CN108375932A - 一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，包括MCU主控电路和系统电源电路，MCU主控电路连接有数字输入电路、蜂鸣器报警电路，系统电源电路为各模块电路供电，所述MCU主控电路包括芯片U15，芯片U15的型号为STM32F103V；所述数字信号输入电路包括光电耦合器。具有以下优点：能够兼容24V电源系统，针对多应用场景进行设计，可通过多路进行数字模拟信号的输入，隔离了大电流对于电路系统的干扰，实现了输入信号之间相互不干扰，功耗低。

Description

一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统

技术领域

本发明涉及多路模拟和数字信号采集与处理、控制输出领域，具体为一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统。

背景技术

随着信息社会的发展，在众多应用场景中都存在微弱模拟信号和数字信号的采集和处理之后进行显示与无线传输的需求。在大部分应用场景中，信号采集处理完成的信号都是通过数据线来进行传输的，然而在很多场景下众多的信号采集线、电源线分布在工作区域中，不仅可能给信号传输带来干扰，而且散落在脚下的线还会成为不安全的因素，引起不方便和造成危险，导致目前的信号采集系统存在以下缺点：

1、不能够兼容24V电源系统，应用场景少，功耗大；

2、单路数字模拟信号的输入，不能输入信号进行多种算法处理；

3、数字模拟信号的输入互相干扰，抗干扰能力差。

发明内容

本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，能够兼容24V电源系统，针对多应用场景进行设计，可通过多路进行数字模拟信号的输入，隔离了大电流对于电路系统的干扰，实现了输入信号之间相互不干扰，功耗低。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案

一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，包括MCU主控电路和系统电源电路，MCU主控电路连接有数字输入电路、蜂鸣器报警电路，系统电源电路为各模块电路供电，所述MCU主控电路包括芯片U15，芯片U15的型号为STM32F103V；

所述数字信号输入电路包括光电耦合器；

所述系统电源电路包括外部输入电源、模拟及数字电源；

所述蜂鸣器报警电路包括三极管D24和蜂鸣器B1。

进一步的，所述芯片U15的12脚连接有晶振X4一端和电容C36一端，芯片U15的13脚连接有晶振X4另一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C37另一端接地，芯片U15的9脚连接有晶振X6一端和电容C38一端，芯片U15的8脚连接有晶振X6另一端和电容C39另一端，电容C38另一端、电容C39另一端接地；

所述芯片U15的6脚连接有二极管D16一端和二极管D15一端，二极管D16另一端连接3.3V电源VCC33，二极管D15另一端连接有锂电池BAT1的一端，锂电池BAT1的另一端接地；

所述芯片U15的76脚连接有连接有排座P3的1脚，芯片U15的72脚连接有连接有排座P3的2脚，排座P3的3脚接地；

所述芯片U15的94脚连接有船型开关K8的2脚，船型开关K8的3脚连接3.3V电源VCC33，船型开关K8的1脚接地；

所述芯片U15的37脚连接有电阻R39一端，电阻R39另一端接地；

所述芯片U15的14脚连接有电阻R66一端、按键开关K7一端、电容C40一端，电阻R66一端连接3.3V电源VCC33，电容C40另一端、按键开关K7另一端接地；

所述芯片U15的97脚连接有二极管D20一端，二极管D20另一端连接有电阻R42一端，电阻R42另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的98脚连接有二极管D23一端，二极管D23另一端连接有电阻R43一端，电阻R43另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的1脚连接有二极管D27一端，二极管D27另一端连接有电阻R44一端，电阻R44另一端连接3.3V电源VCC33。

进一步的，所述数字信号输入电路包括光电耦合器U2，光电耦合器U2的1脚连接有电阻R6一端，电阻R6另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U2的2脚连接有排阻RP1的1脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U2的4脚连接有二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接有电阻R7一端，电阻R7另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4的1脚连接有电阻R8一端，电阻R8另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U4的2脚连接有排阻RP1的2脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U4的4脚连接有二极管D2的一端，二极管D2的另一端连接有电阻R9一端，电阻R9另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U5，光电耦合器U5的1脚连接有电阻R11一端，电阻R11另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U5的2脚连接有排阻RP1的3脚，光电耦合器U5的3脚接地，光电耦合器U5的4脚连接有二极管D7的一端，二极管D7的另一端连接有电阻R12一端，电阻R12另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U6，光电耦合器U6的1脚连接有电阻R13一端，电阻R13另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U6的2脚连接有排阻RP1的4脚，光电耦合器U6的3脚接地，光电耦合器U6的4脚连接有二极管D8的一端，二极管D8的另一端连接有电阻R14一端，电阻R14另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP1的5-8脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

进一步的，所述数字信号输入电路还包括光电耦合器U7，光电耦合器U7的1脚连接有电阻R15一端，电阻R15另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U7的2脚连接有排阻RP5的8脚，光电耦合器U7的3脚接地，光电耦合器U7的4脚连接有二极管D9的一端，二极管D9的另一端连接有电阻R16一端，电阻R16另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U8，光电耦合器U8的1脚连接有电阻R19一端，电阻R19另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U8的2脚连接有排阻RP5的7脚，光电耦合器U8的3脚接地，光电耦合器U8的4脚连接有二极管D10的一端，二极管D10的另一端连接有电阻R20一端，电阻R20另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U9，光电耦合器U9的1脚连接有电阻R21一端，电阻R21另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U9的2脚连接有排阻RP5的6脚，光电耦合器U9的3脚接地，光电耦合器U9的4脚连接有二极管D13的一端，二极管D13的另一端连接有电阻R22一端，电阻R22另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U10，光电耦合器U10的1脚连接有电阻R23一端，电阻R23另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U10的2脚连接有排阻RP5的5脚，光电耦合器U10的3脚接地，光电耦合器U10的4脚连接有二极管D14的一端，二极管D14的另一端连接有电阻R24一端，电阻R24另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP5的1-4脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

进一步的，所述数字信号输入电路还包括排针P4，排针P4的1脚连接光电耦合器U2的2脚，排针P4的2脚连接光电耦合器U4的2脚，排针P4的3脚连接光电耦合器U5的2脚，排针P4的4脚连接光电耦合器U6的2脚，排针P4的5脚连接光电耦合器U7的2脚，排针P4的6脚连接光电耦合器U8的2脚，排针P4的7脚连接光电耦合器U9的2脚，排针P4的8脚连接光电耦合器U10的2脚，排针P4的9脚接GND_OUT，排针P4的10脚接外部24V电源VDD24_OUT；

