CN106020060B - 一种多传感器控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多传感器控制电路及控制方法，控制电路包括主控单元、传感器单元、接口单元；传感器单元包括多个传感器，排列成多行和多列；接口单元包括信号传输端、多个电源正输出端、多个电源负输出端；每个电源正输出端均通过对应的第一开关电路的开关通路连接直流电源；每个电源负输出端均通过对应的第二开关电路的开关通路接地；每个电源正输出端分别与对应的一行/列的传感器的电源正输入端连接；每个电源负输出端分别与对应的一列/行的传感器的电源负输入端连接。本发明的多传感器控制电路及控制方法，由于同一时刻只有一个传感器上电运行，供电压力较小，避免由于供电不足导致的传感器和整个控制电路运行异常。

Description

一种多传感器控制电路及控制方法

技术领域

本发明属于传感器电路技术领域，具体地说，是涉及一种多传感器控制电路及对该电路的控制方法。

背景技术

传感器是一种检测器件，应用广泛。

在一个系统电路中，往往需要应用多个传感器。当有很多传感器需要与主机连接时，通常采用通讯的方式，采用主从结构把主机与多个传感器连接起来，参见图1所示。

这种连接方式的缺点是，当传感器数量较多时，对供电的要求变得很高，如果供电不足，会导致传感器的运行出现问题，进而影响到整个电路的正常运行。

发明内容

本发明提供了一种多传感器控制电路，解决了现有技术中提到的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多传感器控制电路，包括主控单元、传感器单元、接口单元；所述传感器单元包括多个传感器，排列成多行和多列；所述接口单元包括信号传输端、多个电源正输出端、多个电源负输出端；每个所述的电源正输出端的一端均通过各自对应的第一开关电路的开关通路连接直流电源；每个所述的电源负输出端的一端均通过各自对应的第二开关电路的开关通路接地；每个所述的电源正输出端的另一端对应一行/列传感器，并分别与该行/列的传感器的电源正输入端连接；每个所述的电源负输出端的另一端对应一列/行传感器，并分别与该列/行的传感器的电源负输入端连接；所述主控单元分别与每个所述的第一开关电路的控制端、每个所述的第二开关电路的控制端连接，控制每个所述的第一开关电路和每个所述的第二开关电路的开关通路的通断；所述主控单元通过信号传输端分别与每个传感器的信号端进行信号传输。

进一步的，所述控制电路还包括模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路，所述主控单元分别通过所述的模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路与所述信号传输端连接。

又进一步的，所述第一开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管为高导通压降开关管，所述第二开关管为低导通压降开关管；所述第一开关管的控制端连接主控单元，所述第一开关管的开关通路的一端接地，另一端连接第二开关管的控制端，所述第二开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接对应的电源正输出端。

更进一步的，所述第二开关电路包括第三开关管，所述第三开关管为高导通压降开关管；所述第三开关管的控制端连接主控单元，所述第三开关管的开关通路的一端接地，另一端连接对应的电源负输出端。

再进一步的，所述控制电路还包括上拉电路，所述上拉电路包括第四开关管和上拉电阻，所述第四开关管为低导通压降开关管；所述第四开关管的控制端连接主控单元，所述第四开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端通过所述上拉电阻连接所述信号传输端。

优选的，所述控制电路还包括下拉电路，所述下拉电路包括第五开关管和下拉电阻，所述第五开关管为高导通压降开关管；所述第五开关管的控制端连接主控单元，所述第五开关管的开关通路的一端接地，另一端通过所述下拉电阻连接所述信号传输端。

进一步的，所述控制电路还包括第六开关管，所述第六开关管为低导通压降开关管；所述第六开关管的控制端连接主控单元，所述第六开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接所述信号传输端；所述控制电路还包括第七开关管，所述第七开关管为高导通压降开关管；所述第七开关管的控制端连接主控单元，所述第七开关管的开关通路的一端接地，另一端连接所述信号传输端。

又进一步的，在每个传感器和接口单元之间均连接有一个高电平导通模拟开关，所述传感器对应的电源正输出端连接模拟开关的电源正输入端，所述传感器对应的电源负输出端连接模拟开关的电源负输入端，所述模拟开关的开关通路的一端连接所述信号传输端，另一端连接所述传感器的信号端；所述模拟开关的控制端通过一低导通压降开关管的开关通路连接所述电源正输出端，所述开关管的控制端连接电源负输出端。

