CN104793042A - 一种串行的信号检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串行的信号检测系统及检测方法，本方案使用两种电路，检测电路A和动作电路B，检测电路A位于串行线路首端，检测线路上动作电路B的数量和动作电路B的动作位置；动作电路B路沿线路串行连接，当线路中某个动作电路B动作，该动作电路B将切断后续与串行线路的连接。检测电路A计算正常状态下线路上所有动作电路B消耗的电流，当有动作电路B动作时，线路上电流消耗小于正常状态下的电流消耗，并有一定的关系，检测电路A据此计算串行线路上动作电路B动作的位置。本方案线路简单，工作可靠，实现了简便的线路动作检测和定位。

Description

一种串行的信号检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及串行信号的检测技术。

背景技术

目前常用的数字量检测方法主要有两种：

一种是通过一对一的硬接线方式读取被检测设备的数字量信号；

另一种是使用有线通信方式(比如现场总线等)传输被检测设备的数字量信号。

这两种方法各自存在一定缺点，第一种方法当被检测的信号较多时，检测设备需要有较多的输入端口和较多数量的传输导线，且可靠的传输距离有限。第二种方法可以传输很多信号，但是如果需要传输的信号较简单时，使用这种方法的成本相对过高，且需要被检测设备也具有有线通信的功能。

发明内容

针对现有数字量检测方案所存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种简便、可靠、低成本且抗干扰能力强的串行信号检测系统。

本发明的目的之二在于提供一种基于上述串行信号检测系统进行的检测方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

针对目的1：一种串行的信号检测系统，所述检测系统包括串行线路，其还包括一个检测电路以及至少一个动作电路，所述串行线路由两条线路构成，所述动作电路依次串设在串行线路上，且动作时切断后续与串行线路的连接，所述检测电路设置在串行线路的首端，根据动作电路动作时，串行线路上电流消耗的变化来检测串行线路上动作电路的数量和动作位置。

优选的，所述检测电路包括：

电源，所述电源给全部串行线路及与线路保持串行连接的动作电路供电；

测量电路，所述测量电路实时测量电源输出给串行线路上的电流；

计算判断电路，所述计算判断电路对测量电路测得的输出电流值进行计量和逻辑判断。

进一步的，所述计算判断电路包括单片机、A/D转换元件，所述A/D转换元件将测量电路测得的输出电流值转换为对应的数字量信号，并传至单片机；所述单片机将该电流值与线路正常状态下的电流值进行比较，据此进行逻辑判断。

优选的，所述动作电路包括至少两个独立的恒流源以及至少两个独立开关：常闭开关和常开开关，所述两个独立恒流源用于控制动作电路的消耗电流，且其中一恒流源受控于常开开关；所述常闭开关用于动作电路断开与动作电路连接的串行线路的前级与后级。

进一步的，所述常开开关在动作电路处于串行线路最末端时闭合，接通相应的恒流源。

针对目的2：一种串行的信号检测方法，所述检测方法基于上述的串行的信号检测系统，由检测电路根据串行线路上动作电路动作时，串行线路上消耗的电流变化来检测串行线路上动作电路B的数量和动作位置。

优选的，所述检测方法通过检测电路实时测量串行线路上所有动作电路消耗的电流，并与正常状态下串行线路上消耗的电流进行比较；检测电路据此判断出串行线路上动作电路动作的位置。

优选的，当串行线路上某动作电路检测到动作信号后，控制其内常闭开关断开与该动作电路连接的串行线路的前级与后级，此时串行线路上消耗的电流小于正常状态下消耗的电流，并有一定的数量关系，检测电路据此判断出串行线路上动作电路动作的位置。

优选的，检测电路将实时检测到的串行线路上的电流值与串行线路正常状态下的电流值进行比较，当该电流值处于相应阈值范围时，则判断串行线路上后续电路产生了动作，再根据该电流值的具体数值，除以单个动作电路的正常电流值，据此确定发生动作的动作电路的位置。

本发明提供的方案能够利用两根线路，实现串行的信号检测和定位，整个方案线路简单，工作可靠，实现了简便的线路动作检测和定位。

同时，本方案可以避免硬接线方式检测数字量信号时导线过多、可靠性下降的问题，也可以避免使用有线通信方式检测数字量信号时，通信接点成本过高的问题。还能避免当串行线路过长引起的浪涌、EMC、EMI等问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中信号检测系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明提供的串行的信号检测系统，由检测电路A和依次串设在串行线路上的若干个动作电路B配合形成，通过将串行线路上连接的若干个动作电路B的各个动作信息依次读入到检测电路之中，从而完成对信号的检测，整个方案简便、可靠、低成本且抗干扰能力强。