所述光电耦合器U2的4脚连接有芯片U15的39脚，光电耦合器U4的4脚连接有芯片U15的40脚，光电耦合器U5的4脚连接有芯片U15的41脚，光电耦合器U6的4脚连接有芯片U15的42脚，光电耦合器U7的4脚连接有芯片U15的43脚，光电耦合器U8的4脚连接有芯片U15的44脚，光电耦合器U9的4脚连接有芯片U15的45脚，光电耦合器U10的4脚连接有芯片U15的46脚。

进一步的，所述按键显示板电源包括电感L4，电感L4的一端连接有电容C17一端和3.3V电源VCC33，电容C17另一端接地，电感L4的另一端连接有电容C18一端、电容C19一端，并输出为LED提供3.3V电源VDD33-LED，电容C18另一端、电容C19另一端接地。

进一步的，所述外部输入电源包括共模电感D18，共模电感D18的1脚连接有稳压二极管D21的一端，稳压二极管D21的另一端连接24V电源VCC24_IN，共模电感D18的3脚接地，共模电感D18的2脚连接有电容C14的一端、芯片D17的1脚，并输出电源VDD24，电容C14的另一端接地，芯片D17型号为LM2576BU-TO223，芯片D17的2脚连接有电感L3的一端和稳压二极管D22一端，稳压二极管D22另一端接地，电感L3的另一端连接有电阻R28一端、电容C16一端、电容C15一端，并输出5V电源VDD50，电容C16另一端、电容C15另一端接地，电阻R28另一端连接有电阻R32一端，电阻R32另一端接地，芯片D17的3脚、5脚、6脚接地，芯片D17的5脚连接有电阻R28和电阻R32。

进一步的，所述模拟及数字电源包括电感L1和电感L2，电感L1一端连接有电容C1一个，并接入5V电源VDD50，电容C1另一端接地，电感L2一端接地，电感L1另一端接5V模拟电源AVDD50，电感L2另一端连接有电容C2一端，并接模拟地AGND，电容C2另一端连接电感L1另一端；模拟及数字电源包括电感L5，电感L3一端连接有电容C3一个，并接入3.3V电源VCC33，电容C3另一端接模拟地AGND，电感L5另一端接3.3V模拟电源AVDD33，电感L5另一端连接有电容C4一端，电容C4另一端连接模拟地AGND。

进一步的，所述模拟及数字电源还包括芯片U12，芯片U12的型号为REG117FA-3.3，芯片U12的3脚连接有电容C10一端，并接5V电源VDD50，电容C10另一端接地，芯片U12的1脚接地，芯片U12的2脚连接有电容C11一端、电容C12一端、电阻R29一端，并输出3.3V电源VCC33，电容C11另一端、电容C12另一端接地，电阻R29另一端连接有发光二极管D25一端，发光二极管D25另一端接地。

进一步的，所述蜂鸣器报警电路包括三极管D24，三极管D24的1脚连接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接有芯片U15的35脚，三极管D24的3脚接地，三极管D24的2脚连接有蜂鸣器B1的2脚，蜂鸣器B1的1脚接入5V电源VDD50。

本发明所述的具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，具有以下有益效果：

1.MCU提供了在线调试功能，最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ，具有16K到512K字节的闪存程序存储器，功耗低，具有双采样和保持功能，2个12位模数转换器，1us转换时间，多达9个通信接口，应用广泛；

2. 针对多应用场景进行设计，数字信号输入可通过多路进行数字模拟信号的输入，能够对输入信号进行多种算法处理，实现多路信号的实时响应，满足了众多应用场景中多路信号采集与处理需求；

3. 数字信号输入采用光耦进行隔离，8路信号对应8个光耦分别控制每路信号，隔离了大电流对于电路系统的干扰，实现了输入信号之间相互不干扰；

4.所述系统电源电路包括外部输入电源、模拟及数字电源和按键显示板电源，外部输入电源电路与24V电源电压兼容，通过外部输入电源电路将24V电源进行稳压降压，外部输入电源电路只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路，采集24V电压数字信号的输入和控制输出，为系统的各个模块供不同的电压，模拟电源电路将外部输入电路输出的5V电压信号进行隔离处理，使得可以接入系统的模拟部分，将5V的数字电源进行处理后降压为3.3V的数字电源。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例中具有低功耗能力的多路信号采集与处理电路的框图；

图2为本发明实施例中AD采集电路原理图；

图3为本发明实施例中LCD显示电路原理图；

图4为本发明实施例中按键控制及LED电路原理图；

图5为本发明实施例中按键电路原理图；

图6为本发明实施例中数码管显示电路原理图；

图7为本发明实施例中外部输入电源电路原理图；

图8为本发明实施例中模拟电源电路原理图；

图9为本发明实施例中数字电源电路原理图；

图10为本发明实施例中按键显示板电路原理图；

图11为本发明实施例中数字信号输入电路原理图；

图12为本发明实施例中数字信号输出中继电器输出电路原理图；

图13为本发明实施例中长线驱动器电路原理图；

图14为本发明实施例中MCU及其外围基础电路原理图；

图15为本发明实施例中蓝牙接口电路原理图；

图16为本发明实施例中485总线接口电路原理图；

图17为本发明实施例中CAN总线接口电路原理图；

图18为本发明实施例中CH340串口驱动及接口电路原理图；

图19为本发明实施例中EEPROM存储电路原理图；

图20为本发明实施例中串行flash存储电路原理图；

图21为本发明实施例中蜂鸣器报警电路原理图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图21所示，一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，包括MCU主控电路和系统电源电路，MCU主控电路连接有AD采集电路、数字输入电路、数字输出电路、蜂鸣器报警电路、LCD显示及按键控制电路和接口与存储电路，系统电源电路为各模块电路供电。

所述MCU主控电路包括芯片U15，芯片U15的型号为STM32F103V，芯片U15的12脚连接有晶振X4一端和电容C36一端，芯片U15的13脚连接有晶振X4另一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C37另一端接地，芯片U15的9脚连接有晶振X6一端和电容C38一端，芯片U15的8脚连接有晶振X6另一端和电容C39另一端，电容C38另一端、电容C39另一端接地。

所述芯片U15的6脚连接有二极管D16一端和二极管D15一端，二极管D16另一端连接3.3V电源VCC33，二极管D15另一端连接有锂电池BAT1的一端，锂电池BAT1的另一端接地。