本发明还提出了一种基于上述多传感器控制电路的控制方法，所述方法包括：

选定传感器；

控制选定的传感器的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，该传感器上电运行；

根据该传感器传输的信号类型，采用与该信号类型对应的信号处理电路对信号进行处理。

进一步的，所述选定传感器具体包括：选定需要上电运行的传感器或者循环选定传感器单元中的每一个传感器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的多传感器控制电路及控制方法，由于同一时刻只有一个传感器上电运行，供电压力较小，避免由于供电不足导致的传感器和整个控制电路运行异常，保证了传感器以及整个控制电路的正常运行，提高了供电可靠性和传感器信号传输的可靠性；而且，在无需提高供电能力的前提下可以在整个控制电路中布设较多数量的传感器，降低了电路成本。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有技术中提到的多传感器的连接示意图；

图2是本发明所提出的多传感器控制电路的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明所提出的多传感器控制电路的一个实施例的电路原理图；

图4是本发明所提出的多传感器控制电路的模拟开关的连接示意图；

图5是本发明所提出的多传感器控制电路的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的多传感器控制电路主要包括主控单元、接口单元、传感器单元等，参见图2所示，传感器单元包括多个传感器，多个传感器排列成多行和多列，接口单元主要包括信号传输端、多个电源正输出端、多个电源负输出端，每个电源正输出端的一端均通过各自对应的第一开关电路的开关通路连接直流电源，每个电源负输出端的一端均通过各自对应的第二开关电路的开关通路接地，即，每个电源正输出端对应着一个第一开关电路，每个电源负输出端对应着一个第二开关电路；每个电源正输出端的另一端对应一行/列传感器，并分别与该行/列的传感器的电源正输入端连接；每个电源负输出端的另一端对应一列/行传感器，并分别与该列/行的传感器的电源负输入端连接；主控单元分别与每个第一开关电路的控制端连接，控制每个第一开关电路的开关通路的通断；主控单元分别与每个第二开关电路的控制端连接，控制每个第二开关电路的开关通路的通断；主控单元通过信号传输端分别每个传感器的信号端进行信号传输，即信号传输端的一端连接主控单元，另一端分别连接每个传感器的信号端。

主控单元控制第一开关电路和第二开关电路导通，该第一开关电路对应的电源正输出端通过该第一开关电路的开关通路连接直流电源，该第二开关电路对应的电源负输出端通过该第二开关电路的开关通路接地；因此，该电源正输出端为对应的一行/列传感器的电源正输入端提供正电压，该电源负输出端对应的一列/行传感器的电源负输出端接地，只有一个传感器的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，该传感器上电运行，通过信号传输端与主控单元进行通信。

假设多个传感器排列成m行n列（m和n均为大于等于1的正整数，且m与n的大小可以相等，也可以不相等），参见图2所示。

电源正输出端设置有m个（分别称为电源正输出端V1+、电源正输出端V2+、…、电源正输出端Vm+），第一开关电路设置有m个（分别称为第一开关电路1、第一开关电路2、…、第一开关电路m），m个电源正输出端与m个第一开关电路一一对应连接，电源正输出端Vm+的一端通过第一开关电路m连接直流电源。主控单元控制m个第一开关电路的开关通路的通断。

电源负输出端设置有n个（分别称为电源负输出端V1-、电源负输出端V2-、…、电源负输出端Vn-），第二开关电路设置有n个（分别称为第二开关电路1、第二开关电路2、…、第二开关电路n），n个电源负输出端与n个第二开关电路一一对应连接，电源负输出端Vn-的一端通过第二开关电路n接地。主控单元控制n个第二开关电路的开关通路的通断。

主控单元控制第一开关电路m和第二开关电路n导通，电源正输出端Vm+的一端通过第一开关电路m的开关通路连接直流电源，电源负输出端Vn-的一端通过第二开关电路n的开关通路接地。

以每个电源正输出端对应一行传感器、每个电源负输出端对应一列传感器为例进行说明。例如，电源正输出端Vm+对应第m行传感器，电源正输出端Vm+的另一端分别与对应的第m行传感器（传感器m1、传感器m2、…、传感器mn）的电源正输入端连接；电源负输出端Vn-对应第n列传感器，电源负输出端Vn-的另一端分别与对应的第n列传感器（传感器1n、传感器2n、…、传感器mn）的电源负输入端连接。当主控单元控制第一开关电路m和第二开关电路n导通时，传感器mn的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，传感器mn上电运行，传感器mn通过信号传输端与主控单元进行信号传输。

