CN104808561A - 多态开关状态采集装置及方法 - Google Patents

多态开关状态采集装置及方法 Download PDF

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CN104808561A CN201510201833.9A CN201510201833A CN104808561A CN 104808561 A CN104808561 A CN 104808561A CN 201510201833 A CN201510201833 A CN 201510201833A CN 104808561 A CN104808561 A CN 104808561A
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Abstract

多态开关状态采集装置及方法，属于多态开关状态采集技术领域。本发明解决了现有技术中需要更改硬件电路才能获得多态开关状态的问题。本发明所述的多态开关状态采集系统及方法摒弃了现有状态识别中需要更改硬件电路才能够获得多态开关状态的固有思路，而是通过固定的电路与软件的配合直接对多态开关量信号进行判断获得多态开关状态。在实际应用时，本发明的方法可以通过软件实现，现有技术中软件可以通过CAN总线进行在线更改，不仅减少了工作量，简化了过程。相对于更改电路、修改软件程序更方便、且更能保证采集过程的准确率。本发明适用于对电路的开路或短路进行诊断；还适用于各种需要采集开关状态领域。

Description

多态开关状态采集装置及方法
技术领域
本发明属于多态开关状态采集技术领域。
背景技术
在多态开关的状态采集领域中，可能涉及到两种组合的四种状态，即：组合一：高电平有效，低电平或悬空无效；组合二：低电平有效，高电平或悬空无效。
现有的状态识别方法中多数采用CPU进行识别，但是由于普通CPU的IO口只能识别两态开关量，想要获得多态开关状态就需要更改硬件电路来实现。进而多出了大量的工作，造成了采集过程的繁琐。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中，需要更改硬件电路才能获得多态开关状态的问题，现提供多态开关状态采集装置及方法。
多态开关状态采集装置包括：CPU、二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集装置的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为采样端与CPU的采样信号输入端连接，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为控制信号输入端与CPU的检测信号输出端连接，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
CPU中嵌有多态开关量信号判断单元，用于判定开关量输入端的多态开关的状态。
上述多态开关量信号判断单元包括：
控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元；
采集采样信号输入端输入信号的采样信号采集子单元；
判断多态开关状态的判断子单元。控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元进一步包括以下模块：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出高电平信号的高电平输出单元；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出低电平信号的低电平输出单元。
上述判断多态开关状态的判断子单元进一步包括以下模块：
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的模块。
多态开关状态采集方法，该方法基于下述多态开关状态采集电路实现，所述电路包括：二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集电路的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为多态开关状态采集电路的采样端，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为多态开关状态采集电路的控制信号输入端，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
多态开关状态采集方法包括：
向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送步骤；
采集采样端输入信号的采样信号采集子步骤；
判断多态开关状态的判断步骤。
向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送子步骤进一步包括以下步骤：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送高电平信号的高电平输出步骤；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送低电平信号的低电平输出步骤。
上述判断多态开关状态的判断子步骤进一步包括以下步骤：
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送发出低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的步骤。
本发明所述的多态开关状态采集装置及方法，摒弃了现有多态开关状态识别方法中需要更改硬件电路才能够获得开关状态的固有思路，而是通过固定的电路，即：本发明的多态开关状态采集装置实现，在开关状态采集过程中，通过软件与该多态开关状态采集装置配合，就能够获得多态开关的多种状态。
在实际应用时，本发明所述的多态开关状态采集方法可以通过软件实现。现有技术中，软件是可以通过CAN总线实现对软件的在线更改的，因此不仅减少了工作量，还简化了过程。而且相对于更改电路，修改软件程序更能快捷、并且更够保证采集过程的准确率。
本发明不但适用于利用CPU采集各种多态开关状态的技术领域，还适用于对电路的开路或短路进行诊断。
附图说明
图1为具体实施方式一中所述多态开关状态采集装置的电路原理示意图；
图2为具体实施例一所述的多态开关状态采集方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的多态开关状态采集装置包括：CPU、二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集装置的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为采样端与CPU的采样信号输入端连接，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为控制信号输入端与CPU的检测信号输出端连接，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
CPU中嵌有多态开关量信号判断单元，用于判定开关量输入端的多态开关的状态。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的多态开关状态采集装置作进一步说明，本实施方式中，所述多态开关量信号判断单元包括：
控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元；
采集采样信号输入端输入信号的采样信号采集子单元；
判断多态开关状态的判断子单元。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的多态开关状态采集装置作进一步说明，本实施方式中，控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元进一步包括以下模块：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出高电平信号的高电平输出单元；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出低电平信号的低电平输出单元。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式二所述的多态开关状态采集装置作进一步说明，本实施方式中，所述判断多态开关状态的判断子单元进一步包括以下模块：
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的模块。
具体实施方式五：本实施方式所述的多态开关状态采集方法，该方法基于下述多态开关状态采集电路实现，所述电路包括：二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集电路的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为多态开关状态采集电路的采样端，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为多态开关状态采集电路的控制信号输入端，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
多态开关状态采集方法包括：
向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送步骤；
采集采样端输入信号的采样信号采集子步骤；
判断多态开关状态的判断步骤。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的多态开关状态采集方法作进一步说明，本实施方式中，向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送子步骤进一步包括以下步骤：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送高电平信号的高电平输出步骤；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送低电平信号的低电平输出步骤。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式五所述的多态开关状态采集方法作进一步说明，本实施方式中，所述判断多态开关状态的判断子步骤进一步包括以下步骤：
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送发出低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的步骤。
具体实施例一：参照图2具体说明本实施例，本实施方式所述的多态开关状态采集方法是基于下述多态开关状态采集电路实现的，所述电路包括：二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集电路的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为多态开关状态采集电路的采样端，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为多态开关状态采集电路的控制信号输入端，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
多态开关状态采集方法为：
步骤一：将高电平有效，低电平或悬空无效的开关量信号类型标志为0，将低电平有效，高电平或悬空无效的开关量信号类型标志为1；
步骤二：判断开关量信号类型的标志是否为1，是则执行步骤三，否则执行步骤四；
步骤三：保持控制信号输入端电压为0V，然后执行步骤五；
步骤四：保持控制信号输入端电压为5V，然后执行步骤六；
步骤五：采集并判断采样端的电压信号是否为高电平，是，则多态开关状态为低电平，否，则多态开关状态为高电平或悬空；
步骤六：采集并判断采样端的电压信号是否为高电平，是，则多态开关状态为低电平或悬空，否，则多态开关状态为高电平。
原理：
将二极管RD1和二极管RD3的公共节点设为A节点，
将二极管RD1、电阻R1、二极管RD2和三极管KT1的公共节点设为B节点，
将二极管RD2、二极管RD3和电阻R4的公共节点设为C节点，
将电阻R4、电阻R5和三极管KT2的公共节点设为D节点，
将三极管KT2和电阻R6的公共节点设为E节点,
将电阻R2的另一端设为F端；
电阻R1的另一端接24V电源，电阻R6的另一端接5V电源；
当开关量信号类型标志为0时：
控制F端为5V，三极管KT1导通，B节点电压接近于0；
当开关量输入端A节点为高电平时，电流通过二极管RD3到达C节点，使三极管KT2导通，E节点电压为0，采样端采集电压信号为低电平；
当开关量输入端A节点为低电平或悬空时，D节点电压为0，三极管KT2截止，E节点电压为5V，采样端采集电压信号为高电平。
当开关量信号类型标志为1时：
控制F端为0V，三极管KT1截止，B节点电压接近于24V；
当开关量输入端A节点为低电平时，B节点电压被拉低为A节点电压+0.7V，D节点电压为0，使三极管KT2截止，E节点电压为5V，采样端采集电压信号为高电平；
当开关量输入端A节点为高电平或悬空时，电阻R4与电阻R5进行分压，D节点电压为0，三极管KT2截止，E节点电压为0V，采样端采集电压信号为低电平。