所述芯片U15的76脚连接有连接有排座P3的1脚，芯片U15的72脚连接有连接有排座P3的2脚，排座P3的3脚接地。

所述芯片U15的94脚连接有船型开关K8的2脚，船型开关K8的3脚连接3.3V电源VCC33，船型开关K8的1脚接地。

所述芯片U15的37脚连接有电阻R39一端，电阻R39另一端接地。

所述芯片U15的14脚连接有电阻R66一端、按键开关K7一端、电容C40一端，电阻R66一端连接3.3V电源VCC33，电容C40另一端、按键开关K7另一端接地。

所述芯片U15的97脚连接有二极管D20一端，二极管D20另一端连接有电阻R42一端，电阻R42另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的98脚连接有二极管D23一端，二极管D23另一端连接有电阻R43一端，电阻R43另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的1脚连接有二极管D27一端，二极管D27另一端连接有电阻R44一端，电阻R44另一端连接3.3V电源VCC33。

MCU外围基础电路，BOOT1串接一个10K电阻R39后接地，BOOT1引脚为固定电平低电平。BOOT0引脚和3.3V电源VCC33串接一个10K电阻和地连接在一个船型开关的三个引脚，由船型开关选择BOOT0的电平高低，当BOOT0与GND5连接时，BOOT0为低电平，从用户闪存启动，为正常启动模式。当BOOT0经过电阻R38与VCC33相连时，BOOT0为高电平，从系统存储器启动。

MCU外围基础电路，BOOT1串接一个10K电阻R39后接地，BOOT1引脚为固定电平低电平。BOOT0引脚和3.3V电源VCC33串接一个10K电阻和地连接在一个船型开关的三个引脚，由船型开关选择BOOT0的电平高低，当BOOT0与GND5连接时，BOOT0为低电平，从用户闪存启动，为正常启动模式，当BOOT0经过电阻R38与VCC33相连时，BOOT0为高电平，从系统存储器启动。

备用电源电路，锂电池或者纽扣电池一端接地，另一端经过一个二极管D15与VBAT相连为MCU提供电源，VCC33经过二极管D16连接到VBAT。复位电路，nRST引脚连接上拉电阻接到3.3V的电压VCC33。电容C40和按键并联后一端连接到nRST引脚，另一端接地，当复位按键K7不按下时，nRST引脚经过上拉电阻接到高电平，当按键按下时，nRST被连接到GND5，nRST引脚的电平被拉低。调试指示灯电路，本系统共有三个调试指示灯用来方便进行调试。从MCU引出的PE0-PE2引脚分别串接D20、R42，D23、R43，D27、R44连接到系统电源VCC33，以第一路调试指示灯为例，当PE0为低电平时，电流从VC33流经电阻R42和D20，D20导通点亮。在线调试接口电路原理图，从MCU引出的一个端口（SWCLK、SWDIO引脚）提供了在线调试功能，连接到排座P3方便进行连接。

MCU主控电路提供了在线调试功能，最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ ，具有16K到512K字节的闪存程序存储器，功耗低，具有双采样和保持功能，2个12位模数转换器，1us转换时间，多达9个通信接口，应用广泛。

所述AD采集电路包括芯片U01，芯片U01的型号为CS5532/34，芯片U01的1脚连接有电容C01一端、电容C02一端、电阻R01一端，电容C01另一端接模拟地AGND，电阻R01另一端连接有排针X03的3脚，芯片U01的2脚连接有电容C04一端、电容C02另一端、电阻R04一端，电容C04另一端接模拟地AGND，电阻R04另一端连接有排针X03的4脚；芯片U1的24脚连接有电容C08一端、电容C09一端、电阻R05一端，电容C08另一端接模拟地AGND，电阻R05另一端连接有排针X03的5脚，芯片U01的23脚连接有电容C010一端、电容C09另一端、电阻R06一端，电容C010另一端接模拟地AGND，电阻R06另一端连接有排针X03的6脚；芯片U01的22脚连接有电容C013一端、电容C014一端、电阻R07一端，电容C013另一端接模拟地AGND，电阻R07另一端连接有排针X03的9脚，芯片U01的21脚连接有电容C015一端、电容C014另一端、电阻R08一端，电容C015另一端接模拟地AGND，电阻R08另一端连接有排针X03的10脚；芯片U01的3脚连接有电容C016一端、电容C017一端、电阻R09一端，电容C016另一端接模拟地AGND，电阻R09另一端连接有排针X03的7脚，芯片U01的4脚连接有电容C018一端、电容C017另一端、电阻R010一端，电容C018另一端接模拟地AGND，电阻R010另一端连接有排针X03的4脚。

所述芯片U01的8脚连接有电阻R011一端，并接模拟地AGND，芯片U01的18脚连接有电阻R011另一端，并接电源GND5；芯片U01的11脚连接有晶振X02一端，晶振X02另一端连接芯片U01的12脚；芯片U01的5脚连接有电容C012一端和电容C011一端，芯片U01的6脚连接电容C012另一端和电容C011另一端；芯片U01的19脚连接有电容C07一端、电容C06一端，并接入模拟地AGND，电容C07另一端、电容C06另一端连接5V模拟电源AVDD50，芯片U01的20脚连接5V模拟电源AVDD50，芯片U01的7脚连接有电阻R03一端，并连接5V模拟电源AVDD50，芯片U01的17脚连接有电阻R03另一端、电容C05一端、电阻R02一端、电容C03一端，电容C05另一端、电容C03另一端连接电源GND5，电阻R02另一端连接3.3V电源VCC33。

所述芯片U01的16脚连接有排针X01的2脚，芯片U01的15脚连接有排针X01的3脚，芯片U01的14脚连接有排针X01的4脚，芯片U01的13脚连接有排针X01的5脚。

所述AD采集电路共有4路差分信号接入CS5532AD采集芯片，四路差分信号采用同样的结构接入。以第一路差分信号输入通道为例，C01与C04串联之后与C02并联，并联的两端分别连接到CS5532的IN1+和IN1-这两个引脚，R01和R04连接在C2的两端可以分别接入两路模拟信号，C01与C04的连接端接入模拟地，其他的三路差分信号输入通道采用同样的电路结构接入。C011和C012并联之后连在CS5532的C01与C02两个引脚上，晶振X02的两端连接OSC1与OSC2两个引脚，参考电压VA-连接模拟地与R011的一端，CS5532的DGND端连接R011的另外一端，并且与数字地相连。C06和C07并联之后分别连在CS5532的VREF-和VREF+端，同时模拟地连接到CS5532的VREF-引脚，5V的AVDD50引脚连接至VREF+和VA+，电阻R03连接在VA+和VD+两端，C05与C03并联之后一端接地，另一端连在VD+，R02的一端连接3.3V电源，另一端接在VD+。软件模拟的SPI总线接口（/C/S、SDI、SDO、SCLK）分别连接到排针的PC0-AD10，PC1-AD11，PC2-AD12，PC3-AD13引脚，以便插接到主控板上与MCU连接。