本实施例的多传感器控制电路，多个传感器排列成多行多列，通过主控单元控制第一开关电路和第二开关电路开关通路的导通，从而控制对应的电源正输出端连接直流电源、对应的电源负输出端接地，进而控制该电源正输出端和电源负输出端均对应的传感器上电运行；由于同一时刻只有一个传感器上电运行，供电压力较小，避免由于供电不足导致的传感器和整个控制电路运行异常，保证了传感器以及整个控制电路的正常运行，提高了供电可靠性和传感器信号传输的可靠性；而且，在无需提高供电能力的前提下可以在整个控制电路中布设较多数量的传感器，降低了电路成本。

在本实施例中，第一开关电路主要包括第一开关管和第二开关管，第一开关管为高导通压降开关管，第二开关管为低导通压降开关管；第一开关管的控制端连接主控单元，第一开关管的开关通路的一端接地，另一端连接第二开关管的控制端，第二开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接对应的电源正输出端。主控单元输出高电平至第一开关管的控制端，第一开关管的开关通路导通，将第二开关管的控制端拉低，第二开关管的开关通路导通，直流电源提供的电流通过第二开关管的开关通路传输至该第一开关电路对应的电源正输出端。

在本实施例中，第一开关管选为NPN三极管或NMOS管，第二开关管选为PNP三极管或PMOS管。

第二开关电路主要包括第三开关管，第三开关管为高导通压降开关管；第三开关管的控制端连接主控单元，第三开关管的开关通路的一端接地，另一端连接对应的电源负输出端。主控单元输出高电平至第三开关管的控制端，第三开关管的开关通路导通，对应的电源负输出端通过第三开关管的开关通路接地。

在本实施例中，第三开关管选为NPN三极管或NMOS管。

为了满足信号传输端需要上拉处理的需求，保证传感器信号的正常传输，控制电路还包括上拉电路，信号传输端与上拉电路连接。上拉电路主要包括第四开关管和上拉电阻等，第四开关管为低导通压降开关管；第四开关管的控制端连接主控单元，第四开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端通过上拉电阻连接信号传输端。主控单元输出低电平至第四开关管的控制端，第四开关管的开关通路导通，直流电源通过第四开关管的开关通路、上拉电阻连接信号传输端，实现对信号传输端的上拉处理。

在本实施例中，第四开关管选为PNP三极管或PMOS管。

为了满足信号传输端需要下拉处理的需求，保证传感器信号的正常传输，控制电路还包括下拉电路，信号传输端与下拉电路连接。下拉电路主要包括第五开关管和下拉电阻等，第五开关管为高导通压降开关管；第五开关管的控制端连接主控单元，第五开关管的开关通路的一端接地，另一端通过下拉电阻连接信号传输端。主控单元输出高电平至第五开关管的控制端，第五开关管的开关通路导通，信号传输端通过下拉电阻接地，实现对信号传输端的下拉处理。

在本实施例中，第五开关管选为NPN三极管或NMOS管。

为了满足信号传输端需要直接连接直流电源的需要，保证传感器信号的正常传输，在控制电路中还设置有第六开关管，第六开关管为低导通压降开关管；第六开关管的控制端连接主控单元，第六开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接所述信号传输端。主控单元输出低电平至第六开关管的控制端，第六开关管的开关通路导通，信号传输端通过第六开关管的开关通路连接直流电源。

在本实施例中，第六开关管选为PNP三极管或PMOS管。

为了满足信号传输端需要直接接地的需要，保证传感器信号的正常传输，在控制电路中还设置有第七开关管，第七开关管为高导通压降开关管；第七开关管的控制端连接主控单元，第七开关管的开关通路的一端接地，另一端连接信号传输端。主控单元输出高电平至第七开关管的控制端，第七开关管的开关通路导通，信号传输端通过第七开关管的开关通路接地。

在本实施例中，第七开关管选为NPN三极管或NMOS管。

由于传感器单元中的多个传感器发送的信号可能有多种类型，例如，有的传感器发送的信号为模拟信号，有的传感器发送的信号为脉冲信号，等等。为了便于多种信号形式的传感器与主控单元进行通信，在控制电路中还设置有模拟信号处理电路（如ADC转换电路）、脉冲信号处理电路（如脉冲计算电路或脉宽测量电路）、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路等，主控单元分别通过模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路与信号传输端连接。通过在控制电路中设计上述的多个信号处理电路，增加了电路中可以采用的传感器的类型，提高了控制电路的适用范围，使得控制电路可以实现更多的功能。

