一种实时监测程序运行状态的电路装置

1.一种实时监测程序运行状态的电路装置，其特征在于：将光电隔离元件(A2)、MAX1487ESA串口电平转换电路(4)、UART单元(5)、ATMEGA单片机(6)、JTAG接口(7)、ISP编程接口(8)、光电隔离元件B9、光电隔离元件C10、光电隔离元件D11设置在PCB基板(12)上；PC机通过串口电缆RS485(3)与MAX1487ESA串口电平转换电路(4)的13脚、14脚连接，由MAX1487ESA串口电平转换电路(4)输出PDO信号(15)、PD1信号(16)，将PDO信号(15)接入ATMEGA单片机(6)的RXD脚，PD1信号(16)接入ATMEGA单片机(6)的TXD脚；ISP编程接口(8)与JTAG接口(7)连接，而JTAG接口(7)与ATMEGA单片机(6)相连；PC机信号(1)与光电隔离元件(A2)的IN脚相连，经过隔离处理后于OUT脚输出J1信号(17)，J1信号(17)接入ATMEGA单片机(6)INT0引脚，处理后由ATMEGA单片机(6)的XCK/T0脚输出PD4信号(18)，PD4信号(18)通过光电隔离元件(B9)的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J2信号(19)；由ATMEGA单片机(6)的T1脚输出PD5信号(20)，PD5信号(20)通过光电隔离元件(C10)的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J3信号(21)；由ATMEGA单片机(6)的AINO脚输出PD6信号(22)，PD6信号(22)通过光电隔离元件(D11)的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J4信号(23)；ATMEGA单片机(6)的运算结果通过ATMEGA单片机(6)与UART单元(5)连接，并经串口电缆RS485(3)反馈给PC机。

一种实时监测程序运行状态的电路装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及生产、制造等工业控制领域的电路装置，特别是涉及一种实时监测程序运行状态的电路装置。\n背景技术\n[0002] 随着工业自动化水平的不断提高，各种工业控制应用程序或解决方案层出不穷。\n并在多个行业的不同领域得到了广泛的运用，并呈现出准确性、实时性、交互性、多样性等特点。这就愈发凸显对其相应的开发程序进行准确监控的重要性和迫切性。\n[0003] 为了实现企业智能化、准确化、有序化和高效化管理，为了有效地减少应用程序异常带来的严重威胁，特别是质量控制、产量信息丢失带来的威胁，就必须对应用程序进行实时的监测。而实时监测程序运行状态的电路装置便是依靠外部设备对应用程序进行实时监控和反馈的一种装置。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种实时监测程序运行状态的电路装置。该装置可使应用程序得到实时的监控，从而提高生产控制以及产品信息反馈的准确性。\n[0005] 本发明的技术方案为：\n[0006] 一种实时监测程序运行状态的电路装置，其中：将光电隔离元件A2、MAX1487ESA串口电平转换电路4、UART单元5、ATMEGA单片机6、JTAG接口7、ISP编程接口8、光隔电离元件B9、光电隔离元件C10、光电隔离元件D11设置在PCB基板12上；PC机通过串口电缆RS4853与MAX1487ESA串口电平转换电路4的脚13、脚14连接，由MAX1487ESA串口电平转换电路4输出PD0信号15、PD1信号16，将PD0信号15接入ATMEGA单片机6的RXD脚，PD1信号16接入ATMEGA单片机6的TXD脚；ISP编程接口8与JTAG接口7连接，而JTAG接口\n7与ATMEGA单片机6相连；PC机信号1与光电隔离元件A2的IN脚相连，经过隔离处理后于OUT脚输出J1信号17，J1信号17接入ATMEGA单片机6INT0引脚，处理后由ATMEGA单片机6的XCK/TO脚输出PD4信号18，PD4信号18通过光隔电离元件B9的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J2信号19；由ATMEGA单片机6的T1脚输出PD5信号20，PD5信号20通过光隔电离元件C10的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J3信号21；由ATMEGA单片机6的AIN0脚输出PD6信号22，PD6信号22通过光隔电离元件D11的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J4信号23；ATMEGA单片机6的运算结果通过ATMEGA单片机6与UART单元5连接，并经串口电缆RS4853反馈给PC机。