所述AD采集电路的噪音极低、通道多，共有4路差分信号接入AD采集电路，四路差分信号采用同样的结构接入，可得到高达24位分别率的输出结果，具有自校正系统，可进行自校准和系统校准，消除了零点增益和漂移误差，极易和MCU接口，精度高，分辨率高。

所述数字信号输入电路包括光电耦合器U2，光电耦合器U2的1脚连接有电阻R6一端，电阻R6另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U2的2脚连接有排阻RP1的1脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U2的4脚连接有二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接有电阻R7一端，电阻R7另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4的1脚连接有电阻R8一端，电阻R8另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U4的2脚连接有排阻RP1的2脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U4的4脚连接有二极管D2的一端，二极管D2的另一端连接有电阻R9一端，电阻R9另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U5，光电耦合器U5的1脚连接有电阻R11一端，电阻R11另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U5的2脚连接有排阻RP1的3脚，光电耦合器U5的3脚接地，光电耦合器U5的4脚连接有二极管D7的一端，二极管D7的另一端连接有电阻R12一端，电阻R12另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U6，光电耦合器U6的1脚连接有电阻R13一端，电阻R13另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U6的2脚连接有排阻RP1的4脚，光电耦合器U6的3脚接地，光电耦合器U6的4脚连接有二极管D8的一端，二极管D8的另一端连接有电阻R14一端，电阻R14另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP1的5-8脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

所述数字信号输入电路还包括光电耦合器U7，光电耦合器U7的1脚连接有电阻R15一端，电阻R15另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U7的2脚连接有排阻RP5的8脚，光电耦合器U7的3脚接地，光电耦合器U7的4脚连接有二极管D9的一端，二极管D9的另一端连接有电阻R16一端，电阻R16另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U8，光电耦合器U8的1脚连接有电阻R19一端，电阻R19另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U8的2脚连接有排阻RP5的7脚，光电耦合器U8的3脚接地，光电耦合器U8的4脚连接有二极管D10的一端，二极管D10的另一端连接有电阻R20一端，电阻R20另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U9，光电耦合器U9的1脚连接有电阻R21一端，电阻R21另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U9的2脚连接有排阻RP5的6脚，光电耦合器U9的3脚接地，光电耦合器U9的4脚连接有二极管D13的一端，二极管D13的另一端连接有电阻R22一端，电阻R22另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U10，光电耦合器U10的1脚连接有电阻R23一端，电阻R23另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U10的2脚连接有排阻RP5的5脚，光电耦合器U10的3脚接地，光电耦合器U10的4脚连接有二极管D14的一端，二极管D14的另一端连接有电阻R24一端，电阻R24另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP5的1-4脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

所述数字信号输入电路还包括排针P4，排针P4的1脚连接光电耦合器U2的2脚，排针P4的2脚连接光电耦合器U4的2脚，排针P4的3脚连接光电耦合器U5的2脚，排针P4的4脚连接光电耦合器U6的2脚，排针P4的5脚连接光电耦合器U7的2脚，排针P4的6脚连接光电耦合器U8的2脚，排针P4的7脚连接光电耦合器U9的2脚，排针P4的8脚连接光电耦合器U10的2脚，排针P4的9脚接GND_OUT，排针P4的10脚接外部24V电源VDD24_OUT。

所述光电耦合器U2的4脚连接有芯片U15的39脚，光电耦合器U4的4脚连接有芯片U15的40脚，光电耦合器U5的4脚连接有芯片U15的41脚，光电耦合器U6的4脚连接有芯片U15的42脚，光电耦合器U7的4脚连接有芯片U15的43脚，光电耦合器U8的4脚连接有芯片U15的44脚，光电耦合器U9的4脚连接有芯片U15的45脚，光电耦合器U10的4脚连接有芯片U15的46脚。

所述数字信号输入电路共有8路数字信号输入，并分别通过100K的排阻RP1、RP2上拉24V电压，因为要隔离大电流对于电路系统的干扰，所以采用光耦进行隔离，8路信号对应8个光耦分别控制每路信号，每路光耦的1引脚串接5.1K的电阻上拉24V电压，每路信号的控制光耦的4引脚串接一个发光二极管和1K的电阻连接3.3V电压，并连接MCU的引脚用来检测电平高低，每路信号的3引脚直接接地。以第一路输入信号IN1为例，当输入信号为低电平时，光耦导通，电流从VCC33流过发光二极管D1使二极管发光标志此路有信号通过，并且能够检测到芯片U15的PE8引脚变为低电平；当IN1输入为24V电压信号时，光耦不导通，所以MCU检测到芯片U15的PE8引脚为高电平。每路数字通道的输入信号和外部24V电源都连接到排针P4从外部输入。

所述数字信号输入电路共有8路数字信号输入，并分别通过100K的排阻上拉24V电压，采用光耦进行隔离，8路信号对应8个光耦分别控制每路信号，隔离了大电流对于电路系统的干扰，实现了输入信号之间相互不干扰。

所述数字输出电路包括继电器输出电路和长线驱动器输出电路，长线驱动器输出电路包括芯片U1，芯片U1的型号为AM26LS31，芯片U1的的4脚、12脚和16脚接入3.3V电源VCC33，芯片U1的1脚连接有芯片U15的63脚，芯片U1的7脚连接有芯片U15的64脚，芯片U1的9脚连接有芯片U15的65脚，芯片U1的15脚连接有芯片U15的66脚，芯片U1的2脚连接有排针P2的1脚，芯片U1的3脚连接有排针P2的2脚，芯片U1的6脚连接有排针P2的3脚，芯片U1的5脚连接有排针P2的4脚，芯片U1的10脚连接有排针P2的5脚，芯片U1的11脚连接有排针P2的6脚，芯片U1的14脚连接有排针P2的7脚，芯片U1的13脚连接有排针P2的8脚，芯片U1的8脚接地，排针P2的9脚连接GND_IN，排针P2的10脚连接内部24V电源VDD24_IN。

长线驱动器输出电路主要由驱动芯片AM26LS31构成，由3.3V的电压VCC33供电，共有四路从MCU连接的PWM信号输入PC6-PC9，每路信号经过长线驱动器后转为两路差分信号，高低电平相反，由此便可以驱动步进电机或电机。其中长线驱动器由3.3V的电压VCC33供电，四路输出信号经过差分后输出为8路差分信号。