由于在控制电路中布设有多个传感器，为了避免传感器信号串扰现象的发生，在每个传感器和接口单元之间均连接有一个模拟开关，模块开关为高电平导通模拟开关；当该模拟开关的控制端为高电平时，模拟开关的开关通路导通；当该模拟开关的控制端为低电平时，模拟开关的开关通路关断，传感器的信号端与接口单元的信号传输端之间断开。

具体来说，传感器对应的电源正输出端连接模拟开关的电源正输入端，传感器对应的电源负输出端连接模拟开关的电源负输入端，模拟开关的开关通路的一端连接信号传输端，另一端连接传感器的信号端；模拟开关的控制端通过一低导通压降开关管的开关通路连接电源正输出端，该开关管的控制端连接电源负输出端。

当电源正输出端连接直流电源、电源负输出端接地时，即对应的传感器上电时，该开关管导通，电源正输出端通过该开关管的开关通路连接模拟开关的控制端，模拟开关的开关通路导通，传感器的信号端通过模拟开关的开关通路与信号传输端进行信号传输。该开关管可以选择PNP三极管或PMOS管。

当传感器没上电时，该开关管关断，模拟开关的开关通路关断，该传感器的信号端与接口单元的信号传输端之间的线路断开。

也就是说，当传感器上电时，该传感器的信号端与接口单元的信号传输端之间的线路才接通；当传感器没上电时，该传感器的信号端与接口单元的信号传输端之间的线路断开；从而保证只有上电的传感器才能与接口单元进行信号传输，避免不上电的传感器影响上电的传感器的正常信号传输，避免传感器信号串扰现象的发生。

模拟开关既可以选择通过三极管或MOS管进行搭建，也可以选择现成的芯片，如SN74AUC1G66、SN74AUC2G66等。

当然，模拟开关也可以选择低电平导通模拟开关，模拟开关的控制端通过一高导通压降开关管的开关通路连接电源负输出端，该开关管的控制端连接电源正输出端。当电源正输出端连接直流电源、电源负输出端接地时，该开关管导通，模拟开关的控制端通过该开关管的开关通路连接电源负输出端，模拟开关的开关通路导通，传感器的信号端通过模拟开关的开关通路与信号传输端进行信号传输。

传感器的类型不同，其信号端的数量也不同，接口单元的信号传输端的数量与传感器的信号端的数量相适配。在本实施例中，每个传感器包括两个信号端，相对应的，接口单元包括两个信号传输端：信号传输端D1和信号传输端D2；两个信号传输端与每个传感器的两个信号端一一对应连接。

下面结合图2、图3对多传感器控制电路的具体电路组建结构及其工作原理进行详细阐述。

在控制电路中，主控单元、模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路集成在单片机中；传感器单元包括9个传感器，9个传感器排列成3行3列：传感器11、传感器12、传感器13、传感器21、传感器22、传感器23、传感器31、传感器32、传感器33，每个传感器包括两个信号端；接口单元CN1包括3个电源正输出端：电源正输出端V1+、电源正输出端V2+、电源正输出端V3+，3个电源负输出端：电源负输出端V1-、电源负输出端V2-、电源负输出端V3-；2个信号传输端：信号传输端D1和信号传输端D2，两个信号传输端与每个传感器的两个信号端一一对应连接，信号传输端D1通过信号线D1与单片机连接，信号传输端D2通过信号线D2与单片机连接；相适配的，在控制电路中，包括3个第一开关电路：第一开关电路1、第一开关电路2、第一开关电路3，以及3个第二开关电路：第二开关电路1、第二开关电路2、第二开关电路3。

第一开关电路1主要包括第一开关管和第二开关管，第一开关管为NPN三极管N3，第二开关管为PNP三极管P3，N3的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P10，N3的发射极接地，N3的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N3的集电极通过限流电阻连接P3的基极，P3的发射极连接直流电源VDD，P3的发射极和基极之间连接有偏置电阻，P3的集电极连接电源正输出端V1+。单片机引脚P10输出高电平信号至N3的基极，N3的开关通路导通，将P3的基极电平拉低，P3的开关通路导通，直流电源VDD通过P3的开关通路连接电源正输出端V1+。即，第一行的3个传感器：传感器11、传感器12、传感器13的电源正输入端连接直流电源VDD。

