CN104202034B - 一种可循环的多通道选择电路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可循环的多通道选择电路系统，其包括：二进制计数器，用于接收二进制输入信号并根据二进制输入信号循环输出多位选择信号；第一多路复用器，所述第一多路复用器包括多路信号输入口和一路信号输出口，所述第一多路复用器根据选择信号选通一路信号输入口信号从信号输出口输出。本发明通过二进制计数器和多路复用器结合实现了多通道的循环选择，而且可以灵活简单的自由裁剪用户使用的通道数，减少和增加通道只需在电路中做最简单且最少的改动，系统采用纯模拟电路，无需单片机控制，抗干扰能力强，响应速度快，易于维护。本发明可广泛应用于各种多通道切换电路。

Description

一种可循环的多通道选择电路系统

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种多通道选择数据通信。

背景技术

在信号处理过程中，多路信号同时输入，而在同一时刻只能够处理一路信号的情况时有发生，设计一个能够控制多路输入，一路输出的多通道选择电路已成必然。然而，在多通道选择电路的实际应用中经常会出现通道之间往复切换的情况，如何能够简单方便的实现通道之间的自由切换且在不增加过多额外复杂操作的情况下能够实现通道扩展，已经成为多通道选择电路终将面对的问题和未来的发展趋势。

传统的实现方式是通过拨码开关来实现多通道的选通，但是由于拨码开关控制通道切换比较烦琐、不够智能且机械磨损较大、使用寿命短等，很快就被单片机程控多通道选择方式所取代。单片机程控方式通过定时执行扫描按键程序并在相应的I/O口输出电平控制信号，虽然很好的克服了拨码开关的缺陷，但它抗干扰能力较差且在扩展通道的时和调整通道却换顺序功能时，既要修改外围电路，又要修改单片机程序，十分不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可方便选择通道，无需程序控制，方便拓展，可灵活调整通道的可循环的多通道选择电路系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种可循环的多通道选择电路系统，其包括：二进制计数器，用于接收二进制输入信号并根据二进制输入信号循环输出多位选择信号；第一多路复用器，所述第一多路复用器包括多路信号输入口和一路信号输出口，所述第一多路复用器根据选择信号选通一路信号输入口信号从信号输出口输出。

优选的，其还包括按键和防抖电路，所述按键通过防抖电路为二进制计数器提供二进制输入信号。

优选的，所述防抖电路包括：第一或非门，所述第一或非门的第一输入脚通过按键连接电源，第二输入脚依次通过第二电阻和第一电阻接地，所述第一或非门的输出端输出二进制输入信号到二进制计数器；和第二或非门，所述第二或非门的第一输入端和第二输入端分别连接到第一或非门的输出端，所述第二或非门的输出端通过第一电容连接到第一电阻和第二电阻之间的节点。

优选的，其还包括上电复位电路，所述上电复位电路包括：第三或非门，所述第三或非门的第一输入端通过第二电容连接到电源，第二输入端通过第五电阻接地；和第四或非门，所述第四或非门的第一输入端和第二输入端分别连接到第三或非门的输出端，所述第四或非门的输出端连接到第一多路复用器的复位端。

优选的，所述二进制计数器包括：第一计数器，所述第一计数器的输入端接收二进制输入信号；第二计数器，所述第二计数器的输入端连接到第一计数器的输出端，所述第二计数器的输出端输出多位选择信号。

优选的，其还包括第二多路复用器，所述第二多路复用器的输入端接收选择信号，所述第二多路复用器的多个输出端分别连接有LED灯，使得LED灯用于指示选择信号选择的通道。

优选的，所述第二多路复用器的最后一个输出端输出信号驱动第一多路复用器复位。

优选的，其特征在于，所述二进制计数器为CD4001BCM芯片，所述第一多路复用器为HCF4520芯片。

本发明的有益效果是：

本发明通过二进制计数器和多路复用器结合实现了多通道的循环选择，而且可以灵活简单的自由裁剪用户使用的通道数，减少和增加通道只需在电路中做最简单且最少的改动，系统采用纯模拟电路，无需单片机控制，抗干扰能力强，响应速度快，易于维护，充分的解决了单片机程控带来的硬件和软件都需要修改和调试的烦琐和不便。