所述继电器输出电路包括芯片U3，芯片U3的信号为ULN2003A-SO16，芯片U3的1脚连接有芯片U15的57脚，芯片U3的2脚连接有芯片U15的58脚，芯片U3的3脚连接有芯片U15的59脚，芯片U3的4脚连接有芯片U15的60脚，芯片U3的5脚连接有芯片U15的61脚，芯片U3的6脚连接有芯片U15的62脚，芯片U3的8脚接地，芯片U3的9脚连接24V电源VDD24。

所述芯片U3的16脚连接有发光二极管D3一端、二极管D29一端、继电器K1的5脚，发光二极管D3另一端连接有电阻R2一端，电阻R2另一端、二极管D29另一端、继电器K1的4脚接入24V电源VDD24，继电器K1的1脚连接排针P1的5脚，继电器K1的3脚连接排针P1的1脚，继电器K1的3脚连接有电容C22一端，电容C22另一端连接有电阻R26一端，电阻R26另一端连接排针P1的5脚；芯片U3的15脚连接有发光二极管D4一端、二极管D30一端、继电器K2的5脚，发光二极管D4另一端连接有电阻R3一端，电阻R3另一端、二极管D30另一端、继电器K2的4脚接入24V电源VDD24，继电器K2的1脚连接排针P1的5脚，继电器K2的3脚连接排针P1的2脚，继电器K2的3脚连接有电容C24一端，电容C24另一端连接有电阻R27一端，电阻R27另一端连接排针P1的5脚；芯片U3的14脚连接有发光二极管D5一端、二极管D32一端、继电器K3的5脚，发光二极管D5另一端连接有电阻R4一端，电阻R4另一端、二极管D32另一端、继电器K3的4脚接入24V电源VDD24，继电器K3的1脚连接排针P1的5脚，继电器K3的3脚连接排针P1的3脚，继电器K3的3脚连接有电容C25一端，电容C25另一端连接有电阻R33一端，电阻R33另一端连接排针P1的5脚；芯片U3的13脚连接有发光二极管D6一端、二极管D31一端、继电器K4的5脚，发光二极管D6另一端连接有电阻R5一端，电阻R5另一端、二极管D31另一端、继电器K4的4脚接入24V电源VDD24，继电器K4的1脚连接排针P1的5脚，继电器K4的3脚连接排针P1的4脚，继电器K4的3脚连接有电容C23一端，电容C23另一端连接有电阻R34一端，电阻R34另一端连接排针P1的5脚。

所述芯片U3的12脚连接有发光二极管D11一端、二极管D33一端、继电器K5的5脚，发光二极管D11另一端连接有电阻R17一端，电阻R17另一端、二极管D33另一端、继电器K5的4脚接入24V电源VDD24，继电器K5的1脚连接排针P1的8脚，继电器K5的3脚连接排针P1的6脚，继电器K5的3脚连接有电容C26一端，电容C26另一端连接有电阻R36一端，电阻R36另一端连接排针P1的8脚；芯片U3的11脚连接有发光二极管D12一端、二极管D34一端、继电器K6的5脚，发光二极管D12另一端连接有电阻R18一端，电阻R18另一端、二极管D34另一端、继电器K6的4脚接入24V电源VDD24，继电器K6的1脚连接排针P1的8脚，继电器K6的3脚连接排针P1的7脚，继电器K6的3脚连接有电容C27一端，电容C27另一端连接有电阻R37一端，电阻R37另一端连接排针P1的8脚。

所述继电器输出电路共有六路数字信号，通过驱动芯片ULN2003A提高驱动能力，经过驱动芯片的每路信号都由继电器进行控制输出，并且每路输出通道都有一个10K的电阻R2与发光二极管D3串联后与一个稳压二极管D29并联在继电器的两端，还有滤波电容C22和电阻R25并在继电器的两端。这样由MCU引脚输出的TTL逻辑电平经过驱动芯片后，以第一路通道为例，若芯片U15的PD10输出为低电平，则继电器K1的5引脚为低电平，则发光二极管D3点亮，标志该路有有效信号通过，同时继电器导通，由引脚输出一个24V电压的数字信号。

所述数字输出电路包括长线驱动器输出电路，长线驱动器输出电路共有四路从MCU连接的PWM信号输入，每路信号经过长线驱动器后转为两路差分信号，高低电平相反，由此便可以驱动步进电机或电机，四路输出信号经过差分后输出为8路差分信号；

所述数字输出电路还包括继电器输出电路，继电器输出电路共有六路数字信号，具有高驱动能力，经过驱动芯片的每路信号都由继电器进行控制输出。

所述数字输出电路的结构简单，电路模块体积小，安装方便，电流增益高，工作电压高，温度范围宽，带负载能力强，运行稳定可靠。

所述接口与存储电路包括蓝牙接口电路、485总线接口电路、CAN总线接口电路、CH340串口驱动及接口电路、EEPROM存储电路和串行flash存储电路。

所述蓝牙接口电路包括排针X8，排针X8外接蓝牙，排针X8的1脚连接蓝牙的BLE_STATE脚, 排针X8的1脚连接蓝牙的BLE_RXD脚, 排针X8的1脚连接蓝牙的BLE_TXD脚, 排针X8的1脚连接蓝牙的BLE_EN脚，排针X8的1脚连接有电阻R35一端，电阻R35另一端连接有发光二极管D26一端，发光二极管D26另一端接电源GND5，排针X8的2脚连接有芯片U15的78脚，排针X8的3脚连接有芯片U15的79脚，排针X8的4脚接地，排针X8的5脚连接5V电源VDD50。

由MCU得串口4引出的连接到排座X8的2、3引脚，用来连接蓝牙模块。排座的4，5引脚分别连接电源GND5和VDD50来给蓝牙模块提供电源，排针X8的1脚串接电阻R35和发光二极管D26用来指示蓝牙工作状态，当BLE_STATE为高电平时发光二极管点亮，当BLE_STATE为低电平时发光二极管处于熄灭状态。

所述485总线接口电路包括芯片U17，芯片U17的型号为7L184，芯片U17的1脚连接有芯片U15的26脚，芯片U17的2脚和3脚连接有芯片U15的23脚，芯片U17的4脚连接有芯片U15的25脚，芯片U17的5脚连接电源GND5，芯片U17的6脚连接有电阻R61一端和接插件J3的1脚，电阻R61另一端连接有芯片U17的6脚和接插件J3的2脚。

所述485总线接口电路通过PA0、PA2、PA3引脚连接至485总线驱动芯片7L184的/R/E、DE,R和D引脚，VCC和GND引脚分别连接5V电源VDD50和接地。A，B引脚两端并接电阻R61，通过电阻两端连接至接插件J3。