第一开关电路2主要包括第一开关管和第二开关管，第一开关管为NPN三极管N2，第二开关管为PNP三极管P2，N2的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P11，N2的发射极接地，N2的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N2的集电极通过限流电阻连接P2的基极，P2的发射极连接直流电源VDD，P2的发射极和基极之间连接有偏置电阻，P2的集电极连接电源正输出端V2+。单片机引脚P11输出高电平信号至N2的基极，N2的开关通路导通，将P2的基极电平拉低，P2的开关通路导通，直流电源VDD通过P2的开关通路连接电源正输出端V2+。即，第二行的3个传感器：传感器21、传感器22、传感器23的电源正输入端连接直流电源VDD。

第一开关电路3主要包括第一开关管和第二开关管，第一开关管为NPN三极管N1，第二开关管为PNP三极管P1，N1的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P12，N1的发射极接地，N1的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N1的集电极通过限流电阻连接P1的基极，P1的发射极连接直流电源VDD，P1的发射极和基极之间连接有偏置电阻，P1的集电极连接电源正输出端V3+。单片机引脚P12输出高电平信号至N1的基极，N1的开关通路导通，将P1的基极电平拉低，P2的开关通路导通，直流电源VDD通过P1的开关通路连接电源正输出端V3+。即，第三行的3个传感器：传感器31、传感器32、传感器33的电源正输入端连接直流电源VDD。

第二开关电路1主要包括第三开关管，第三开关管为NPN三极管N4，N4的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P13，N4的发射极接地，N4的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N4的集电极连接电源负输出端V1-。单片机引脚P13输出高电平信号至N4的基极，N4的开关通路导通，电源负输出端V1-通过N4的开关通路接地。即，第一列的3个传感器：传感器11、传感器21、传感器31的电源负输入端接地。

第二开关电路2主要包括第三开关管，第三开关管为NPN三极管N5，N5的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P14，N5的发射极接地，N5的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N5的集电极连接电源负输出端V2-。单片机引脚P14输出高电平信号至N5的基极，N5的开关通路导通，电源负输出端V2-通过N5的开关通路接地。即，第二列的3个传感器：传感器12、传感器22、传感器32的电源负输入端接地。

第二开关电路3主要包括第三开关管，第三开关管为NPN三极管N6，N6的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P15，N6的发射极接地，N6的基极和发射极之间连接有偏置电阻，N6的集电极连接电源负输出端V3-。单片机引脚P15输出高电平信号至N6的基极，N6的开关通路导通，源负输出端V3-通过N6的开关通路接地。即，第三列的3个传感器：传感器13、传感器23、传感器33的电源负输入端接地。

当单片机控制第一开关电路3和第二开关电路3导通时，传感器33的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，传感器33上电运行，传感器33通过信号传输端与主控单元进行信号传输。由于只控制传感器33上电运行，供电压力较小，避免由于供电不足导致的传感器和整个控制电路运行异常，保证了传感器以及整个控制电路的正常运行，提高了供电可靠性和传感器信号传输的可靠性。

接口单元的每个信号传输端均连接有一条上拉电路，以满足信号传输端的上拉需求，保证传感器信号的正常传输。

信号传输端D1对应的上拉电路主要包括PNP三极管P4和上拉电阻R1等，P4的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P23，P4的发射极连接直流电源VCC，发射极和基极之间连接有偏置电阻，集电极通过上拉电阻R1连接信号线D1，通过信号线D1连接信号传输端D1。单片机引脚P23输出低电平信号至P4的基极，P4的开关通路导通，直流电源VCC通过P4的开关通路、上拉电阻R1、信号线D1传输至信号传输端D1，实现对信号传输端D1的上拉处理。

信号传输端D2对应的上拉电路主要包括PNP三极管P5和上拉电阻R2等，P5的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P22，P5的发射极连接直流电源VCC，发射极和基极之间连接有偏置电阻，集电极通过上拉电阻R2连接信号线D2，通过信号线D2连接信号传输端D2。单片机引脚P22输出低电平信号至P5的基极，P5的开关通路导通，直流电源VCC通过P5的开关通路、上拉电阻R2、信号线D2传输至信号传输端D2，实现对信号传输端D2的上拉处理。