\n[0007] 一种实时监测程序运行状态的电路装置，包含“应用程序函数接口”、“接收处理单元”、“状态或报警输出接口”三个部分，可对所有应用程序的监测与控制。通过开发初始化程序和信号输出接口函数，将其嵌入应用程序中，这样，就可按要求输出相应的信号[0008] 本发明的三大功能：PC输出信号转换功能，为了将程序运行信号转化成单片机能识别的信号；电路自检功能，为了防止自身电路异常带来的错误信息和不良后果；异常输出功能，为了更好地反映出所监测程序运行状态的情况。\n[0009] 本发明的工作原理如下：将光电隔离元件、MAX1487ESA串口电平转换电路、UART单元、ATMEGA单片机、JTAG接口、ISP编程接口、光隔电离元件、光电隔离元件、光电隔离元件设置在PCB基板上；PC机通过串口电缆RS485与MAX1487ESA串口电平转换电路的RS485A脚、RS485B脚连接，经过串口电平转换，由MAX1487ESA串口电平转换电路输出PD0信号、PD1信号，将PD0信号接入ATMEGA单片机的RXD脚，PD1信号接入ATMEGA单片机的TXD脚，从而实现ATMEGA单片机与PC机的通讯；ISP编程接口与JTAG接口连接，而JTAG接口与ATMEGA单片机相连，从而实现单片机程序的下载和固定比较信号的输入；PC机信号与光电隔离元件的IN脚相连，经过隔离处理后于OUT脚输出J1信号，J1信号接入ATMEGA单片机INT0引脚，从而实现PC机信号的输入；经比较处理后由ATMEGA单片机的XCK/TO脚输出PD4信号，PD4信号通过光隔电离元件的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J2信号；由ATMEGA单片机的T1脚输出PD5信号，PD5信号通过光隔电离元件的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J3信号；由ATMEGA单片机的AIN0脚输出PD6信号，PD6信号通过光隔电离元件的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J4信号，通过J2信号、J3信号、J4信号的终端元器件的动作可以反映出程序运行过程中的状态，另外ATMEGA单片机的运算结果可通过ATMEGA单片机与UART单元连接，并经串口电缆RS485反馈给PC机，以便供上位机使用。\n[0010] 本发明可使应用程序得到实时的监控，直接地提高生产控制以及产品信息反馈的准确性从而实现企业智能化、准确化、有序化和高效化管理。\n[0011] 本发明以单片机程序开发为核心，辅以通讯接口技术运用，对程序运行状态进行精确监控。其中应用程序可以是在Windows操作系统下应用程序，也可以是DOS或者Linux操作系统下的应用程序。\n[0012] 1、输出信号转换功能：\n[0013] 该功能的主要目的是将输出信号转化成单片机能识别的信号。通过开发初始化程序和信号输出接口函数，并将程序信号输出接口函数封装为若干模块，方便用户嵌入到PC机程序中，在PC机运行程序或与单片机ATmega8通讯时调用这些模块。经过函数的转换，按要求输出单片机能轻松识别的可靠信号。\n[0014] 2、电路自检功能：\n[0015] 该功能的主要目的是防止自身电路异常。研究程序正常运行时其响应时间的范围及一般规律，并在电路装置中烧入此固定的比较信号。当电路装置正常时，通过单片机程序，将比较信号输出到OUT0输出端，用于实时检测电路本身故障，提高电路的可靠性。\n[0016] 3、状态或报警输出功能：\n[0017] 该功能的主要目的是监测PC机信号的运行状态。本电子电路装置最重要的功能就是将PC机信号与固定内化比较信号做实时比对。当PC机信号的脉冲宽度小于比较信号的脉冲宽度，且PC机信号完全落于比较信号内部时，输出一组信号说明应用程序运行正常，从而达到监测应用程序的运行状态的目的。\n[0018] 本发明的最优方案为：首先通过开发PC机COM口或USB口初始化程序和信号输出接口函数，将其嵌入PC机Windows应用程序中，得到可为单片机识别的PC机信号。当电路装置正常时，通过单片机程序，将固化在单片机程序中比较型号输出到OUT0输出端，进行自检，由此来判断电子电路在软硬件上是否存在故障；然后将PC机信号与单片机内部比较信号做实时比对，只有当检测信号脉冲宽度小于比较信号且完全落于比较信号中，程序运行状态可判定为正常。最后，将结果从端口输出到高速隔离元件进行隔离处理，以输出程序运行状态判定结果与电路自检结果。从而实现实时监测程序运行状态的目的。\n[0019] 本发明的优点在于：由于PC机中，Windows操作系统相对而言具备更人性化、易操作性的特点，较容易为广大使用者接受。因此，基于该操作系统下的应用软件的开发和运用程度相对较高。