-48V直流电源柜，广泛应用于通信电力金融等机房，为其中用户计算机等设备提供电源动力。在这些使用场合，要求提供可靠的电源，即使是电源出现故障，也要做到及时发现，立即处理。
为提高供电的可靠性，一种措施就是采用冗余供电，即采用两路-48V，同时给一个设备供电，即使其中一路供电出现故障，也不影响使用设备的正常运行。在本直流电源列头柜里，即分成A、B两路，每路又分成32个支路，一共是64个支路。与此相对应，开关量监测单元也分成相应的64个支路的监测，当监测到某个或某些支路供电不正常时，如原来是接通状态的，无故改变为断开的状态了，即在现场发出声光报警信号，提醒现场工作人员及时处理。或通过485总线或网络，将报警信号发送到远端控制中心。
当整个直流列头柜系统接好线正常使用后，要按下开关量监测单元面板上的采集按钮3秒钟以上，使得开关量监测单元能记录下系统正常使用时的初始状态，如那些支路是接通的，其余那些支路是断开的，这将作为下面系统供电发生故障时的判断依据。当监测到某个或某些支路供电不正常时，开关量监测单元将控制继电器，使得外接的报警喇叭和报警灯立即自动接通电源，从而发出报警声音和灯光。
整个直流电源柜的内部框图见下图1：
图1 直流电源柜的内部框图
外表动辄1到 2米的电源柜，看似内部空间很大，其实装满几十路的空气开关和防雷模块和连接导线外，给开关量监测单元留出的安装空间就所剩无几了，因此要求所设计的开关量监测单元尽量小巧，并方便于机柜内安装，故结构设计成导轨安装式的。并且电源列头柜内部支路的个数，往往会根据使用现场的实际情况，做出灵活的配置。因此要求所设计的开关量监测单元，也要能根据实际情况，在使用现场能够做出灵活方便的配置。故开关量监测单元的接口板，以8路为一个单位进行设计，插一块接口板，能监测8路-48V开关量，插两块接口板，能监测16路-48V开关量，以此类推，一共能监测64路-48V开关量。若还需要更多的监测路数，则可以把多个开关量监测单元通过485总线连接起来。
开关量监测单元由三部分组成，一是主控板，二是接插板，三是接口板，分别见下图2、图3、图4。
图 2 接口板
图3 接插板
图 4 主控板的正面和底面
图 5 -48V直流电源柜外观图
图6 64路电源支路通断监测单元
图 7 导轨安装图
下面先介绍接口板部分的设计。
开关量监测单元一共能监测64路-48V的开关量，若每路开关量对应于控制CPU的一个I/O口，那么共需要控制CPU提供64个I/O口，这种直观的选择，会导致控制CPU的成本上升很多，显然是不好的设计选择。为此，这里特别推荐选用8通道模拟多路选择器/多路分配器74HC4051，74HC4051是一款高速CMOS器件，74HC4051引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC4051带有3个数字选择端（S0至S2），1个低有效使能端（E），8个独立输入/输出端（Y0至Y7）和1个公共输入/输出端（Z）。E为低时，8个开关的其中之一将被S0至S2选中（低阻态）。E为高时，所有开关都进入高阻态，直接无视S0至S2。
图 8 74HC4051真值表
下图9是使用74HC4051的电路图。
图 9 74HC4051应用电路图
下面的部分介绍主控板部分的设计。
控制CPU选用市场上目前ST公司主推的4系列中的STM32F401RCT6，相对于以前的103系列，由于采用了新的工艺，性能更高，而价格更低。
嵌入式软件在keil公司的uvision 5开发工具中进行。由于STM32F401RCT6采用了ARM CORTEX-M4处理器内核，为了能在uvision 5开发工具中编译处理此ARM处理器，需要为uvision 5安装相应的MDK-ARM嵌入式软件开发工具。
图 10 安装MDK-ARM嵌入式软件开发工具
同时，为了能识别具体的STM32F401RCT6处理器，还要在uvision 5开发工具中安装STM32F系列PACK包，如Keil.STM32F4xx_DFP.2.3.0.pack。
图 11 安装STM32F系列PACK包
当上述工具安装好后，才能在uvision 5开发工具中进行具体的软件开发调试。
首先要在ST公司开发工具软件“STM32CubeMX”里进行好芯片管脚和系统工作频率的配置，并输出工程文件，在此工程文件的基础上进行应用程序的开发。
图 12 STM32F401RCT6处理器的管脚配置
图 13 STM32F401RCT6处理器的时钟配置
下面图14是STM32F401RCT6处理器控制74HC4051芯片的应用程序截图
图14 STM32F401RCT6处理器控制74HC4051芯片的应用程序
当整个程序编写好了，并通过编译，实现了既定功能后，最终要通过V9-ARM仿真器将编译好的HEX文件下载到实物中去运行。
见下图15，为了使用V9-ARM仿真器，需要安装它的驱动程序。安装好V9-ARM仿真器的驱动程序后，uvision 5开发工具中已识别出通过USB口接入的V9-ARM仿真器。
图15 安装好V9-ARM仿真器的驱动程序
至此，见下图16，就可以通过V9-ARM仿真器将编译好的HEX文件下载到实物中去运行了。
图 16 通过V9-ARM仿真器将编译好的HEX文件下载到实物中