接口单元的每个信号传输端均连接有一条下拉电路，以满足信号传输端的下拉需求，保证传感器信号的正常传输。

信号传输端D2对应的下拉电路主要包括NPN三极管N7和下拉电阻R6等，N7的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P24，发射极接地，基极和发射极之间连接有偏置电阻，集电极通过下拉电阻R6连接信号线D2，通过信号线D2连接信号传输端D2。单片机引脚P24发出高电平信号至N7的基极，N7的开关通路导通，信号线D2通过下拉电阻R6接地，实现对信号传输端D2的下拉处理。

信号传输端D1对应的下拉电路主要包括NPN三极管N8和下拉电阻R7等，N8的基极通过限流电阻连接单片机的引脚P25，发射极接地，基极和发射极之间连接有偏置电阻，集电极通过下拉电阻R7连接信号线D1，通过信号线D1连接信号传输端D1。单片机引脚P25发出高电平信号至N8的基极，N8的开关通路导通，信号线D1通过下拉电阻R7接地，实现对信号传输端D1的下拉处理。

接口单元的每个信号传输端通过对应的第六开关管的开关通路连接直流电源，以满足信号传输端直接连接直流电源的需求，保证传感器信号的正常传输。

信号传输端D1对应的第六开关管为PNP三极管P6，P6的基极通过限流电阻连接单片机引脚P21，P6的发射极连接直流电源VCC，发射极和基极之间连接有偏置电阻，集电极连接信号线D1，通过信号线D1连接信号传输端D1。单片机引脚P21发出低电平信号至P6的基极，P6的开关通路导通，直流电源VCC通过P6的开关通路、信号线D1连接信号传输端D1，实现信号传输端D1连接直流电源。

信号传输端D2对应的第六开关管为PNP三极管P7，P7的基极通过限流电阻连接单片机引脚P20，P7的发射极连接直流电源VCC，发射极和基极之间连接有偏置电阻，集电极连接信号线D2，通过信号线D2连接信号传输端D2。单片机引脚P20发出低电平信号至P7的基极，P7的开关通路导通，直流电源VCC通过P7的开关通路、信号线D2连接信号传输端D2，实现信号传输端连接直流电源。

接口单元的每个信号传输端通过对应的第七开关管的开关通路接地，以满足信号传输端直接接地的需求，保证传感器信号的正常传输。

信号传输端D2对应的第七开关管为NPN三极管N9，N9的基极通过限流电阻连接单片机引脚P26，N9的发射极接地，基极和发射极之间连接有偏置电阻，集电极连接信号线D2，通过信号线D2连接信号传输端D2。单片机引脚P26发出高电平信号至N9的基极，N9的开关通路导通，信号线D2接地，继而实现信号传输端D2接地。

信号传输端D1对应的第七开关管为NPN三极管N10，N10的基极通过限流电阻连接单片机引脚P27，N10的发射极接地，基极和发射极之间连接有偏置电阻，集电极连接信号线D1，通过信号线D1连接信号传输端D1。单片机引脚P27发出高电平信号至N10的基极，N10的开关通路导通，信号线D1接地，继而实现信号传输端D1接地。

信号线D1通过电阻R3连接单片机引脚ADI1，信号线D2通过电阻R4连接单片机引脚ADI2，引脚ADI1和ADI2分别与单片机内部的模拟信号处理电路连接。模拟信号处理电路通过引脚ADI1和ADI2接收信号线上传输的模拟信号，经过处理后发送至主控单元。

信号线D1通过电阻R5连接引脚PLSI1，信号线D2通过电阻R8连接引脚PLSI2，引脚PLSI1和PLSI2分别与单片机内部的脉冲信号处理电路连接。脉冲信号处理电路通过引脚PLSI1和PLSI2接收信号线上传输的脉冲信号，经过处理后发送至主控单元。

信号线D1通过电阻R9连接引脚P30，信号线D2通过电阻R9连接引脚P31，引脚P30和P31分别与单片机内部的电平信号处理电路连接。电平信号处理电路通过引脚P30和P31接收信号线上传输的电平信号，经过处理后发送至主控单元。

信号线D1通过电阻R11连接引脚RXD，信号线D2通过电阻R12连接引脚TXD，引脚RXD和TXD分别与单片机内部的异步通信信号处理电路连接。通过异步通信信号处理电路处理异步信号。

