四通道故障报警仪的设计

四通道故障报警仪的设计

摘要：设计一个四通道电压信号超限故障报警仪，可同时接收四路电压信号，使用一个单片机和一个模数转换电路来布局整个电路并且运行出来。并且可以对机器以及仪器故障而产生的超出正常电压范围的故障电压信号进行超限报警。同时判别发生故障的通道号并送LED显示器显示，能够根据故障是否发生，使得控制故障报警灯或无故障信号指示灯点亮或者不点亮，控制蜂鸣器发出信号报警声，以完成四通道故障声光报警的目标。

关键词：电压超限；报警；控制蜂鸣器

第一章绪论 1

1.1设计四通道故障报警仪的背景及意义 1

1.2四通道故障报警仪课题的国内外研究近况 1

1.3四通道故障报警仪课题技术特点 2

1.4四通道故障报警仪课题研究的内容 2

第二章四通道故障报警仪总体控制方案的设计 3

2.1设计要求 3

2.2设计方案 3

2.3总体设计框图 4

第三章四通道故障报警仪系统硬件设计与实现 5

3.1四通道故障报警系统硬件选型方案 5

3.1.1微处理器选型方案 5

3.1.2 A/D电压信号采集转换电路方案 5

3.1.3故障通道号显示方案 6

3.1.4故障报警电路的选择方案 6

3.2硬件电路设计原理图 7

3.3硬件电路布线设计 7

3.3.1微处理器设计 7

3.3.2ADC0808电压采集电路的设计 8

3.3.3电源电路的设计 10

3.3.4 时钟和复位电路的设计 11

3.3.5 LED数码显示电路 14

3.2.6声光报警电路 16

第四章四通道故障报警仪系统软件设计与实现 17

4.1流程图及程序的设计说明 17

4.1.1通道状态函数程序流程图 17

4.1.2主程序流程图 18

4.2软件编写 19

4.2.1创建工程 19

4.2.2编写代码 19

第五章四通道故障报警仪系统调试与运行 23

5.1 Proteus仿真软件 23

5.2 系统调试与运行 23

5.2.1软件调试 23

5.2.2软硬件调试 24

5.3运行过程及结果 30

5.3.1系统运行状况 30

5.3.2系统调试运行结果分析 30

第六章总结与展望 31

致谢 32

参考文献 33

第一章绪论

1.1设计四通道故障报警仪的背景及意义

伴随着现代高科技的，电压控制技术在工业领域占有的比重越来越大。在工业生产中，随着电压控制的紧迫性，自然而然就催生了电压报警的技术产生。在现代工业生产中，仪器、设备由于运行电压超出了能够正常运行的范围电压范围，简称电压超限，使得机器寿命降低，从而容易产生仪器老化并且发生故障的问题。这不仅浪费了财力，而且威胁人身安全，若能够及时的进行故障预警，就可以很好的保护机器，减少人身安全的威胁。

进入21世纪以来，全中国，乃至全世界的科技，正以从前数倍的速度发展着，时代在改变，技术也在改变。对于工业生产的电压超限，如果不能继续探索研究多通道报警系统，那么可能会造成一些难以估量的损失。此次的电压超限报警器，可以同时接收四路电压信号，能够对工业生产过程中的危险进行良好的预警，有助于工业生产过程的可持续化，对于企业的稳定快速的发展也有良好的推动作用，可以帮助企业降低人力成本，加快工厂生产的智能化，为一些技术型工厂提供一定技术转型，提高工业生产过程中的利润，降低故障威胁，更好的保障产品的安全生产。

1.2四通道故障报警仪课题的国内外研究近况

关于四通道电压故障报警技术，已经集成到一些多功能的商品中进行量产，例如可以监测电压，电流，电阻等等多种电路类型。中国的话，在这一方面还是有一些研发能力的。例如成都维克安科技有限公司的交流电压超限报警器，数字式电压测量表。其中超限报警器主要包括鸣笛闪光型和打印型两种，以及最新型的智能型无线电压报警器（型号DYZW），以及GSM技术的智能或无线电压报警器，有DYG-16和DYG-W两种型号。在郑州海之源有限公司旗下有一款智能电压监测控制报警器，主要包括一个具有智能检测电压的电压表和一个继电器来。其大部分在供电机器中使用，包括电瓶，电动汽车，电机来预防电压超限。从国外来讲，在电压报警器方面，可能要领先我们一些。其中作为直流电流、电压报警器，魏德米勒Waveseries系列和Decipak系列等知名国外品牌，目前处于一定的领先水平。

