CN105137871B - 一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块，包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和一个开关元件，第一电阻器一端与输入端连接，另一端与所述单片机的输入端口PA0连接，第二电阻器一端连接在所述第一电阻器与输入端口PA0之间，第二电阻器的另一端与单片机的第一控制端口PA1连接，开关元件的一端通过第三电阻器与输入端连接，其另一端接地，并且所述开关元件通过第四电阻器与所述单片机的第二控制端口PA2连接，通过在第二控制端口PA2施加电压来控制所述开关元件的导通与截止。通过本发明，使电流、电压等信号均可在同一端口输入，并在对应的另一端口输出，从而避免了重复设计，实现产品标准化，使产品具有优越的扩展能力。

Description

一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块
技术领域
本发明涉及电路控制设备技术领域，特别是一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块。
背景技术
目前实验室、医院、药厂等行业的自动化控制接入点的电信号有一定的规范标准，信号种类并不多，例如常用的模拟信号0-10V输入，0-10V输出，0-20Ma输入，0-20Ma输出，开关信号输入，无源开关输出，RS485通信，以太网口等。虽然信号种类并不多，但在设备的控制上会经常存在不同的用户使用的信号数量不同的现象，导致在设计产品的时候，需要经常对产品的电信号接口作增加或减少，难以形成标准化，严重浪费人力资源并且为日后的扩展带来不便，基于上述的问题，有必要设计一款可自动转换各种输入信号，并输出对应信号的通用扩展模块。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种通用的，可输入输出各种信号的通用扩展模块。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块,包括：
电流电压输入检测电路，用于对输入的电流和/或电压信号进行检测，并输出对应的电压信号；
单片机，用于控制所述电流电压输入检测电路，并接收来自所述电流电压输入检测电路的电压信号和发送对应的电压信号；
放大电路，用于放大来自所述单片机的信号,
所述电流电压输入检测电路包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和一个开关元件；所述第一电阻器一端与输入端连接，另一端与所述单片机的输入端口PA0连接，所述第二电阻器一端连接在所述第一电阻器与输入端口PA0之间，另一端与所述单片机的第一控制端口PA1连接，所述开关元件的一端通过所述第三电阻器与输入端连接，另一端通过所述第四电阻器与所述单片机的第二控制端口PA2连接，通过在第二控制端口PA2施加电压来控制所述开关元件的导通与截止；
所述放大电路包括运算放大器和第五电阻器，所述运算放大器的一个同相输入端与所述单片机的输出端口PC0连接，所述运算放大器的一个反相输入端通过第五电阻器接地。
进一步，所述开关元件为三极管，所述三极管的集电极通过第三电阻器与输入端连接，所述三极管的发射极接地，其基极通过第四电阻器与所述单片机的第二控制端口PA2连接。
进一步，为了使放大电路获得更好的抗干扰效果和对运算放大器进行保护，在放大电路中还设置有三个RC回路，所述运算放大器的一个同相输入端通过串接第一、第二RC回路连接到单片机的输出端口PC0上，所述运算放大器的一个反相输入端与运算放大器的输出端之间串接有第三RC回路。
进一步，为了防止电压有高频干扰和对单片机输入电压进行保护，在电流电压输入检测电路中还设置有滤波电容和稳压二极管，所述滤波电容一端连接在第一电阻器与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地，所述稳压二极管的阴极连接在第一电阻器与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地。
与现有技术相比，本发明可使电流、电压等信号均在同一端口输入，并在对应的另一端口输出，使产品具有优越的扩展能力，避免了重复设计，实现产品标准化。
附图说明
图1是本发明总电路图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
参见图1，本发明提供一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块，包括：电流电压输入检测电路1、单片机2和放大电路3。