Claims (7)

1.多态开关状态采集装置，其特征在于，该装置包括：CPU、二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集装置的多态开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为采样端与CPU的采样信号输入端连接，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为控制信号输入端与CPU的检测信号输出端连接，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
CPU中嵌有多态开关量信号判断单元，用于判定开关量输入端的多态开关的状态。
2.根据权利要求1所述的多态开关状态采集装置，其特征在于，所述多态开关量信号判断单元包括：
控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元；
采集采样信号输入端输入信号的采样信号采集子单元；
判断多态开关状态的判断子单元。
3.根据权利要求2所述的多态开关状态采集装置，其特征在于，控制检测信号输出端输出高电平或低电平的检测信号发送子单元进一步包括以下模块：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出高电平信号的高电平输出单元；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，检测信号输出端输出低电平信号的低电平输出单元。
4.根据权利要求2所述的多态开关状态采集装置，其特征在于，所述判断多态开关状态的判断子单元进一步包括以下模块：
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出高电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的模块；
当检测信号发送子单元控制检测信号输出端发出低电平、并且采样信号采集子单元采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的模块。
5.多态开关状态采集方法，其特征在于，该方法基于下述多态开关状态采集电路实现，所述电路包括：二极管RD1、二极管RD2、二极管RD3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、三极管KT1、三极管KT2和三极管KT3；
二极管RD1的负极和二极管RD3的正极相连并作为多态开关状态采集电路的开关量输入端；
二极管RD1的正极同时连接电阻R1的一端、二极管RD2的正极和三极管KT1的集电极，
电阻R1的另一端接供电电源的正极，
二极管RD2的负极同时连接二极管RD3的负极和电阻R4的一端，
电阻R4的另一端同时连接电阻R5的一端和三极管KT2的基极，
电阻R5的另一端接供电电源的电源地，
三极管KT2的发射极接供电电源的电源地，
三极管KT2的集电极连接电阻R6的一端作为多态开关状态采集电路的采样端，
电阻R6的另一端接供电电源的正极，
三极管KT1的基极同时连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，
电阻R2的另一端作为多态开关状态采集电路的控制信号输入端，
电阻R3的另一端和三极管KT1的发射极同时接供电电源的电源地；
所述多态开关状态采集方法包括：
向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送步骤；
采集采样端输入信号的采样信号采集步骤；
判断多态开关状态的判断步骤。
6.根据权利要求5所述的多态开关状态采集方法，其特征在于，向控制信号输入端发送高电平或低电平的检测信号发送步骤进一步包括以下步骤：
当需要判定高电平有效、低电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送高电平信号的高电平输出步骤；
当需要判定低电平有效、高电平或悬空无效的开关量信号时，向控制信号输入端发送低电平信号的低电平输出步骤。
7.根据权利要求5所述的多态开关状态采集方法，其特征在于，所述判断多态开关状态的判断步骤进一步包括以下步骤：
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送高电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为低电平时，判定多态开关状态为高电平或悬空的步骤；
当检测信号发送子步骤向控制信号输入端发送发出低电平、并且采样信号采集子步骤采集的采样信号为高电平时，判定多态开关状态为低电平的步骤。
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