此外，本发明通过多个或非门的逻辑关系连接，实现了一个按键通道循环切换功能、上电自动通道复位功能、按键去抖功能；轻松控制通道切换、灵活自如、简单且节约资源。

本发明可广泛应用于各种多通道切换电路。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种实施例的电路原理图；

图2是本发明CD4001BCM芯片内部或非门逻辑图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明的一种可循环的多通道选择电路，包括+12V和-12V电源，回弹式开关S1,具有四个双输入或非门的CD4001BCM芯片，具有两个计数器的二进制计数器HCF4520芯片，两个单路八通道多路复用器CD4051BCM和ADG408BR以及其他外围元件。该实施例中，ADG408BR芯片作为第一多路复用器，CD4051BCM芯片作为第二多路复用器。

如图2所示，CD4001BCM芯片上的1至6及8至13脚分别对应于：

1脚：第一或非门的第二输入端；

2脚：第一或非门的第一输入端；

3脚：第一或非门的输出端；

4脚：第二或非门的输出端；

5脚：第二或非门的第一输入端；

6脚：第二或非门的第二输入端；

8脚：第三或非门的第二输入端；

9脚：第三或非门的第一输入端；

10脚：第三或非门的输出端；

11脚：第四或非门的输出端；

12脚：第四或非门的第一输入端；

13脚：第四或非门的第二输入端。

在图1中，回弹式按键开关S1一端接+12V电源，另一端与下拉电阻R3相连，并接到CD4001BCM芯片的2脚；第一电阻R1和第二R2串联，电阻R1的另一端接地，R2的另一端接到CD4001BCM芯片的1脚；电容C1的一端接R1，另一端接CD4001BCM芯片的4脚；CD4001BCM芯片3、5、6脚同时接到芯片HCF4520的CLOCK B引脚（CLOCK B引脚用于接收来自CD4001BCM芯片3脚发出的二进制输入信号）；CD4001BCM芯片10,12,13脚相互连接；第五电阻R5一端接HCF4520芯片的8脚，另一端接地；第二电容C2一端上拉接+12V电源，另一端接CD4001BCM芯片9脚和第四电阻R4，第四电阻R4另一端下拉接地。CD4001BCM芯片的11脚和HCF4520芯片的RESET A引脚（即第一多路复用器的复位端）相连。CD4001BCM的8脚和CD4051BCM芯片的7脚相连，用于驱动第一多路复用器复位。第六电阻R6的一端接HCF4520芯片的Q1B和CLOCK A引脚，另一端接第三电容C3和RESET B引脚；电容C3一端接地，另一端接RESET B引脚。Q4B、Q3B、Q2B和Q4A引脚悬空。CD4051BCM芯片的A,B,C引脚分别与HCF4520芯片的Q1A,Q2A,Q3A引脚相连（A,B,C引脚为第二复用器的输入端，Q1A,Q2A,Q3A引脚为二进制计数器的输出端）。第七电阻R7一端接+12V电源，另一端接CD4051BCM芯片的Out/In引脚；INH引脚和Vss引脚接地。CD4051BCM芯片的0~6七个引脚分别接发光二极管D1~D7。

ADG408BR芯片的A2，A1，A0脚（第一多路复用器的输入端）分别与CD4001BCM芯片Q3A,Q2A,Q1A相连接。signal1~signal7为信号源，分别输入到S1~S7脚（即第一多路复用器的多路信号输入口）。D引脚为第一多路复用器的信号输出口，第一多路复用器选通的信号源后，从D引脚输出signal1~signal7的其中一个信号。

