摘要：在此提出基于鍵盤掃描算法的多路斷電預警系統的設計，通過設計相關的接口電路將斷電信號接入AT89C51單片機，經過改進型鍵盤掃描算法檢測后送往PC機監控軟件，實現對機房電源的無人遠程監控。該系統設計簡潔，能對多路電源同時檢測，并在PC機軟件上進行分析得出結論，預警時效性高，準確性高，目前已在民航汕頭空管站信標臺機房投入使用。
關鍵詞：鍵盤掃描；斷電報警；實時監控；自動控制

0 引言
隨著當代通信技術的發展，技術設備在航空系統、軍隊、工業等領域的應用已成業務運行的根本保障，大多數設備需24 h無間斷供電，這就要求對電源有智能檢測和實時的監控，以便及時處理斷電事故，保障設備正常運行。而在實際應用中，為了確保有足夠的時間搶修斷電線路，通常在設備供電中采用多路供電，形成一主用、二備用、三應急的構架。因此，在多路斷電線路中實時檢測斷電線路并進行報警已經成為及時恢復正常供電的關鍵。本文提出基于改進型的鍵盤掃描算法，通過設計相關檢測硬件電路和監控軟件，對多路供電系統進行智能檢測報警和遠程監控。

1 系統結構
本系統已在民航汕頭空管站信標臺機房投入使用，下面以其為例簡述設計基本結構。
系統硬件部分主要由檢測硬件電路、AT89C51單片機及其相關組件和PC機組成。軟件部分為斷電信號的鍵盤編碼、鍵盤掃描算法的改進和PC機監控軟件的設計。具體實現是通過檢測電路發送斷電信號給單片機，單片機通過鍵盤掃描算法得出斷電線路對應的鍵盤碼，PC監控軟件則通過串口通信將單片機送來不同的鍵碼給予相關的報警處理，如圖1所示。

在信標臺機房中，共有市電輸入1、市電輸入2和油機電輸入3路供電，平時正常狀況為2路市電互為主備用，油機待機不發電(2路市電皆斷電時，油機啟動發電應急)。因此有以下4種供電狀態：
(1)正常情況，2路市電供電，油機待機；
(2)只有一路市電供電，另一路市電故障，油機待機；
(3)2路市電都發生故障，油機啟動發電；
(4)2路市電都發生故障，油機未啟動。

對于以上4種狀態，A狀態可設為監控系統初始狀態，其余共有4種斷電狀態(B狀態有2種情況)。分別對其進行鍵盤編碼，使每一種斷電狀態都有惟一的鍵碼與之對應，電路設計采用2×4的鍵盤，硬件電路如圖2所示。通過鍵碼識別，PC機上的監控軟件可以實時判斷斷電線路提出報警。

2 系統設計
2．1 硬件設計
如圖2所示，電路采用光電耦合器進行強電隔離，起到防雷作用，并將模擬信號轉換成數字信號，實現A／D轉換。輸入的220 V交流電經整流二極管D1整流、電容C1濾波后，形成直流電。
電流分成兩路，一路經R1限流電阻使指示燈LED發光；另一路經R2限流后送入光電耦合器4N25，點亮內部的發光二極管，使光敏晶體管導通，在光電耦合器的4腳得到一個高電平。當輸入的220 V交流電斷電時，光電耦合器輸入端電壓消失，發光二極管熄滅，光敏晶體管截止，4腳得到一個低電平，經過相關的邏輯電路處理后，控制繼電器吸合(繼電器代替了鍵盤按鈕)。從而實現了把斷電信號模擬成鍵盤按下的狀態，方便下一步處理。
2．2 單片機改進型鍵盤掃描算法
對于多路供電的情況，可以通過對線路斷電信號進行鍵盤編碼，從而使識別多路斷電成為可能。由于電路對報警實時性和準確性的要求，采用了改進型的鍵盤掃描算法。實驗證明，該算法在系統的應用中有很好的效果。實時檢測斷電信號是系統準確性的一項重要指標，由于傳統鍵盤掃描算法在抖動算法調用的同時會屏蔽掉中斷，因此有必要對鍵盤掃描算法進行改進。
算法改進主要分成3步：首先在中斷運行程序中設置中斷變量，記錄運行次數。判斷中斷執行次數是否符合延時時間，然后再判斷鍵盤是否按下(也就是斷電信號是否真實)。其次，每次調用鍵盤掃描分析程序均需經過10 ms同步，當第1次檢測到按鍵時僅設置一個標志，第2次檢測到按鍵時(與第一次檢測到按鍵相隔10 ms)再進行鍵分析，實現報警準確性的同時，提高系統的實時性。最后，系統根據不同的狀態對信號進行編碼，三路電路由于有4種不同的狀態而編成4個統一獨立的鍵碼，減少了鍵碼分析的復雜性，提高系統的實時性。
2．3 基于VC++6．0的監控軟件設計
在VC++6．0平臺上設計監控軟件。該軟件主要由系統設置、運行狀況和狀態顯示3部分組成，界面簡潔方便監控。系統設置了對系統狀態顯示復位的功能、選擇通信串口的功能以及通信測試的功能。
通信測試主要用于日常維護，對于本系統來說，單片機與PC機的通信鏈路至關重要，通過日常維護的通信測試可以減少系統下線未報警的風險。在運行狀況模塊中，監控軟件提供了兩路市電運行報告和油機的狀態報告，如圖3所示。

狀態顯示可以智能地顯示出斷電線路，實現現場無人監管、遠程監控，如圖4所示。

3 結語
本文提出基于改進型鍵盤掃描算法的多路電源斷電報警系統設計，利用鍵盤掃描算法的簡潔可行性，對多路斷電線路信號進行鍵盤編碼，終端監控報警軟件通過斷電信號的對應鍵盤碼進行識別，斷電線路提出報警。該系統簡化了一般電源斷電報警系統，在實際應用中，系統實現簡單，識別斷電時間為μs級，報警準確，目前已投入實際使用。