所述CAN总线接口电路包括芯片U16，芯片U16的型号为TJZ1050，芯片U16的1脚连接有芯片U15的96脚，芯片U16的4脚连接有芯片U15的95脚，芯片U16的2脚连接有电容C53一端，并接入电源GND5，芯片U16的3脚连接有电容C53另一端，并接入5V电源VDD50，芯片U16的7脚连接有电阻R60一端和接插件J1的1脚，电阻R60另一端连接芯片U16的6脚和接插件J1的2脚。

所述CAN总线接口电路通过MCU的PB8、PB9和CAN总线驱动芯片的RXD和TXD引脚相连，GND和VCC引脚两端串接电容C53之后分别接地和连接5V电源VDD50。CAN总线驱动芯片的参考电压引脚VREF悬空，S引脚接地，数据输出引脚CANL和CANH串接一个电阻两端分别连接在接插件J1的2、1引脚。

所述CH340串口驱动及接口电路包括芯片U14、排针X7、排针X9，芯片U14的型号为CH340G-SOP16，芯片U14的1脚连接电源GND5，芯片U14的2脚连接有二极管D19的一端，二极管D19的另一端连接有芯片U15的69脚，芯片U14的3脚连接有电阻R30的一端，二极管R30的另一端连接有芯片U15的68脚，芯片U14的4脚连接3.3V电源VCC33, 芯片U14的5脚连接排针X9的3脚，芯片U14的6脚连接排针X9的2脚，芯片U14的7脚连接有电容C20一端和晶振OSC1的一端，电容C20另一端接地，芯片U14的8脚连接有晶振OSC1的另一端和电容C21一端，电容C21另一端接地，芯片U14的16脚连接有电容C13一端，并接入3.3V电源VCC33，电容C13另一端接地。

所述排针X9的1脚连接有排针X7的1脚，排针X9的2脚连接有排针X7的2脚，排针X9的3脚连接有排针X7的3脚，排针X9的5脚连接有排针X7的5脚，并接入电源GND5，排针X7的1脚连接有电阻R25一端，电阻R25另一端接入5V电源VDD50。

CH340串口驱动及接口电路，包括CH340串口驱动电路和USART-USB接口电路，通过本电路可以为系统供电和进行程序下载、串口通信功能。采用CH340芯片，使用MCU的串口一连接串口驱动电路，具体为串口一PA9、PA10分别连接芯片的RXD和TXD引脚。XI和XOUT两端并联12M晶振OSC1为芯片提供时基信号，晶振两端分别连接电容接地，起到给脉冲信号进行滤波的作用。芯片通过1引脚GND和16引脚VCC为芯片供电，经过串口驱动电路输出的端口信号通过UD+和UD-来与上位机进行通信，USART-USB接口电路，通过本电路引出串口信号与上位机进行通信。提供了四线端口进行通信，具体连接为：排座X7的1，4引脚分别连接VDD50和GND5，2、3引脚分别连接通信端口UDATA+和UDATA-，同时硬件提供了另一个9孔的microUSB接口，只有2/3引脚传输数据，分别连接UDATA+和UDATA-，1、5引脚连接电源为系统供电。

所述EEPROM存储电路包括芯片U19，芯片U19的型号为ATMEL11124c02，芯片U19的1脚-4脚接入电源GND5，芯片U19的8脚连接3.3V电源VCC33，芯片U19的7脚连接有电容C54一端，并接入电源GND5，电容C54另一端接入3.3V电源VCC33，芯片U19的6脚连接有排阻RP2的2脚和芯片U15的92脚，芯片U19的5脚连接有排阻RP2的1脚和芯片U15的93脚，排阻RP2的5-8脚连接3.3V电源VCC33。

EEPROM存储电路的ATMEL11124C02芯片的A0、A1、A2引脚和GND串接接地，VCC引脚连接电容C54的一端和排阻RP2的5-8引脚相连接在电源VCC33，电容C54的另一端连接EEPROM的WP引脚之后接地，SCL引脚连接排阻RP2的2引脚之后连接MCU的PB6引脚，SDA引脚连接排阻RP2的1引脚之后连接MCU的PB7引脚。

所述串行flash存储电路包括芯片U18，芯片U18的1脚连接有电阻R62一端和芯片U15的29脚，电阻R62另一端接入3.3V电源VCC33，芯片U18的2脚连接有芯片U15的31脚，芯片U18的5脚连接有芯片U15的32脚，芯片U18的6脚连接有芯片U15的30脚，芯片U18的3脚、7脚、8脚接入3.3V电源VCC33，芯片U18的4连接有电源GND5。

所述串行flash存储电路采用W25Q16芯片，采用SPI总线与MCU进行通信。SPI总线的三线通信方式，DIO、DO、CLK引脚分别连接MCU的PA7、PA6、PA5引脚，PA4连接芯片的片选引脚CS。当片选信号CS拉低时，选通芯片，通过CLK引脚为芯片提供时钟脉冲来进行读写操作。芯片的8和4引脚分别连接VCC33和GND5为芯片供电，芯片的7引脚HOLD上拉接VCC33，片选引脚CS串接电阻与R62与VCC33相连。

所述接口与存储电路拥有多个通信接口：485总线接口、CAN总线接口、USART-USB接口等，创新性的扩展了蓝牙接口，能够将读入的数字和模拟信号转换为无线信号与其他搭载了蓝牙通信功能的电子设备进行通信，众多的总线接口能够适应不同的系统，适用性与可扩展性强。

所述LCD显示及按键控制电路包括LCD显示电路、按键及LED电路、数码管显示电路。

所述LCD显示电路包括LCD，LCD是128*64LCD显示，LCD的1脚连接有芯片U15的88脚，LCD的2脚连接有芯片U15的55脚，LCD的3脚连接有芯片U15的87脚，LCD的4脚连接有芯片U15的86脚，LCD的8脚连接有芯片U15的84脚，LCD的12脚连接有芯片U15的81脚，LCD的11脚连接有芯片U15的83脚，LCD的10脚连接有芯片U15的82脚，LCD的9脚连接有芯片U15的85脚，LCD的5脚、7脚连接有电源VCC_DIS，LCD的6脚连接有电源GND5。

所述LCD显示电路还包括OLED，OLED的型号为OLED-0.96-128*64，OLED的1脚连接有电源GND5，OLED的2脚连接有电源VCC_DIS，OLED的3脚连接有芯片U15的84脚，OLED的4脚连接有芯片U15的85脚，OLED的5脚连接有芯片U15的83脚，OLED的6脚连接有芯片U15的82脚，OLED的7脚连接有芯片U15的82脚。

