专利名称：单端口继电器控制电路反馈检测方法
技术领域：
本发明涉及一种控制电路，尤其是一种利用了单片机和继电器进行控制、反馈检测电路。
背景技术：
现有的涉及单片机的小型控制反馈电路，特别是应用在家用电器上的，除了使用单片机(MCU)作为核心处理器以外，还普遍使用继电器来实际控制各种负载进行动作，对于关键负载或者大功率的负载，通常还要求对其进行监控(也就是反馈检测)或者对继电器的强电触点的通断有检测。一般检测方法是采用光耦隔离强电，利用单片机的两个输入输出口(I/O 口)分别进行信号输入和输出，检测光耦反馈侧的信息。图1就是一个典型的检测控制电路，该电路中，使用单片机的POl 口作为负载的控制口，输出控制信号控制继电器动作，然后完成对负载的实际通断控制；P02作为负载的通断检测口，负载通电工作以后，产生电信号经过光耦隔离以后，反馈至P02 口，然后单片机通过内部程序判断负载的通断状态来调整输出。这种传统的继电器动作检测方法，缺点是对单片机资源要求较高，即要占用2个输入输出口。单片机，特别是家电控制器中用到的MCU，其端口资源是十分宝贵的，占用的端口越多，相对工作效率也就越低。另一方面，作为控制的动作元件——继电器，其特点是具有一定的机械特性，即其强电触点动作有一个开关时间，这个开关时间一般为纩15微秒(μ S)，这个开关时间对于 MCU的纳米级信号传送和运算速度来说，是非常漫长的。
发明内容
本发明的目的是利用背景技术所述的继电器触点的机械特性，发明一种能够实现 MCU单口控制、检测反馈的方法。本发明的具体方法是以单片机(MCU)的单独一个输入输出端口同时连接负载控制输出和光耦反馈输入电路，正常工作中该端口为输出口状态，控制继电器的开关，安排一个定时中断判断来触发反馈信号的收集，一旦触发该中断，则将输入输出端口从输出口切换为输入口，延时3飞微秒(μ s)，读取端口状态储存，再切换回输出口状态；未触发定时中断时，进行检测判断，即首先检测负载是否启动，结合负载的启动状态和上述单片机端口状态进行故障判断处理，有满足故障设置参数的数据时切断负载。所述的端口状态是指高或低电平信号。优选的一个检测判断程序
1、根据负载是否启动，分成两种情况处理；
2、步骤1的负载为“是”启动的话，进入触点不良故障检测；如果步骤1的负载为“否” (未启动)，进入接触器触点粘连故障检测。触点不良故障的优选判断处理方法负载已经启动，读取已储存的MCU的输入输出端口(输入口状态时)的状态是否为低，如果是，设定一个延时计时器进行计时，计时超过 1秒，则判断为接触器不良故障，切断所有负载后返回至定时中断程序前。输入口状态不是低或延时计时没有大于1秒也返回。接触器触点粘连故障的优选判断处理方法负载没有启动时，读取输入口状态是否为高；如果是，设定高电平计数器计数，当计数大于25毫秒(ms)时，判断为继电器触点粘连故障，切断所有负载后返回。输入口状态不是高或高电平计时器没有大于25毫秒也返回。应用本发明方法的电路是这样的单片机的一个输入输出端口，经过一个三极管以后连接继电器，继电器控制负载，负载电路中串接一个光耦电路的发射部，光耦电路接收侧仍然连接回到单片机的那个输入输出端口。本发明的有益效果是显而易见的，就是利用了继电器的触点动作的机械特性，通过对单片机MCU的一个端口的输入输出状态的切换，实现一个输入输出端口完成控制和反馈检测的功能，可以节约单片机的资源，提高控制电路的使用效率。用在家用电器控制器上，效益尤为明显。
图1，现有的两个端口的控制检测电路图； 图2，本发明的单端口的电路实施例；
图3，本发明方法的实施例流程图。
具体实施例方式如图2的本发明的电路实施例，和图1所示的现有电路不同的是，本发明的负载控制端口和反馈检测口没有如现有电路一样分别使用单片机的POl和P02端口，而是共用一个输入输出端口 PO1。端口 PO1通过三极管3控制继电器4的动作，继电器通过自身的触点动作控制负载5，负载5的电路中串接光耦电路6，将反馈信号接回单片机的输入输出端口 P01。正常工作中，该端口是作为输出口控制继电器4的开关。图3是本发明的方法，结合具体实施例电路的检测反馈流程。本流程中有两大部分，一是读取端口 POl状态。安排一个1毫秒的中断程序，以Yes状态触发该中断程序，快速将单片机的输入输出端口 POl从输出口切换为输入口，并稍做延时(3飞μ S)。