本系统中串行线路仅使用两条线路组成，该本串行线路既为沿线的动作电路B提供电源，也用于信号的检测。

若干个动作电路B依次串联连接在串行线路中间，且动作时将切断后续与串行线路的连接。检测电路A设置在串行线路的首端，实时测量串行线路上所有动作电路消耗的电流，并根据动作电路动作时，串行线路上消耗的电流变化来检测串行线路上动作电路B的数量和动作位置。

在本方案中，检测电路A通过实时测量串行线路上所有动作电路消耗的电流，并与正常状态下串行线路上消耗的电流进行比较，以此来确定动作电路动作时，串行线路上消耗的电流变化；再者串行线路上有动作电路B动作时，线路上消耗的电流小于正常状态下串行线路上消耗的电流，且两者之间有一定的数量关系，检测电路A据此可判断出串行线路上动作电路B动作的位置。

在具体实现时，本方案中的检测电路A包含：一个给全部串行线路及与线路保持串行连接的动作电路B供电的电源、一个实时测量该电源输出给串行线路上的电流的测量电路、一个对该输出电流值进行计量和逻辑判断的计算判断电路。

其中，检测电路A中的测量电路采用电流测量元件，实时检测电源输出给串行线路上的电流。

而计算判断电路由A/D转换元件和单片机配合形成，A/D转换元件将电流测量元件检测到的电流转换为数字量信号，并传至单片机。单片机将该电流值与线路正常状态下的电流值进行比较，当该电流值处于特定范围(即相应的阈值，该阈值根据实际情况而定)时，则判断后续电路产生了动作；再根据该电流值的具体数值，除以单个动作电路B的正常电流值，则可以计算动作电路B的位置。

而本方案中的动作电路B中包含两个独立的恒流源S1与S2，以及两个独立的开关：常闭开关K1和常开开关K2。动作电路B通过常闭开关K1串接在串行线路上，常闭开关K1的两端分别连接前级与后级动作电路；当动作电路B检测到动作信号后，控制常闭开关K1断开与动作电路B连接的串行线路的前级与后级。

动作电路B中的恒流源S1与S2用于控制动作电路B工作在线路中间时，消耗的电流。恒流源S1直接连接于常闭开关K1的一端，S2通过常开开关K2连接于常闭开关K1的另一端。特别地，当动作电路B位于整个串行线路的最末端时，动作电路B将常开开关K2闭合，使恒流源S2接通。

同时，在动作电路B内部还包含单片机或分立元件组成的逻辑电路，来控制动作电路B的功能逻辑，如控制常闭开关K1和常开开关K2开闭状态。

据此构成的检测系统运行时，串行线路中间串行连接的动作电路B中，由恒流源S1控制动作电路B工作在线路中间时，消耗的电流；位于串行线路最末端的动作电路B由恒流源S1、S2控制动作电路B消耗的电流。

位于串行线路首端的检测电路A，通过其内的电源给全部串行线路及与线路保持串行连接的B电路供电，同时由电流测量元件测量正常状态下串行线路上消耗的电流以及实时检测电源输出给串行线路上的电流，同时将检测到的电流值传至A/D转换元件，A/D转换元件将电流测量元件检测到的电流转换为数字量信号，并传至单片机，单片机据此进行逻辑计算确定发生动作的动作电路B的位置。

当串行线路上某动作电路B检测到动作信号后，其内的逻辑电路控制常闭开关断开与该动作电路连接的串行线路的前级与后级，该动作电路B的后级电路将无法将信号通过串行线路传至检测电路A，也无法获得检测电路A输出的电流，此时串行线路上消耗的电流小于正常状态下消耗的电流，并有一定的数量关系。

检测电路A中电流测量元件测量此时串行线路上消耗的电流，传至A/D转换元件，A/D转换元件将电流测量元件检测到的电流转换为数字量信号，并传至单片机；单片机将该电流值与线路正常状态下的电流值进行比较，当该电流值处于特定范围时，则判断后续电路产生了动作，再根据该电流值的具体数值，除以单个动作电路B的正常电流值，则可以计算发生动作的动作电路B的位置。