所述LCD显示电路还包括牛角座J12，牛角座J12的1脚连接有电阻R53一端，并接入3.3V电源VDD33-LED，电阻R53另一端连接电源VCC_DIS，牛角座J12的2脚连接电源GND5，牛角座J12的3脚连接LCD的12脚，牛角座J12的4脚连接LCD的11脚，牛角座J12的5脚连接LCD的10脚，牛角座J12的6脚连接LCD的8脚，牛角座J12的7脚连接LCD的9脚，牛角座J12的8脚连接LCD的4脚，牛角座J12的9脚连接LCD的3脚，牛角座J12的10脚连接LCD的2脚，牛角座J12的11脚连接LCD的1脚，牛角座J12的17脚连接芯片U15的14脚，牛角座J12的18脚连接芯片U15的14脚。

所述按键及LED电路包括芯片U26，芯片U26的型号为BC7277，芯片U26的1脚接入电源VCC_DIS，芯片U26的3脚接入电源GND5，芯片U26的2脚连接有芯片U15的54脚，芯片U26的4脚连接有芯片U15的51脚，芯片U26的24脚连接有芯片U15的52脚，芯片U26的23脚连接有芯片U15的53脚，芯片U26的22脚连接有芯片U15的38脚，芯片U26的23脚连接有电阻R50的一端，电阻R50另一端接入电源VCC_DIS，芯片U26的23脚连接有电阻R51的一端，电阻R51另一端接入电源VCC_DIS，芯片U26的1脚连接有电阻R52的一端，电阻R52的另一端连接有发光二极管D40一端，发光二极管D40另一端连接芯片U26的22脚。

所述芯片U26的5脚连接有发光二极管D52一端，发光二极管D52另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的6脚连接有发光二极管D53一端，发光二极管D53另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的7脚连接有发光二极管D54一端，发光二极管D54另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的8脚连接有发光二极管D55一端，发光二极管D55另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的9脚连接有发光二极管D56一端，发光二极管D56另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的10脚连接有发光二极管D57一端，发光二极管D57另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的11脚连接有发光二极管D58一端，发光二极管D58另一端连接芯片U26的21脚，芯片U26的12脚连接有发光二极管D59一端，发光二极管D59另一端连接芯片U26的21脚。

所述芯片U26的13脚连接有电阻R52一端，电阻R52另一端连接有按键S1一端、按键S5一端、按键S9一端、按键S13一端，芯片U26的14脚连接有电阻R53一端，电阻R53另一端连接有按键S2一端、按键S6一端、按键S10一端、按键S14一端，芯片U26的15脚连接有电阻R54一端，电阻R54另一端连接有按键S3一端、按键S7一端、按键S11一端，芯片U26的16脚连接有电阻R55一端，电阻R55另一端连接有按键S4一端、按键S8一端、按键S12一端，按键S1另一端、按键S2另一端、按键S3另一端、按键S4另一端连接有电阻R56一端，电阻R56另一端连接有芯片U26的17脚，按键S5另一端、按键S6另一端、按键S7另一端、按键S8另一端连接有电阻R57一端，电阻R57另一端连接有芯片U26的18脚，按键S9另一端、按键S10另一端、按键S11另一端、按键S12另一端连接有电阻R58一端，电阻R58另一端连接有芯片U26的19脚，按键S13另一端、按键S14另一端连接有电阻R59一端，电阻R59另一端连接有芯片U26的20脚。

所述数码管显示电路包括数码管U24和数码管U25，数码管U24和数码管U25的型号为LED_5461，数码管U24的1脚、数码管U25的1脚连接有芯片U26的9脚，数码管U24的2脚、数码管U25的2脚连接有芯片U26的8脚，数码管U24的3脚、数码管U25的3脚连接有芯片U26的12脚，数码管U24的4脚、数码管U25的4脚连接有芯片U26的7脚，数码管U24的5脚、数码管U25的5脚连接有芯片U26的11脚，数码管U24的6脚、数码管U25的6脚连接有芯片U26的16脚，数码管U24的7脚、数码管U25的7脚连接有芯片U26的6脚，数码管U24的8脚、数码管U25的8脚连接有芯片U26的15脚，数码管U24的9脚、数码管U25的9脚连接有芯片U26的14脚，数码管U24的10脚、数码管U25的10脚连接有芯片U26的10脚，数码管U24的11脚、数码管U25的11脚连接有芯片U26的5脚，数码管U24的12脚、数码管U25的12脚连接有芯片U26的13脚。

由牛角座J12连接的MCU引脚PD0-PD8分别连接至LCD JLX12864G的LCD_CS、LCD_RS、LCD_RST、LCD_SCLK、LCD_SDA、LCD_ROM_CS、LCD_ROM_SCK、LCD_ROM_IN、LCD_ROM_OUT引脚，电源线VCC DIS和GND5分别连接LCD的5,7引脚和6引脚。

矩阵键盘电路原理图，按照此种方式连接矩阵键盘，当按键按下时，芯片U26的KEY引脚会发生中断信号，同时SPI总线接口将会把按键状态串行送出，DIG0～DIG7分别连接R52～R59,R11的一端，DIG4通过R56分别按键S1～S4经过R52～R55连接到DIG0～DIG3，DIG5通过R57分别按键S5～S8经过R52～R55连接到DIG0～DIG3，DIG6通过R58分别按键S9～S12经过R52～R55连接到DIG0～DIG3，DIG7通过R59分别按键S13、S14，按键S13、S14经过R52，R53连接到DIG0、DIG1。

所述LCD显示及按键控制电路集合了两种显示方式于系统：LCD显示和数码管显示。根据不同的信息特点，能够分类显示更多的信息。

所述系统电源电路包括外部输入电源、模拟及数字电源和按键显示板电源。

所述按键显示板电源包括电感L4，电感L4的一端连接有电容C17一端和3.3V电源VCC33，电容C17另一端接地，电感L4的另一端连接有电容C18一端、电容C19一端，并输出为LED提供3.3V电源VDD33-LED，电容C18另一端、电容C19另一端接地。

所述外部输入电源包括共模电感D18，共模电感D18的1脚连接有稳压二极管D21的一端，稳压二极管D21的另一端连接24V电源VCC24_IN，共模电感D18的3脚接地，共模电感D18的2脚连接有电容C14的一端、芯片D17的1脚，并输出电源VDD24，电容C14的另一端接地，芯片D17型号为LM2576BU-TO223，芯片D17的2脚连接有电感L3的一端和稳压二极管D22一端，稳压二极管D22另一端接地，电感L3的另一端连接有电阻R28一端、电容C16一端、电容C15一端，并输出5V电源VDD50，电容C16另一端、电容C15另一端接地，电阻R28另一端连接有电阻R32一端，电阻R32另一端接地，芯片D17的3脚、5脚、6脚接地，芯片D17的5脚连接有电阻R28和电阻R32。