因此，根据传感器传输的信号类型不同，采用不同的信号处理电路对信号进行处理，以便于主控单元与多种信号形式的传感器进行通信，提高了主控单元与传感器之间信号传输的可靠性，增加了可以采用的传感器的类型，提高了控制电路的适用范围。

在本实施例中，每个传感器和接口单元之间均连接有一个模拟开关，避免传感器信号串扰现象的发生。由于本实施例的每个传感器包括两个信号端，因此模拟开关可以选择一个SN74AUC2G66或两个SN74AUC1G66。芯片SN74AUC1G66包括一个电源正输入端、一个电源负输入端、一个控制端、一个开关通路，芯片SN74AUC2G66包括一个电源正输入端、一个电源负输入端、两个控制端、两个开关通路；在控制端为高电平时，对应的开关通路导通。

图4为模拟开关与接口单元CN1和传感器11的连接示意图，模拟开关选择芯片SN74AUC2G66。

接口单元CN1的电源正输出端V1+分别连接模拟开关IC1的电源正输入端V+和传感器11的电源正输入端V+，接口单元CN1的电源负输出端V1-分别连接模拟开关IC1的电源负输入端V-和传感器11的电源负输入端V-；模拟开关IC1的第一开关通路的一端连接接口单元CN1的信号传输端D1，另一端连接传感器11的信号端D1；模拟开关IC1的第二开关通路的一端连接接口单元CN1的信号传输端D2，另一端连接传感器11的信号端D2；模拟开关IC1的第一控制端和第二控制端分别连接PNP三极管P8的集电极，P8的发射极连接接口单元CN1的电源正输出端V1+，基极通过限流电阻连接接口单元CN1的电源负输出端V1-，在发射极和基极之间连接有偏置电阻。模拟开关IC1的第一控制端为高电平时，模拟开关IC1的第一开关通路导通；模拟开关IC1的第二控制端为高电平时，模拟开关IC1的第二开关通路导通。

当接口单元CN1的电源正输出端V1+连接直流电源、电源负输出端V1-接地时，即传感器11上电时，P8的开关通路导通，模拟开关IC1的第一控制端和第二控制端均为被拉为高电平，模拟开关IC1的第一开关通路导通、第二开关通路导通，传感器11的信号端D1通过模拟开关IC1的第一开关通路与接口单元CN1的信号传输端D1进行信号传输，传感器11的信号端D2通过模拟开关IC1的第二开关通路与接口单元CN1的信号传输端D2进行信号传输。当传感器11没上电时，P8的开关通路关断，模拟开关IC1的两个开关通路关断，传感器11的信号端与接口单元CN1的信号传输端之间的线路断开。

因此，当传感器11上电时，传感器11的信号端与接口单元的信号传输端之间的线路才接通；当传感器11没上电时，传感器11的信号端与接口单元的信号传输端之间的线路断开；从而保证只有上电的传感器11才能与接口单元进行信号传输，避免不上电的其他传感器影响上电的传感器11的正常信号传输，避免传感器信号串扰现象的发生。

基于上述多传感器控制电路的设计，本实施例还提出了一种多传感器控制电路的控制方法，具体步骤参见图5所示。

S1：选定传感器。

主控单元根据具体需要直接选定需要上电运行的传感器，或者循环选定传感器单元中的每一个传感器。

S2：控制选定的传感器的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，该传感器上电运行。

主控单元控制选定传感器对应的接口单元的电源正输出端连接的第一开关电路导通以及该传感器对应的接口单元的电源负输出端连接的第二开关电路导通，从而使得该传感器的电源正输入端通过对应的接口单元的电源正输出端、第一开关电路的开关通路连接直流电源，使得该传感器的电源负输入端通过对应的接口单元的电源负输出端、第二开关电路的开关通路接地，进而使得该传感器上电运行。控制传感器上电的具体实现方法可参照上述控制电路中的描述，此处不再赘述。

