基于ATmega128的安全工器具監控系統設計

眾所周知，安全是電力企業一個永恒的主題，而安全工器具的好壞，將直接影響著電力企業在生產過程中的人身和設備安全。筆者提出了一種基于AVR單片機的安全工器具監控系統的設計方案，主要是對安全工器具的離就位狀態信息、有效使用期限和安全工器具柜內的溫濕度狀況等進行監控，可以根據實現安全工器具柜內溫濕度的自動調節，能夠自動記錄安全工器具的相關信息。本文首先闡述了系統的總體結構，然后詳細論述了系統的硬件設計和軟件設計。

1 安全工器具監控系統的總體結構

1.1 系統結構

本文所設計的安全工器具監控系統主要分為下位機數據采集和上位機數據管理兩個部分，兩者之間通過網絡進行通信。

系統首先通過數據采集板對安全工器具柜的相關量進行采集，然后將采集得到的數據進行相應處理后經串口服務器傳遞給上位機管理系統，上位機獲得數據后進行相應處理。

每個安全工器具柜都需要40個數據采集端口來采集安全工器具的離就位狀態信息。當安全工器具的離就位狀態發生改變時，數據采集板就將采集到這一信息，然后傳遞給上位機管理系統進行處理。當柜內的溫濕度沒有到達設定標準時，系統便控制加熱除濕裝置工作，從而調節柜內的溫濕度狀況。當上位機管理系統接收到下位機傳遞過來的數據后，便開始作相應的處理：將安全工器具的離就位狀態信息進行備份，以便于進行歷史查詢;將安全工器具的使用狀況、有效使用期限和柜內溫濕度狀況等信息實時顯示在用戶界面，以便于工作人員對系統進行監控。

1.2 系統功能

系統所實現的主要功能有：

1)實時監控安全工器具的離就位狀態。

2)實時監控安全工器具柜內的溫濕度狀況。

3)實時監控安全工器具的有效使用期限。

2 安全工器具監控系統的硬件設計

系統硬件部分的主要功能就是實現對安全工器具的離就位狀態、柜內溫濕度的檢測，以及實現對加熱和除濕裝置的自動控制，并且將相關信息實時顯示在液晶顯示器上。系統硬件結構圖如圖1所示。

系統選用AVR系列單片機的ATmega128-16AC作為主控制器、ATmega8-16AC作為數據采集控制器。AVR單片機是一種增強型內置Flash的RISC精簡指令集高速8位單片機，它內部采用哈佛結構，時鐘速度可達到16 MHz。

主控板需要控制4個數據采集板，作用于同一個安全工器具柜。采用紅外線反射式檢測方法來對安全工器具離就位狀態的進行檢測，當安全工器具被借出或歸還時，紅外反射裝置所反饋的電平就會發生變換，我們就通過檢測該電平來判斷安全工器具的就位與離位。主控板通過RS-485接口以輪詢的方式來獲取數據采集板獲得的數據。

主控板接收到采集數據后便作相應的處理：將安全工器具離就位的具體信息顯示在液晶顯示器上，以便于工作人員實時了解安全工器具的使用狀況;將安全工器具的離就位狀態信息傳遞給上位機管理系統進行相應處理。

3 安全工器具監控系統的軟件設計

安全工器具監控系統的軟件設計主要包括下位機與上位機之間的通信協議設計、下位機程序設計和上位機程序設計等3個部分。