该方案中基于Windows操作系统应用程序的监测也就凸显出良好的可推广性和实用性，能有效地减少应用程序异常带来的严重威胁，特别是质量控制、产量信息丢失带来的威胁为实现企业智能化、准确化、有序化和高效化管理提供了良好的基础，同时也达到了本发明的目的。\n[0020] 本发明的优选方案还有：本发明为实时监测程序运行状态的电路装置，其中所述最优方案中基于Windows操作系统的应用程序改用基于DOS操作系统的应用程序，通过开发PC机COM口初始化程序和信号输出接口函数，将其插入PC机DOS应用程序中，得到可为单片机识别的PC机信号。通过进行PC信号与比较信号的比对，实现实时对基于DOS操作系统下的程序运行状态进行监测。通过单片机将输入的比较信号与被测信号进行比较，并将结果从端口输出到高速光电隔离元件进行隔离处理，以输出程序运行状态判定结果与电路自检结果。\n[0021] 本发明为实时监测程序运行状态的电路装置，其中所述最优方案中基于Windows操作系统的应用程序改用基于Linux操作系统的应用程序，通过开发PC机COM口初始化程序和信号输出接口函数，将其插入PC机Linux应用程序中，得到可为单片机识别的PC机信号。通过进行PC信号与比较信号的比对，实现实时对基于Linux操作系统下的程序运行状态进行监测。通过单片机将输入的比较信号与被测信号进行比较，并将结果从端口输出到高速光电隔离元件进行隔离处理，以输出程序运行状态判定结果与电路自检结果。\n附图说明\n[0022] 图1为本发明的应用电路原理图\n[0023] 图2为本发明的ATmega8引脚定义图\n[0024] 图3为本发明的串口电平转换电路图\n[0025] 图4、图5、图6、图7为本发明的信号输入输出接口图。\n[0026] 附图标记：PC信号1、光电隔离元件A2、串口电缆RS485-3、MAX1487ESA串口电平转换电路4、UART单元5、ATMEGA单片机6、JTAG接口7、ISP编程接口8、光隔电离元件B9、光电隔离元件C10、光电隔离元件D11、PCB基板12、脚13、脚14、PD0信号15、PD1信号16、J1信号17、PD4信号18、J2信号19、PD5信号20、J3信号21、PD6信号22、J4信号23。\n具体实施方式\n[0027] 实施例1、一种实时监测程序运行状态的电路装置，包含“应用程序函数接口”、“接收处理单元”、“状态或报警输出接口”三个部分，其主要功能为：①、PC输出信号转换功能，为了将程序运行信号转化成单片机能识别的信号；②、电路自检功能，为了防止自身电路异常带来的错误信息和不良后果；③、异常输出功能，为了更好地反映出所监测程序运行状态的情况。\n[0028] 实施例2、一种实时监测程序运行状态的电路装置，其中包括：PC信号1、光电隔离元件A2、串口电缆RS485-3、MAX1487ESA串口电平转换电路4、UART单元5、ATMEGA单片机\n6、JTAG接口7、ISP编程接口8、光隔电离元件B9、光电隔离元件C10、光电隔离元件D11、PCB基板12、脚13、脚14、PD0信号15、PD1信号16、J1信号17、PD4信号18、J2信号19、PD5信号20、J3信号21、PD6信号22、J4信号23。其余同实施例1。\n[0029] 实施例3、一种实时监测程序运行状态的电路装置，其中：将光电隔离元件A2、MAX1487ESA串口电平转换电路4、UART单元5、ATMEGA单片机6、JTAG接口7、ISP编程接口\n8、光隔电离元件B9、光电隔离元件C10、光电隔离元件D11设置在PCB基板12上；PC机通过串口电缆RS4853与MAX1487ESA串口电平转换电路4的脚13、脚14连接，由MAX1487ESA串口电平转换电路4输出PD0信号15、PD1信号16，将PD0信号15接入ATMEGA单片机6的RXD脚，PD1信号16接入ATMEGA单片机6的TXD脚；ISP编程接口8与JTAG接口7连接，而JTAG接口7与ATMEGA单片机6相连；PC机信号1与光电隔离元件A2的IN脚相连，经过隔离处理后于OUT脚输出J1信号17，J1信号17接入ATMEGA单片机6INT0引脚，处理后由ATMEGA单片机6的XCK/TO脚输出PD4信号18，PD4信号18通过光隔电离元件B9的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J2信号19；由ATMEGA单片机6的T1脚输出PD5信号\n20，PD5信号20通过光隔电离元件C10的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J3信号21；\n由ATMEGA单片机6的AIN0脚输出PD6信号22，PD6信号22通过光隔电离元件D11的IN脚，经隔离处理后从其OUT脚输出J4信号23；ATMEGA单片机6的运算结果通过ATMEGA单片机6与UART单元5连接，并经串口电缆RS4853反馈给PC机。其余同实施例1、2。