因为光耦信号的传送速度为纳秒级，所以在这个短暂的延时时间内，足以把负载的通断状态存储起来进行反馈判断处理。 而继电器4对于这中断的输出，因其机械动作的速度为圹15毫秒，相比之下非常缓慢，所以尚未有有效动作，所以不会因这种端口状态切换断开负载。单片机端口切换为输入口以后，读取该端口的负载通断信息储存，然后切换回到输出口状态。第二部分是根据储存的端口状态的反馈检测，与第一部分对应的，以中断程序的 No状态触发这部分功能。首先根据负载的启动状态区分故障种类，本实施例中，设计两种故障一是继电器触点接触不良，即负载应该启动但出现了断开；二是粘连故障，即应该断开而没有断开。
接触不良状态的判断负载启动状态为^s，但获取的端口状态为低电平信号(没有通)，并且设计延时计时器，基准时间1秒(ls)，这是一个有效时间，太短会引起误判断， 太长会引发后续的故障危险；大于基准时间则判断为继电器触点接触不良，切断所有负载工作后返回重新开始一轮流程。当比较端口状态为高或着延时计时没有超过1秒，都将提前返回。负载启动状态为No的时候，则进入接触器触点粘连故障判断首先判断端口状态是否为高(这个故障是负载该断开而没有断开，所有参考反馈信号为高)，若是，则进行高电平的计数，计数基准为25毫秒(25ms)，计数大于25毫秒的，判断为粘连故障，断开所有负载后返回。端口状态不是高或者计数器没有大于25毫秒的，都提前返回。
权利要求
1.单端口继电器控制电路反馈检测方法，其特征是以单片机(MCU)的单独一个输入输出端口(POl)同时连接负载控制输出和光耦反馈输入电路，正常工作中该端口为输出口状态，控制继电器的开关；安排一个定时中断判断来触发反馈信号的收集，一旦触发该中断，则将输入输出端口(POl)从输出口切换为输入口，延时；Γ5微秒(μ s)，读取端口状态储存，再切换回输出口状态；未触发定时中断时，进行检测判断，即首先检测负载是否启动，结合负载的启动状态和上述单片机端口(POl)状态进行故障判断处理，有满足故障设置参数的数据时切断负载。
2.根据权利要求1所述的单端口继电器控制电路反馈检测方法，其特征是所述的端口状态是指高、低电平两种信号状态。
3.根据权利要求1所述单端口的继电器控制电路反馈检测方法，其特征是1、根据负载是否启动，分成步骤2的两种情况处理；2、步骤1的负载为“是”启动的话，进入触点不良故障检测；如果步骤1的负载为“否” (未启动)，进入接触器触点粘连故障检测。
4.根据权利要求3所述的单端口继电器控制电路反馈检测方法，其特征是所述触点不良故障的判断处理方法负载已经启动时，读取已储存的MCU的输入输出端口(输入口状态)的状态是否为低，如果是，设定一个延时计时器进行计时，计时超过1秒，则判断为接触器不良故障，切断所有负载后返回至定时中断程序前；输入口状态不是低或延时计时没有大于1秒也返回。
5.根据权利要求3所述的单端口继电器控制电路反馈检测方法，其特征是所述接触器触点粘连故障的判断处理方法负载没有启动时，读取已储存的输入口状态是否为高； 如果是，设定高电平计数器计数，当计数大于25毫秒(ms)时，判断为继电器触点粘连故障， 切断所有负载后返回，输入口状态不是高或高电平计时器没有大于25毫秒也返回。
6.根据权利要求1所述的单端口继电器控制电路，其特征是单片机的一个输入输出端口(P01)，经过一个三极管(3)以后连接继电器(4)，继电器控制负载(5)，负载电路中串接一个光耦电路(6)的发射部，光耦电路接收侧仍然连接回到单片机的那个输入输出端口 (POl)0
全文摘要
单端口的继电器控制电路反馈检测方法，涉及继电器控制负载的电路，其特征是以单片机的一个输入输出端口同时连接负载控制输出和光耦反馈输入电路，并在单片机中运行以下流程在初始化以后安排一个定时中断判断，这个判断发生时，进行所述端口的输入和输出功能的切换，其间延时3~5μs；没有发生上述判断时候进行负载的反馈检测，同时对应的单片机端口为输入口状态。本发明的优点是节约了单片机的端口资源，提高了整个控制电路的运行效率。
文档编号G05B19/04GK102176126SQ20111004254
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者杨桂福 申请人:无锡和晶科技股份有限公司