针对武汉液晶屏无人值守应用中存在的问题，给出一个经济、可行的系统技术方案。该方案采用以单片机（MCU）为中央处 理系统，配备外围数据采集、逻辑处理，根据处理数据作出合理判断，传输相应数据到计算机并作数据的相应处理，控制配电柜等 合理动作，合理有效地保护显示屏及控制系统，保证运行环境的安全。本文设计的控制系统，根据当下液晶屏应用，满足了播放终端无人值守、系统安全的需要。

1系统设计方案

1.1系统组成

本系统由计算机与数据采集系统组成。其中，数据采集系统由单片机、数据采集矩阵、数据采集模块、5V稳压电源、24V稳压电源组成，如图1所示。系统工作过程是：传感器输送24V电压信号到光耦，光耦传信号给数据采 集处理矩阵，单片机对矩阵进行循环扫描，检测到信号并进行数据分析，单片机上传分析数据到计算机进行分析数据备份，单片机发出“控制命令”，启动报警系统，合理控制空调系统，合理操作配电柜。

1.2系统工作原理

采集系统以单片机为主，其主程序工作在端口P0的扫描，检测到有效数据，进行数据分析后进行数据传输、相应动作。具体工作原理如下：

以一组温度采集信号为例，数据可以为每个布点的传感器为一端点对应一个输入口，可做8*4路，也可以所有传感器“并联”，作为一路温度信号输送给单片机处理，如并联，则其信号处理如图2。
 

对于信号采集的处理方式有两种：一种为循环扫描的方式；一种为触发中断，进入中断程序的处理方式；现以种方式为例：

信号传输到采集卡后，经过光耦隔离传输给74HC244。4片74HC244分别以单片机P2.0~P2.3作为选择信号，当其中一个口有效时，则读取这组数据，无效时等待另一个口的有效选择，然后读取下八位数据，依次循环。采集矩 阵如图3

单片机采用P0口作为数据采集口，P2.0~P2.3作为数据选择口（根据此矩阵可知，可选择的监控数据为32组，如图4所示），MPU循环送出低电平信号到P2.0~P2.3，每送出一个低电平即扫描P0口，如检测到有效信号，则进行 信号来源判断，然后把数据送计算机备份，再根据判断发送控制电平到相应P1口与P2.4~P2.7，进行相应动作（如开、关空调，关闭电源，火警报警等等）

2系统主要模块的选择和电路设计

2.1主控芯片

（一）芯片选择

为了满足采集信息的处理能力，单片机采用性价比较高的ATMEL的89C51（或者兼容芯片华邦的78E52），片内含有4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes随机存取数据存储器，片内置通用8位中央处理 器（CPU）和Flash存储单元，处理能力在性能上完全满足该采集卡功能需要。

（二）较小系统电路设计

系统采用外部振荡器，晶振采用11.0592MHz，提高通讯端口传输的准确率。该系统采用外部硬件狗，并定期“喂狗”，防止单片机死机后无法回到正常的运行程序。P2.7作为主程序运行的指示端口，当运行在主 程序时LED灯闪烁。P0口作为采集数据的列扫描信号输入端，与74HC244的数据输出口相连，P2.0~P2.3作为数据采集的行信号选择输出端，与74HC244的三态门选择端相连，P1口作为外围控制设备的控制信号输出端，与光电耦 合器相连，通过光电耦合器控制继电器来控制外围控制设备。P3.0与P3.1，采用他们的复用功能，与计算机进行通讯，进行数据上传。如图5。

2.2传感器模块

（一）模块选择

（1）烟雾传感器模块。选择烟雾传感器模块的要求是：价格便宜、体积小、适用方便、稳定性好、传输信号为0、1电平信号。这款模块可以自行设定阈值温度，在达到液晶屏保护温度的时候发出有效电平信号，此信号抗 干扰性强，适合恶劣环境下的工作条件。

（2）温度传感器模块。温度传感器可以采用开关型温度传感器，如开关型磁性温度传感器，具有迟滞温度，避免普通开关温度传感器在临界点时的频繁工作，它的特点是：无时效化、可靠性高、精度高、成本低的特点。

（二）电路设计

（1）烟雾传感器模块：输出引脚1为电源；2为数字信号输出；3为模拟信号输出；4为参考；如图6所示。

（2）温度传感器模块：以常闭型开关型磁性温度传感器为例：如图7所示

2.3电源模块

此处开关电源需选用直流输出5V、24V电源，或者选用7805或者7824自行设计电源。

2.4系统总体电路拓扑

此系统为环境检测及控制的硬件部分，此系统与PLC相比有：经济实惠、性价比高的特点。根据客户的需要，此系统可以做单机版、网络版等开环、闭环控制，对于客户的环境监控、环境检测备份以及外围设备的控制操作 带来方便，很好地达到真正无人值守、安全控制的要求。