以后安排一個(gè)定時(shí)中斷判斷，這個(gè)判斷發(fā)生時(shí)，進(jìn)行所述端口的輸入和輸出功能的切換，其間延時(shí)3~5μs；沒有發(fā)生上述判斷時(shí)候進(jìn)行負(fù)載的反饋檢測，同時(shí)對(duì)應(yīng)的單片機(jī)端口為輸入口狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了單片機(jī)的端口資源，提高了整個(gè)控制電路的運(yùn)行效率。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102176126SQ20111004254
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者楊桂福 申請人:無錫和晶科技股份有限公司