CN105067996B - 一种拨码开关的检测方法与检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拨码开关的检测方法及检测系统。该检测方法通过对拨码开关检测电路选取多个监测点，进行电压监测，对监测的多点电压值进行比较，从而判断所述拨码开关的状态。本发明通过对拨码开关检测电路的多个监测点进行电压监测，将传统的数字量采集方式转为了模拟量采集，模拟量表达状态的信息比数字量的多，因而可以对电路的工作状态作出更多的诊断。

Description

一种拨码开关的检测方法与检测系统

技术领域

本发明涉及嵌入式应用技术领域，特别一种拨码开关的状态识别及故障检测方法及系统。

背景技术

在嵌入式应用领域中，拨码开关常用于对于特殊状态的一种简单手动配置，或者是对于运行中需要获取的地址组合信息的获取。该信息的获取对于嵌入式系统的运行状态有着选择功能，因而该信号的状态能否准确获取至关重要。

现有技术中的采集方法，拨码开关的两端，一端上拉至高电平，另外一端连接到参考地平面，通过处理器的IO口或者并口转换芯片直接读取拨码开关的其中一端的信号电平高低。因而只能采集到高或者低两种状态。而在实际应用中，由于拨码开关的物理机械特性或者相连接的电阻、连接线出现故障后，状态信号出现异常后并不能正确地反映当前状态信息，由于缺乏诊断机制，处理器会以一种错误的状态在运行，对系统的运行带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效区分识别拨码开关的正常工作状态和异常工作状态的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种检测方法，该检测方法通过对拨码开关检测电路选取多个监测点，进行电压监测，对监测的多点电压值进行比较，从而判断所述拨码开关的状态。

其中，多个监测点包括具有恒定电压值的监测点和根据拨码开关状态改变电压值的监测点。

对监测的多点电压值进行比较，具体包括：将具有恒定电压值的监测点采集到的恒定电压与标准的电压相比较；将根据拨码开关状态改变电压值的监测点采集到的电压与恒定电压相比较。

上述拨码开关检测电路采用多个电阻与拨码开关串联、并联方式连接。

具体的，拨码开关检测电路由回路2一端与电阻R27串联组成：回路2由支路1与电阻R25并联构成；支路1由拨码开关与电阻R26串联组成；拨码开关检测电路通过回路2另一端接入电源电压；监测点选取回路2两端。

更佳的，电阻R26由两个相同的电阻并联组成。

本发明还提供了一种采用上述检测方法的检测系统，包括：

上述拨码开关检测电路，提供监测的电压源信号；

比较单元，将拨码开关检测电路的检测输出电压信号转换成数字量信号；

处理单元，接收比较单元输出的数字量信号，进行比较判断拨码开关的工作状态。

其中，拨码开关检测电路包括：

支路1，拨码开关与电阻R26串联组成；

回路2，支路1与电阻R25并联组成；

回路2与电阻R27串联组成拨码开关检测电路。

较优选，电阻R26由两个相同的电阻并联组成。

比较单元包括：

模拟开关，用于将拨码开关检测电路的检测输出电压信号切换至模数转换器；当有多个拨码开关信号可被监测时，作为检测端口的拓展连接；优选的，模拟开关可以是多个以串联、级联或其他逻辑组合方式构成的应用于本发明检测系统。

模数转换器，用于将模拟开关选中的电压信号转化成数字量信号。

上述的拨码开关是用来操作地址选择的开关，采用的是0/1二进制编码原理，本发明检测方法及检测系统除了适用于它外，还可针对低动作频率的开关量信号进行检测，其中低动作频率是指动作频率低于125Hz，开关量信号为干接点信号。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过对拨码开关检测电路的多个监测点进行电压监测，将传统的数字量采集方式转为了模拟量采集，模拟量表达状态的的信息比数字量的多，因而可以对电路的工作状态作出更多的诊断。传统的采集方式不能对于中间态或者故障状态作出反应，而本发明通过对多监测点进行电压监测判断，能有效对拨码端子的异常及检测电路电阻的异常作出诊断，比传统方案更精准的反应检测状态，将大大提高系统对于拨码端子的读取可靠性。