1.3四通道故障报警仪课题技术特点

该主要由微处理器模块，A/D电压信号采集转换电路模块，LED数码管显示模块，电源电路和声光报警电路模块组成。通过分析，各LED数码显示器实时分析监测对各个通道电压的数据，一旦超限可以及时的调整，避免更大的危险。对于四通道故障报警仪，一般情况下包括直流电压和交流电压两种报警器。例如报警器BM-DI/J与BM－DV/J是作为直流输入的两路报警点输出，但是这次做的是四通道故障报警器，从四个不同的电压范围进行监测。

1.4四通道故障报警仪课题研究的内容

对于此次四通道故障报警仪所涉及到的电压信号发生器，通过模拟现场仪器、机器设备输出的可变的电压信号来讲，应包括此次实验的四个通道的正常1V至9V的正常电压信号，其中第一通道为1-3V，第二通道为3-5V，，第三通道为5-7V，第四通道为7-9V。如果超出了我们正常范围的信号，我们将其判断为故障信号。该四通道故障报警仪设备发的报警系统将通过声音报警，光报警两个方面进行警报，也就是控制蜂鸣器报警和LED灯光进行报警，并且能够在发生电压超限故障时，及时地显示出发生故障的通道号。其中，通道信号就是电压信号。我们将在Proteus7.10 环境下进行硬件设计选型，设计四通道故障报警仪电路，并且能够通过将该研究最终调试和运行出来，最终可以达到同时接收四路电压信号的功能，完成电压超限导致的故障报警。

第六章总结与展望

此次，我基本实现了四通道报警系统的功能。主要设计的是能够在工业生产中，设计一个四通道电压报警系统仪器，该系统主要由四通道信号输入模块，电压信号采集A/D转换，时钟复位，单片机，声光报警等5个模块组成。在这5个模块电路的结合下，可以实现同时接收四路电压信号，当仪器故障发生时，可以检测到故障的机器产生的电压信号，并且可以在显示上准确的显示出现电压信号超限的通道号，而且能够进行蜂鸣器报警和LED灯光报警，增强了报警系统的精确性。

在21世纪，现代科技的时代，已经不像是以前效率低下，成本高居不下。对于现在日新月异的技术，已经让这个时代以数倍的速度向前迈进。时代在进步，科技在进步，高新科技仪器也应该进步。目前在工业生产过程中，对于故障电压信号的监测情况，依然有很大的困难。所以我将不断地完善四通道报警仪的设计，使其能够更好的服务于工业生产当中，从而在现在以及将来的仪器电压报警中，对于人们的人身安全也会有一定的安全保障。

对于未来的畅想，我希望能够增加设计一个可视化智能电压信号报警系统，可以更加直观的观察到各个通道的电压、电流、电阻、电功率的数值。希望不只是监测四路电压信号，而可以对更多的通道进行检测分析。在故障电压信号报警前，能够及时的调整电压信号，那么就可以保证在电压报警系统启动前，更好的做出一定的防范措施。不仅仅为了降低企业工厂的人力维护成本，减少工厂仪器的安全威胁，在一定程度上也希望可以对于社会做出一定的贡献，对于企业的安全保障，低效率工厂工业生产的转型提供一定的帮助。时代在改变，未来可能又是难以想象，真心的希望现在工厂加紧对新科技的探索。同时，希望在下一步增加和互联网的联动性，通过远程操控的方式，更加便捷的让工作人员接收到直观的作业信息，及时的调整作业方针，对现有的电路电压信号制定出不同的研究方案，防患于未然。希望在未来智能电压超限报警不再是一个问题，而是一种进步的体现。

参考文献

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