CN104407526A - 一种智能开关量采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空电子技术类，应用于航空电子技术领域，特别涉及一种智能开关量采集电路，包括顺次连接的信号调理电路、输入信号选择电路、上下拉处理电路、A/D转换器电路以及控制器电路。本发明克服传统开关量采集电路因采集需求改变，硬件电路或配置文件需要随之改变才能完成采集的缺点。其中，采用模拟开关代替传统的比较器进行电路的上下拉控制，操作简单，且易于扩展上下拉电压值，解决了以往用比较器进行上下拉时，上下拉电压值固定的缺点。采集的开关量信号类型改变时，不需要更改硬件电路，节省了产品的研发周期和设计成本，利于集成，节省了印制板的面积。同时接口电路采集时不需要结合配置文件即可完成采集，利于产品的管理。
Description
技术领域
本发明属于航空电子技术类，应用于航空电子技术领域，特别涉及一种智能开关量采集电路。
背景技术
开关量是机载设备状态指示中常用的一种信号，又称为离散量，如飞行参数记录系统中记录的座椅弹射信号、起落架信号、舱门开启信号等都是开关量信号，开关量信号的状态类型主要包括28V/地、28V/悬空、地/悬空等。
传统的开关信号采集接口电路主要有两种：(1)根据需求，设计专用类型的采集接口，这种传统采集方式的缺点是不灵活，特定的电路只能采集需求特定的开关量类型，当前端信号类型发生变化后，需要对电路做相应的修改才能得到正确的采集信号，如图1所示，这种传统的电路可以采集判读到28V/地的两种状态，但当前端接口的采集需求变更为地/开类型时，如图1所示的传统电路就无法识别出这两种状态，因此需要更改硬件电路，由此会带来研制周期的加长和成本的浪费，且每一路开关量通道占用的印制板面积大，不利于集成化，更不符合航空工业领域为减少每一克重量而努力的宗旨。(2)采用可配置的方式进行开关量的采集，即预先将前端要采集的接口类型作为配置文件写入控制器存储起来，然后设计一种通用的采集电路按照配置文件进行各种类型离散量信号的采集，如图2所示，这种采集方式的缺点是采集电路的自适应性差，硬件采集电路必须和配置文件结合起来才能实现开关量信号的采集，不利于产品的管理。
发明内容
发明目的：提供一种智能开关量采集电路，克服传统开关量采集电路因采集需求改变，硬件电路或配置文件需要随之改变才能完成采集的缺点。
技术方案：一种智能开关量采集电路，包括顺次连接的信号调理电路1、输入信号选择电路2、上下拉处理电路3、A/D转换器电路4以及控制器电路5，其中控制器电路5分别与输入信号选择电路2及上下拉处理电路3相连，A/D转换器电路4进行开关量的采集，开关量输入信号经过信号调理电路1进行输入信号的滤波处理，输入信号选择电路2接受控制器电路5的设置选中将要被采集的开 关量信号，输入信号选择电路2的输出端连接至上下拉处理电路3的输入端，上下拉处理电路3的输入端连接到A/D转换器电路4的输入端，通过A/D转换器电路4进行电压的数字量转换，控制器电路5用于控制输入信号选择电路2、上下拉处理电路3和读取A/D转换器电路4中的数据。
信号调理电路1是一个低通滤波器，包括电阻R1和电容C1以及稳压管V1，用于滤除总线上的高频干扰，稳压管V1对输入信号进行稳压保护后端的信号选择电路2。
信号选择电路2包括多选1模拟开关D1，D1的使能端和通道选择端连接至控制器电路5，接受控制器电路5的控制，D1的输出端连接至上下拉处理电路3的输入端。
上下拉处理电路3由2选1的模拟开关D2实现，模拟开关D2的一端连接着输入信号选择电路2的输出，模拟开关D2的另外两端分别通过电阻R2连接着+15V电源和通过电阻R3连接着地，D2的使能端和通道选择端连接至控制器电路5。
A/D转换器电路4包括A/D转换器AD1，对调理后的开关量进行电压采集，AD1的模拟输入接口连接着模拟开关D1的输出端，AD1的数字输出接口连接到控制器电路5的数据总线上，AD1的控制信号连接至控制器电路5的I/O端口上。
控制器电路5包括微控制器D3，D3分别连接模拟开关D1、模拟开关D2以及A/D转换器AD1，D3设置控制模拟开关D1、设置模拟开关D2、设置AD转换器AD1以及读取AD1转换的数字量的功能。
有益效果：本发明克服传统开关量采集电路因采集需求改变，硬件电路或配置文件需要随之改变才能完成采集的缺点。其中，采用模拟开关代替传统的比较器进行电路的上下拉控制，操作简单，且易于扩展上拉或下拉的电压值，解决了以往用比较器进行上拉时，上下拉电压值固定的局限性。采集的接口类型改变时，不需要更改硬件电路，节省了产品的研发周期和设计成本，同时利于集成，节省了印制板的面积。接口电路采集不需要结合配置文件即可完成采集，有利于产品的管理。
附图说明
图1为传统型的固定电路采集开关量电路图；
图2为传统型可配置开关量采集电路电路图；
图3为本发明实施方式的电路原理框图；
图4为本发明实施方式的电路图；
图5为上拉采集时的等效示意图；
图6为下拉采集时的等效示意图；
具体实施方式
本发明提供一种通用的开关量采集电路，其作为信号选择的模拟开关的输入与多路调理后的信号相连，模拟开关的输出分别与上下拉处理电路和A/D转换器的输入端相连，A/D转换器用于采集上下处理后的开关量电压信号，控制器电路作为控制核心分别连接着模拟开关，用于选择输入信号；连着上下拉处理电路，用于信号的上下拉处理；连接着A/D转换器，用于判断识别前端的开关量类型。下面结合附图对本发明做进一步的详细描述，参阅图3至图4。