电流电压输入检测电路1，用于对输入的电流和/或电压信号进行检测，并输出对应的电流或电压信号，其由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4和一个作为开关元件的三极管构成。
第一电阻器R1和第二电阻器R2，第一电阻器R1一端与输入端连接，另一端与所述单片机的输入端口PA0连接，所述第二电阻器R2一端连接在所述第一电阻器R1与输入端口PA0之间，第二电阻器R2的另一端与单片机的第一控制端口PA1连接，三极管的集电极通过第三电阻器R3与输入端连接，三极管的发射极接地，其基极通过第四电阻器R4与所述单片机的第二控制端口PA2连接。当输入信号为电压信号时，单片机控制PA1和PA2为零电位，此时作为开关元件的三极管截止，输入电压经第二电阻器R2和第三电阻器R3分压后送入单片机的输入端口PA0。当输入信号为电流信号时，单片机对PA2施加电压，使三极管导通，电流通过R3后流入大地，此时的输入端口PA0的电压为输入电流乘以R3的阻值。
作为一种优选的方案，为了防止电压有高频干扰和对单片机输入电压进行保护，在电流电压输入检测电路中还设置有滤波电容C1和稳压二极管D1形成滤波稳压电路4，所述滤波电容C1一端连接在第一电阻器R1与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地，所述稳压二极管D1的阴极连接在第一电阻器R1与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地。
放大电路3包括运算放大器和第五电阻器，所述运算放大器的一个同相输入端与所述单片机的输出端口PC0连接，所述运算放大器的一个反相输入端通过第五电阻器接地。在此基础上在同相输入端还可以对输入的电信号进行滤波，如串接两个低通RC滤波电路31、32，具体是所述同相输入端通过串接第六电阻器R6和第七电阻器R7与电脑芯片的输出端口PC0连接，所述第六电阻器R6和第七电阻器R7之间的节点通过第二电容器C2接地，所述第七电阻器R7与电脑芯片的输出端口PC0之间的节点通过第三电容器C3接地。通过两级的RC滤波后，得到稳定的电压信号，再输送入运算放大器的同相输入端。另外在运算放大器的反相输入端和运算放大器的输出端之间也串接有一个低通RC滤波电路33，具体是第八电阻器R8与第四电容C4并接后串接在反相输入端与运算放大器的输出端之间。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块,其特征在于，所述扩展模块包括：
电流电压输入检测电路，用于对输入的电流和/或电压信号进行检测，并输出对应的电压信号；
单片机，用于控制所述电流电压输入检测电路，并接收来自所述电流电压输入检测电路的电压信号和发送对应的电压信号；
放大电路，用于放大来自所述单片机的信号；
所述电流电压输入检测电路包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和一个开关元件；所述第一电阻器一端与输入端连接，另一端与所述单片机的输入端口PA0连接，所述第二电阻器一端连接在所述第一电阻器与输入端口PA0之间，另一端与所述单片机的第一控制端口PA1连接，所述开关元件的一端通过所述第三电阻器与输入端连接，另一端通过所述第四电阻器与所述单片机的第二控制端口PA2连接，通过在第二控制端口PA2施加电压来控制所述开关元件的导通与截止；
所述放大电路包括运算放大器和第五电阻器，所述运算放大器的一个同相输入端与所述单片机的输出端口PC0连接，所述运算放大器的一个反相输入端通过第五电阻器接地。
2.根据权利要求1所述的一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块，其特征在于：所述开关元件为三极管，所述三极管的集电极通过第三电阻器与输入端连接，所述三极管的发射极接地，其基极通过第四电阻器与所述单片机的第二控制端口PA2连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块，其特征在于：还包括三个RC回路，所述运算放大器的一个同相输入端通过串接第一、第二RC回路连接到单片机的输出端口PC0上，所述运算放大器的一个反相输入端与运算放大器的输出端之间串接有第三RC回路。
4.根据权利要求1所述的一种应用于物联网监控系统的通用扩展模块，其特征在于：还包括滤波电容和稳压二极管，所述滤波电容一端连接在第一电阻器与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地，所述稳压二极管的阴极连接在第一电阻器与输入端口PA0之间的节点上，另一端接地。
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