以下通过一具体实例来进一步的说明本方案：

如图1所示，本实施例中使用二种电路，分别是检测电路A和动作电路B，这二种电路通过串行线路连接，检测电路A位于串行线路的前端。

动作电路B工作在线路中间时，其消耗的电流由S1控制，若单个动作电路B消耗的电流为I_B1；当动作电路B工作在线路的最末端时，其消耗的电流由S1与S2共同控制，此时该动作电路B消耗的电流为I_B1+I_B2。

检测电路A提供串行线路上所有动作电路B的电源，将所有动作电路B正常工作时的电流记为I_ALL。

一般地，当线路上共有N个动作电路B时，此时电路上正常工作时消耗的总电流为I＝N*I_B1+I_B2。当线路中第X个动作电路B动作时，线路上的电流消耗为I＝X*I_B1。特别地，当位于最末端的动作电路B动作时，线路上消耗的电流为I＝N*I_B1。

检测电路A检测工作电流I，并将I与I_ALL进行比较，当I＜I_ALL，并满足一定的误差要求时，判断出有动作电路B动作。A电路计算I/I_B1，并满足一定的误差要求，就得到动作位置N。

由此可见，整个方案线路简单，工作可靠，实现了简便的线路动作检测和定位。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种串行的信号检测系统，所述检测系统包括串行线路，其特征在于，所述检测系统还包括一个检测电路以及至少一个动作电路，所述串行线路由两条线路构成，所述动作电路依次串设在串行线路上，且动作时切断后续与串行线路的连接，所述检测电路设置在串行线路的首端，根据动作电路动作时，串行线路上电流消耗的变化来检测串行线路上动作电路的数量和动作位置。

2.根据权利要求1所述的一种串行的信号检测系统，其特征在于，所述检测电路包括：

电源，所述电源给全部串行线路及与线路保持串行连接的动作电路供电；

测量电路，所述测量电路实时测量电源输出给串行线路上的电流；

计算判断电路，所述计算判断电路对测量电路测得的输出电流值进行计量和逻辑判断。

3.根据权利要求2所述的一种串行的信号检测系统，其特征在于，所述计算判断电路包括单片机、A/D转换元件，所述A/D转换元件将测量电路测得的输出电流值转换为对应的数字量信号，并传至单片机；所述单片机将该电流值与线路正常状态下的电流值进行比较，据此进行逻辑判断。

4.根据权利要求1所述的一种串行的信号检测系统，其特征在于，所述动作电路包括至少两个独立的恒流源以及至少两个独立开关：常闭开关和常开开关，所述两个独立恒流源用于控制动作电路的消耗电流，且其中一恒流源受控于常开开关；所述常闭开关用于动作电路断开与动作电路连接的串行线路的前级与后级。

5.根据权利要求4所述的一种串行的信号检测系统，其特征在于，所述常开开关在动作电路处于串行线路最末端时闭合，接通相应的恒流源。

6.一种串行的信号检测方法，其特征在于，所述检测方法基于权利要求1-5中任一项的串行的信号检测系统，由检测电路根据串行线路上动作电路动作时，串行线路上消耗的电流变化来检测串行线路上动作电路B的数量和动作位置。

7.根据权利要求6所述的一种串行的信号检测方法，其特征在于，所述检测方法通过检测电路实时测量串行线路上所有动作电路消耗的电流，并与正常状态下串行线路上消耗的电流进行比较；检测电路据此判断出串行线路上动作电路动作的位置。

8.根据权利要求7所述的一种串行的信号检测方法，其特征在于，当串行线路上某动作电路检测到动作信号后，控制其内常闭开关断开与该动作电路连接的串行线路的前级与后级，此时串行线路上消耗的电流小于正常状态下消耗的电流，并有一定的数量关系，检测电路据此判断出串行线路上动作电路动作的位置。

9.根据权利要求7所述的一种串行的信号检测方法，其特征在于，检测电路将实时检测到的串行线路上的电流值与串行线路正常状态下的电流值进行比较，当该电流值处于相应阈值范围时，则判断串行线路上后续电路产生了动作，再根据该电流值的具体数值，除以单个动作电路的正常电流值，据此确定发生动作的动作电路的位置。