附图说明

图1为传统对拨码开关的检测原理图；

图2为本发明检测系统的结构框图；

图3为本发明一种检测系统的原理图；

图4为本发明第二种检测系统的原理图；

图5为本发明第三种检测系统的原理图；

图6为对拨码开关进行判断的工作区域显示图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示为传统的拨码开关检测方案。VCC为系统提供的高电平参考电平。R1~R8为拨码开关选择的上拉电阻，一般选择1KΩ~10KΩ范围内阻值，典型值为2KΩ。R9~R16为信号保护电阻，一般选择范围为20~200Ω，典型值为33Ω。R17~R24为接地电阻，通常不超过100Ω，一般不接该组电阻。A~H为传送至处理器单元的待读取信号。拨码开关未闭合时，A~H所对应的信号为TTL电平数字逻辑的高电平（“1”）,当拨码开关闭合后，A~H所对应的信号为TTL电平数字逻辑的低电平（“0”）。

如图2所示为本发明拨码开关的检测系统，包括：拨码开关检测电路，比较单元和处理单元。

拨码开关检测电路，通过与拨码端子串联、并联的电阻，提供检测的电压源信号。

比较单元，将拨码开关检测电路的检测输出电压信号利用模数转换器，将各个电压信号转化为数字量信号给下一单元。比较单元包括一个或多个模拟开关，将所检测的一个端子或多个端子的动作状态切换至模数转换器的相应引脚上。

处理单元，获取比较单元的输出值，对获取的值判断，并与计算后预存的端子工作状态区间比较，判断出当前拨码开关的工作状态。

参见图3，其示出了能体现本发明方案的最简拨码开关检测电路，即一个拨码开关的拨码开关检测电路。图中，VCC为系统提供的电压，可以与系统数字部分的电压相等同，也可以是其他电源变换装置和设备转化而来的一个固定值。电阻R26与一位拨码开关等效S串联，电阻R25与拨码开关和R26一起并联，电阻R27串联在检测电路的干路中。A点和B点为所选取的监测点。A点节点电压为恒定电压值，与S的开、闭状态无关；B点节点电压与S的开、闭状态有关。当S断开时，仅有电阻R25和电阻R27对VCC分压，而当S闭合时，电阻R25先与电阻R26并联，并联后的值与电阻R27对VCC分压。由于并联后阻值下降，所以B点节点电压在S闭合后会变大，而A点电压不变，所以AB之间的电压差会在拨码开关闭合和断开两个状态之间有偏移。通过对这个电压差值判断可以知道拨码开关的工作状态。

如图4所示，为对图3进行改进后的拨码开关检测电路，图3中B点的节点电压是通过电阻R25对VCC的一种间接引用，而图4中，B点电压通过独立的VEE提供。特别地，VEE可以是一个独立的参考电源，也可以是一个可编程的数模转换装置，提供更为精确的电压。VEE的引入可以将判断的工作区间划分的更为明确。降低了与VCC之间的耦合度，进一步提高检测部分的工作稳定性与可靠性。电阻R28A和电阻R28B并联使用方式替代图3中的电阻R26，提高本支路中对于拨码开关在闭合状态下的诊断与判断。

参见图5，为本发明拨码开关的检测系统的电路图。为简化考虑，本实施例仅考虑一个拨码开关的状态。R26采用两个相同电阻并联的方式，能够提高对全局故障的识别度。具体在实施应用中，设置R25值为10KΩ，R26A值为4KΩ，R26B值为4KΩ，R27值为1KΩ，S的在闭合后的阻值不超过10欧姆，对系统的分析值不会产生影响。VCC的值采用TTL常用高电平电压5VDC。监测点设置为图5中的检测点1和检测点2的位置。处理单元采用MCU。模拟开关采用8通道单端输入模拟开关，将检测点1和检测点2的电压由MCU选通后传至模数转换电路。模数电路采用ADS1115，4端输入16位AD芯片，使用I2C接口与MCU通讯。