下面详细描述可循环多通道选电路系统的工作原理：

1、上电自动通道复位功能的实现原理

上电瞬间，由于第二电容C2电压不能突变会使第二电容C2两边的电位相同，使得CD4001BCM的第9脚为高电平。如图2所示，经过第三或非门的逻辑运算，使得CD4001BCM芯片的第11脚输出高电平到HCF4520芯片的RESET A脚，由于HCF4520芯片RESETA脚是高电平复位，必将使得HCF4520芯片在上电瞬间立刻复位，致使Q1A,Q2A,Q3A引脚均输出了低电平（即输出编码000）。而CD4051BCM和ADG408BR芯片可以根据Q1A,Q2A,Q3A输出的8种可能的逻辑电平（即8种编码000~111）来选通相应的第S1~S7信号通道(即signal1~signal7信号源被选通)。例如，当上电瞬间Q1A,Q2A,Q3A均输出低电平（即输出编码000），选择CD4051BCM芯片标注为0通道输出高电平，而其他标注为1~7通道均输出低电平，进而驱动发光二极管D1点亮，同时也使得ADG408BR芯片的选通S1信号通道通过唯一的信号输出口D脚输出（即signal1信号源被选通）。随时间推移，电源负极（地级）通过电阻R4对电容C2放电，放完电时，RESETA输出低电平。

2、按键S1带有去抖功能实现原理

按下按键S1前，CD4001BCM芯片的第1脚和第二脚都输入低电平。当按下按键S1瞬间，CD4001BCM芯片的第2脚输入高电平，如图2所示，根据第一或非门的逻辑运算，CD4001BCM芯片的第3脚输出高电平，进而CD4001BCM芯片的第4脚通过第二或非门的运算，输出高电平给第一电容C1充电，由于第一电容C1电压不能突变会使第一电容C1两边的电位相同，致使CD4001BCM芯片的第1脚维持高电平，不管按键S1是否出现抖动，芯片的第3脚都会维持按键S1按下时输出的低电平状态一段时间，直到第一电容C1的电量通过第一电阻R1放完，CD4001BCM芯片的第3管脚的输出电平才受到按键S1是否松开或者再次按下的影响，最终来实现按键S1的去抖动功能。

3、单按键便捷的控制多通道循环切换

由于按键S1松开和按下导致的CD4001BCM芯片的3脚输出高低电平变化的脉冲信号传递到HCF4520芯片的CLOCK B脚，HCF4520芯片在CLOCK B脚输入的脉冲信号的上升沿触发使HCF4520芯片的Q1B,Q2B,Q3B脚电平发生变化，从而产生相应的逻辑编码（000~111）。

如图1所示，本实施例通过第六电阻R6和第三电容C3组成的电路把HCF4520芯片Q1B脚输出的高低电平变化进行了进一步调理后作为HCF4520芯片CLOCK A脚的脉冲信号输入，调理后的脉冲信号可以起到与按键S1按下和松开导致的CD4001BCM芯片的3脚输出高低电平变化的脉冲信号的高低电平变化趋势一致（即处理后的脉冲信号的高低电平变化周期比直接通过按键产生的脉冲信号高低电平变化的周期略小，完全落入按键产生的脉冲信号的周期内，这样保证了HCF4520芯片CLOCK A脚输入的脉冲信号的高低电平变化与按键S1按下和松开的步调完全一致），这样处理的原因是为了起到对按键按下和松开产生的脉冲信号的缓冲作用和去除按键松开和闭合所产生的脉冲信号的毛刺以及按键抖动等因素对按键产生脉冲信号的影响。