S3：根据该传感器传输的信号类型，采用与该信号类型对应的信号处理电路对信号进行处理。

如果该传感器传输的信号类型为模拟信号，则采用模拟信号处理电路对信号进行处理；并将处理结果发送给主控单元。

如果该传感器传输的信号类型为脉冲信号，则采用脉冲信号处理电路对信号进行处理；并将处理结果发送给主控单元。

如果该传感器传输的信号类型为电平信号，则采用电平信号处理电路对信号进行处理；并将处理结果发送给主控单元。

如果该传感器传输的信号类型为异步信号，则采用异步通信信号处理电路对信号进行处理；并将处理结果发送给主控单元。

根据传感器传输的信号类型不同，采用不同的信号处理电路对信号进行处理，以便于主控单元与多种信号形式的传感器进行通信，提高了主控单元与传感器之间信号传输的可靠性，增加了可以采用的传感器的类型，提高了控制电路的适用范围。

本实施例的控制方法，主控单元控制选定的传感器上电运行，由于只有选定的传感器上电运行，供电压力较小，避免由于供电不足导致的传感器和整个控制电路运行异常，保证了传感器以及整个控制电路的正常运行，提高了供电可靠性和传感器信号传输的可靠性；而且，在无需提高供电能力的前提下可以在整个控制电路中布设较多数量的传感器，降低了电路成本。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多传感器控制电路，其特征在于：包括主控单元、传感器单元、接口单元；

所述传感器单元包括多个传感器，排列成多行和多列；

所述接口单元包括信号传输端、多个电源正输出端、多个电源负输出端；

每个所述的电源正输出端的一端均通过各自对应的第一开关电路的开关通路连接直流电源；

每个所述的电源负输出端的一端均通过各自对应的第二开关电路的开关通路接地；

每个所述的电源正输出端的另一端对应一行/列传感器，并分别与该行/列的传感器的电源正输入端连接；

每个所述的电源负输出端的另一端对应一列/行传感器，并分别与该列/行的传感器的电源负输入端连接；

所述主控单元分别与每个所述的第一开关电路的控制端、每个所述的第二开关电路的控制端连接，控制每个所述的第一开关电路和每个所述的第二开关电路的开关通路的通断；

所述主控单元通过信号传输端分别与每个传感器的信号端进行信号传输。

2.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路，所述主控单元分别通过所述的模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路、电平信号处理电路、异步通信信号处理电路与所述信号传输端连接。

3.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述第一开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管为高导通压降开关管，所述第二开关管为低导通压降开关管；

所述第一开关管的控制端连接主控单元，所述第一开关管的开关通路的一端接地，另一端连接第二开关管的控制端，所述第二开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接对应的电源正输出端。

4.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述第二开关电路包括第三开关管，所述第三开关管为高导通压降开关管；

所述第三开关管的控制端连接主控单元，所述第三开关管的开关通路的一端接地，另一端连接对应的电源负输出端。

5.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括上拉电路，所述上拉电路包括第四开关管和上拉电阻，所述第四开关管为低导通压降开关管；

所述第四开关管的控制端连接主控单元，所述第四开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端通过所述上拉电阻连接所述信号传输端。

6.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括下拉电路，所述下拉电路包括第五开关管和下拉电阻，所述第五开关管为高导通压降开关管；

所述第五开关管的控制端连接主控单元，所述第五开关管的开关通路的一端接地，另一端通过所述下拉电阻连接所述信号传输端。

7.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括第六开关管，所述第六开关管为低导通压降开关管；

所述第六开关管的控制端连接主控单元，所述第六开关管的开关通路的一端连接直流电源，另一端连接所述信号传输端；

所述控制电路还包括第七开关管，所述第七开关管为高导通压降开关管；

所述第七开关管的控制端连接主控单元，所述第七开关管的开关通路的一端接地，另一端连接所述信号传输端。

8.根据权利要求1所述的多传感器控制电路，其特征在于：在每个传感器和接口单元之间均连接有一个高电平导通模拟开关，

所述传感器对应的电源正输出端连接模拟开关的电源正输入端，

所述传感器对应的电源负输出端连接模拟开关的电源负输入端，

所述模拟开关的开关通路的一端连接所述信号传输端，另一端连接所述传感器的信号端；

所述模拟开关的控制端通过一低导通压降开关管的开关通路连接所述电源正输出端，所述开关管的控制端连接电源负输出端。

9.一种基于权利要求2所述的多传感器控制电路的控制方法，其特征在于：所述方法包括：

选定传感器；

控制选定的传感器的电源正输入端连接直流电源、电源负输入端接地，该传感器上电运行；

根据该传感器传输的信号类型，采用与该信号类型对应的信号处理电路对信号进行处理。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述选定传感器具体包括：

选定需要上电运行的传感器或者循环选定传感器单元中的每一个传感器。