通过对检测点1和检测点2的电压差值判断拨码开关的状态，且可通过对检测点1的电压进行监控从而对电源的故障状态进行识别。

本方法所述使用电阻的不同串、并联方式分压是基于对系统电源的分压，因此系统电源的稳定对于所述差值判断有着较大的影响。通常的基于一种宽泛的要求，电源的可接受范围为-15%~20%的额定电压。在具体实施中还可结合实际允许的误差对上述的范围进行裁剪或拓展。

对检测点1和检测点2电压差值的分析结果如表1所示：

S1：S1断开时，全部正常时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0.45V；差值为4.55V；

S2：S1断开时，R25开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0V，差值为5V；

S3：S1断开时，R25短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V；差值为0V；

S4：S1断开时，R26A开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0.45V，差值为4.55V；

S5：S1断开时，R26A短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0.45V，差值为4.55V；

S6：S1断开时，R26B开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0.45V，差值为4.55V；

S7：S1断开时，R26B短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0.45V，差值为4.55V；

S8：S1断开时，R27开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V，差值为0V；

S9：S1断开时，R27短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0V，差值为5V；

S10：S1闭合时，全部正常，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为1.35V，差值为3.65V；

S11：S1闭合时，R25开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为1.67V；差值为3.33V；

S12：S1闭合时，R25短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V，差值为0V；

S13：S1闭合时，R26A开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为1.296V；差值为3.704V；

S14：S1闭合时，R26A短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V；差值为0V；

S15：S1闭合时，R26A开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为1.296V；差值为3.704V；

S16：S1闭合时，R26A短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V；差值为0V；

S17：S1闭合时，R27开路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为5V；差值为0V；

S18：S1闭合时，R27短路时，检测点1的电压为5V，检测点2的电压为0V，差值为5V；

表1 拨码开关不同状态时监测点电压比较结果

由上述状态可以判断出当读取出差值电压为4.55V时，认为拨码端子是断开；当读取的电压值为3.65V时，认为拨码端子是闭合的；其它状态时认为是存在故障，参见图6。其中，δ是一个可设定的采集误差控制范围，由具体的应用场合决定，通常不应超过模数电路所能接受测量的最大量程范围的0.2%，其最大测量范围由使用的模数电路确定，为3.3V或5V，此外，在具体实施中还可结合实际允许的误差对上述范围进行裁剪或拓展。

Claims (6)

1.一种拨码开关的检测方法，其特征在于：所述检测方法通过对拨码开关检测电路选取多个监测点，进行电压监测，对监测的多点电压值进行比较，从而判断所述拨码开关的状态；所述拨码开关检测电路采用多个电阻与拨码开关串联、并联方式连接；所述拨码开关检测电路由回路2一端与电阻R27串联组成：所述回路2由支路1与电阻R25并联构成；所述支路1由拨码开关与电阻R26串联组成；所述拨码开关检测电路通过回路2另一端接入电源电压；所述监测点选取回路2两端。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述多个监测点包括具有恒定电压值的监测点和根据拨码开关状态改变电压值的监测点。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述对监测的多点电压值进行比较，包括：将所述具有恒定电压值的监测点采集到的恒定电压与标准的电压相比较；将所述根据拨码开关状态改变电压值的监测点采集到的电压与恒定电压相比较。

4.一种采用权利要求1至3任一所述检测方法的检测系统，其特征在于：包括：

所述拨码开关检测电路，提供监测的电压源信号；

比较单元，将所述拨码开关检测电路的检测输出电压信号转换成数字量信号；

处理单元，接收所述比较单元输出的数字量信号，进行比较判断所述拨码开关的工作状态；

所述拨码开关检测电路包括：

支路1，拨码开关与电阻R26串联组成；

回路2，支路1与电阻R25并联组成；

回路2与电阻R27串联组成所述拨码开关检测电路。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：所述电阻R26由两个相同的电阻并联组成。

6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：所述比较单元包括：

模拟开关，用于将拨码开关检测电路的检测输出电压信号切换至模数转换器；

模数转换器，用于将模拟开关选中的电压信号转化成数字量信号。