HCF4520芯片Q1B脚输出的并通过调理后的脉冲信号输入到HCF4520芯片CLOCK A脚后，HCF4520芯片的Q1A,Q2A,Q3A会根据CLOCK A电平的变化输出相应的逻辑编码（000~111）并输入到CD4051BCM芯片和ADG408BR芯片的三个编码地址接收引脚上。CD4051BCM芯片会根据自身三个编码地址接收引脚（C、B、A）接收到的编码信息（000~111）来控制选择标注为0~7通道中哪一个通道输出高电平，进而驱动LED灯D1~D7点亮（000编码对应标注为0通道为高电平，驱动D1灯点亮）。当CD4051BCM芯片的三个编码地址接收引脚（C、B、A）接收到的编码信息为111的时候，将会控制CD4051BCM芯片标注为7的通道引输出高电平，而CD4051BCM芯片的标注为7的通道被输入到CD4001BCM芯片的第8脚，经过CD4001BCM的第三或非门和第四或非门的逻辑运算输出高点平到HCF4520芯片的RESET A引脚，从而引发HCF4520芯片复位，使得Q1A,Q2A,Q3A全部输出低电平（即编码000），实现了从二进制计数器输出000->111->000的编码自动循环，进而形成ADG408BR芯片信号通道从S1->S7->S1的循环选通（即信号源signal1->signal7-> signal1的循环选通），与ADG408BR芯片循环选通的信号通道相对应的信号选通指示灯也通过CD4051BCM芯片接受到与ADG408BR芯片相同的编码信息而对应的驱动相应的发光二极管指示灯点亮，实现D1->D7->D1与S1->S7->S1匹配循环。

本发明通过二进制计数器和多路复用器结合实现了多通道的循环选择，而且可以灵活简单的自由裁剪用户使用的通道数，减少和增加通道只需在电路中做最简单且最少的改动，系统采用纯模拟电路，无需单片机控制，抗干扰能力强，响应速度快，易于维护，充分的解决了单片机程控带来的硬件和软件都需要修改和调试的烦琐和不便。

此外，本发明通过多个或非门的逻辑关系连接，实现了一个按键通道循环切换功能、上电自动通道复位功能、按键去抖功能；轻松控制通道切换、灵活自如、简单且节约资源。

本发明可广泛应用于各种多通道切换电路。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种可循环的多通道选择电路系统，其特征在于，其包括：

二进制计数器，用于接收二进制输入信号并根据二进制输入信号循环输出多位选择信号；

第一多路复用器，所述第一多路复用器包括多路信号输入口和一路信号输出口，所述第一多路复用器根据选择信号选通一路信号输入口信号从信号输出口输出；

其还包括按键和防抖电路，所述按键通过防抖电路为二进制计数器提供二进制输入信号；

所述防抖电路包括：

第一或非门，所述第一或非门的第一输入脚通过按键连接电源，第二输入脚依次通过第二电阻和第一电阻接地，所述第一或非门的输出端输出二进制输入信号到二进制计数器；和

第二或非门，所述第二或非门的第一输入端和第二输入端分别连接到第一或非门的输出端，所述第二或非门的输出端通过第一电容连接到第一电阻和第二电阻之间的节点；

其还包括上电复位电路，所述上电复位电路包括：

第三或非门，所述第三或非门的第一输入端通过第二电容连接到电源，第二输入端通过第五电阻接地；和

第四或非门，所述第四或非门的第一输入端和第二输入端分别连接到第三或非门的输出端，所述第四或非门的输出端连接到第一多路复用器的复位端；

所述二进制计数器包括：

第一计数器，所述第一计数器的输入端接收二进制输入信号；

第二计数器，所述第二计数器的输入端连接到第一计数器的输出端，所述第二计数器的输出端输出多位选择信号；

所述多通道选择电路系统还包括第二多路复用器，所述第二多路复用器的输入端接收选择信号，所述第二多路复用器的最后一个输出端输出信号驱动第一多路复用器复位。

2.根据权利要求1所述的一种可循环的多通道选择电路系统，其特征在于，所述第二多路复用器的多个输出端分别连接有发光二极管，使得发光二极管用于指示选择信号选择的通道。

3.根据权利要求1或2所述的一种可循环的多通道选择电路系统，其特征在于，所述二进制计数器为CD4001BCM芯片，所述第一多路复用器为HCF4520芯片。