参阅图3，开关量采集电路由信号调理电路1、输入信号选择电路2、上下拉处理电路3、A/D转换器电路4和控制器电路5组成。工作过程如下：
开关量输入信号经过信号调理电路1进行输入信号的滤波处理，输入信号选择电路2接受控制器电路5的设置选中将要被采集的开关量信号，输入信号选择电路2的输出端连接至上下拉处理电路3的输入端，上下拉处理电路3的输入端连接到A/D转换器电路4的输入端，通过A/D转换器电路4进行电压的数字量转换。控制器电路5用于控制输入信号选择电路2、上下拉处理电路3和读取A/D转换器电路4中的数据。
参阅图4：
信号调理电路1是一个低通滤波器，由电阻R1和电容C1组成，可以滤除总线上的高频干扰，稳压管V1用于对输入信号进行稳压，用于保护后端的信号选择电路2。
开关量输入信号经过信号调理电路1滤波后连接至输入信号选择电路2的输入端，信号选择电路2由一个多选1的模拟开关D1组成，用于实现从前端的多通道开关量输入信号中选择一路进行输出，D1的使能端和通道选择端连接至控制器电路5，接受控制器电路5的控制。
D1的输出端连接至上下拉处理电路3的输入端，上下拉处理电路3是一个2选1的模拟开关D2，D2的单端连接着D1的输出，另外两个端口分别通过电阻 R2连接着+15V电源和通过电阻R3连接着地信号，以实现对输入的开关量信号分别进行上拉和下拉的处理，D2的使能端和通道选择端连接至控制器电路5，接受控制器电路5的控制。
A/D转换器电路4主要由一个A/D转换器AD1构成，主要功能是对调理后的开关量进行电压采集。AD1的模拟输入接口连接着模拟开关D1的输出端，AD1的数字输出接口连接到控制器电路5的数据总线上，AD1的控制信号连接至控制器电路5的I/O端口上。
控制器电路5主要由微控制器D3组成，D3分别连接着模拟开关D1、模拟开关D2以及A/D转换器AD1。D3主要设置控制模拟开关D1、设置模拟开关D2、设置AD转换器AD1以及读取AD1转换的数字量的功能。
当采集第n通道开关量信号时：
控制器电路5设置输入信号选择电路2，选通第n通道开关量信号来进行采集，控制器电路5设置上下拉处理电路3为上拉模式，这时整个采集电路可以等效为图5所示，控制器电路5启动A/D转换电路4进行电压的采集，当电阻R1为150K，电阻R2为750K时，如果图5中A点的电压为2.5V时，可以判断出前端开关量的类型为“地”状态，采集流程结束，否则控制器电路5设置上下拉处理电路3为下拉模式，这时整个采集电路可以等效为图6所示，控制器电路5启动A/D转换电路4进行电压的采集，当电阻R1为150K，电阻R3为750K时，如果图6中A点的电压为0V时，可以推断出前端开关量的类型为“开”状态，否则为“28V”状态。采集流程结束。
Claims (6)
1.一种智能开关量采集电路，其特征在于：包括顺次连接的信号调理电路[1]、输入信号选择电路[2]、上下拉处理电路[3]、A/D转换器电路[4]以及控制器电路[5]，其中控制器电路[5]分别与输入信号选择电路[2]及上下拉处理电路[3]相连，A/D转换器电路[4]进行开关量的采集，开关量输入信号经过信号调理电路[1]进行输入信号的滤波处理，输入信号选择电路[2]接受控制器电路[5]的设置选中将要被采集的开关量信号，输入信号选择电路[2]的输出端连接至上下拉处理电路[3]的输入端，上下拉处理电路[3]的输入端连接到A/D转换器电路[4]的输入端，通过A/D转换器电路[4]进行电压的数字量转换，控制器电路[5]用于控制输入信号选择电路[2]、上下拉处理电路[3]和读取A/D转换器电路[4]中的数据。
2.根据权利要求1所述的一种智能开关量采集电路，其特征在于：信号调理电路[1]是一个低通滤波器，包括电阻R1和电容C1以及稳压管V1，用于滤除总线上的高频干扰，稳压管V1对输入信号进行稳压保护后端的信号选择电路[2]。
3.根据权利要求1所述的一种智能开关量采集电路，其特征在于：信号选择电路[2]包括多选一模拟开关D1，D1的使能端和通道选择端连接至控制器电路[5]，接受控制器电路[5]的控制，D1的输出端连接至上下拉处理电路[3]的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种智能开关量采集电路，其特征在于：上下拉处理电路[3]由2选1的模拟开关D2实现，模拟开关D2的一端连接着输入信号选择电路[2]的输出，模拟开关D2的另外两端分别通过电阻R2连接着+15V电源和通过电阻R3连接着地，D2的使能端和通道选择端连接至控制器电路[5]。
5.根据权利要求1所述的一种智能开关量采集电路，其特征在于：A/D转换器电路[4]包括A/D转换器AD1，对调理后的开关量进行电压采集，AD1的模拟输入接口连接着模拟开关D1的输出端，AD1的数字输出接口连接到控制器电路[5]的数据总线上，AD1的控制信号连接至控制器电路[5]的I/O端口上。
6.根据权利要求1所述的一种智能开关量采集电路，其特征在于：控制器电路[5]包括微控制器D3，D3分别连接模拟开关D1、模拟开关D2以及A/D转换器AD1，D3设置控制模拟开关D1、设置模拟开关D2、设置AD转换器AD1以及读取AD1转换的数字量的功能。
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2014
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