所述模拟及数字电源包括电感L1和电感L2，电感L1一端连接有电容C1一个，并接入5V电源VDD50，电容C1另一端接地，电感L2一端接地，电感L1另一端接5V模拟电源AVDD50，电感L2另一端连接有电容C2一端，并接模拟地AGND，电容C2另一端连接电感L1另一端；模拟及数字电源包括电感L5，电感L3一端连接有电容C3一个，并接入3.3V电源VCC33，电容C3另一端接模拟地AGND，电感L5另一端接3.3V模拟电源AVDD33，电感L5另一端连接有电容C4一端，电容C4另一端连接模拟地AGND。

所述模拟及数字电源还包括芯片U12，芯片U12的型号为REG117FA-3.3，芯片U12的3脚连接有电容C10一端，并接5V电源VDD50，电容C10另一端接地，芯片U12的1脚接地，芯片U12的2脚连接有电容C11一端、电容C12一端、电阻R29一端，并输出3.3V电源VCC33，电容C11另一端、电容C12另一端接地，电阻R29另一端连接有发光二极管D25一端，发光二极管D25另一端接地。

所述外部输入电源电路与24V电源电压兼容，通过外部输入电源电路将24V电源进行稳压降压，采用LM2576BU芯片。外部24V电源通过共模电感D18输入系统，并联滤波电容C14之后连接降压开关芯片D17，通过2引脚连接二极管D22接地，输出降压之后的电源电压，电感L3和电容C16串联之后与D22并联，4引脚连接在R32和R28的公共端，R32的另一端接地，R28的另一端与电感L3和C16的公共端相连，3、5、6引脚直接接地，降压之后的5V电压最后经过滤波电容C15接地滤波后输出5V电压，C15的另一端与电感L3和C16的公共端相连。

所述模拟及数字电源电路包括模拟电源电路和数字电源电路，模拟电源电路将外部输入电路输出的5V电压信号进行隔离处理，使得可以接入系统的模拟部分。5V电源并联滤波电容C1后分别串接L1和L2电感，之后并联电容C2，输出模拟电源AVDD50和AGND。数字电源VCC33和AGND并联滤波电容C3，电感L5和电容C4串联后并在C3两端，其中L5和C4的公共端输出模拟电源AVDD33。数字电源电路，本电路将5V的数字电源进行处理后降压为3.3V的数字电源，具体为VDD50并联滤波电容C10后，VDD50和GND5分别连接降压稳压芯片U12，其2引脚输出3.3V电压，1引脚为公共端地，电阻R29和发光二极管D25串联后与C11、C12并联在U12的输出端，其中D25用来指示电源正确输出。

所述系统电源电路包括外部输入电源、模拟及数字电源和按键显示板电源，外部输入电源电路与24V电源电压兼容，通过外部输入电源电路将24V电源进行稳压降压，外部输入电源电路只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路，采集24V电压数字信号的输入和控制输出，为系统的各个模块供不同的电压，模拟电源电路将外部输入电路输出的5V电压信号进行隔离处理，使得可以接入系统的模拟部分，将5V的数字电源进行处理后降压为3.3V的数字电源。

所述蜂鸣器报警电路包括三极管D24，三极管D24的1脚连接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接有芯片U15的35脚，三极管D24的3脚接地，三极管D24的2脚连接有蜂鸣器B1的2脚，蜂鸣器B1的1脚接入5V电源VDD50。

本发明所述的多路信号采集与处理系统应用范围广，可应用于任意需要进行信号采集和处理的地方，可应用于农业方面、工业方面、医疗方面、教学方面等，比如应用于农业方面的数字信号采集，可用于采集农业试验田的土壤温、湿度数据以及田间管理中涉及的耕种日期与次数、施肥量、农药使用量等数据；应用于医疗方面的数字化医疗信号采集，可以采集生物电位、心音、体温、血压、血流等等人体的各种物理量，也可采集其他医疗方面需要检测的信号；应用于教学方面的数字化信号采集，可以在户外教学中采集空气PM2.5的含量、湿度、温度等等数字信号，也可采集和处理其他生物、物理等等教学中应用到的数字信号。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，包括MCU主控电路和系统电源电路，MCU主控电路连接有数字输入电路、蜂鸣器报警电路，系统电源电路为各模块电路供电，其特征在于：所述MCU主控电路包括芯片U15，芯片U15的型号为STM32F103V；

所述数字信号输入电路包括光电耦合器；

所述系统电源电路包括外部输入电源、模拟及数字电源；

所述蜂鸣器报警电路包括三极管D24和蜂鸣器B1。

2.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述芯片U15的12脚连接有晶振X4一端和电容C36一端，芯片U15的13脚连接有晶振X4另一端和电容C37一端，电容C36另一端、电容C37另一端接地，芯片U15的9脚连接有晶振X6一端和电容C38一端，芯片U15的8脚连接有晶振X6另一端和电容C39另一端，电容C38另一端、电容C39另一端接地；

所述芯片U15的6脚连接有二极管D16一端和二极管D15一端，二极管D16另一端连接3.3V电源VCC33，二极管D15另一端连接有锂电池BAT1的一端，锂电池BAT1的另一端接地；

所述芯片U15的76脚连接有连接有排座P3的1脚，芯片U15的72脚连接有连接有排座P3的2脚，排座P3的3脚接地；

所述芯片U15的94脚连接有船型开关K8的2脚，船型开关K8的3脚连接3.3V电源VCC33，船型开关K8的1脚接地；

所述芯片U15的37脚连接有电阻R39一端，电阻R39另一端接地；

所述芯片U15的14脚连接有电阻R66一端、按键开关K7一端、电容C40一端，电阻R66一端连接3.3V电源VCC33，电容C40另一端、按键开关K7另一端接地；

所述芯片U15的97脚连接有二极管D20一端，二极管D20另一端连接有电阻R42一端，电阻R42另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的98脚连接有二极管D23一端，二极管D23另一端连接有电阻R43一端，电阻R43另一端连接3.3V电源VCC33；芯片U15的1脚连接有二极管D27一端，二极管D27另一端连接有电阻R44一端，电阻R44另一端连接3.3V电源VCC33。

3.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述数字信号输入电路包括光电耦合器U2，光电耦合器U2的1脚连接有电阻R6一端，电阻R6另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U2的2脚连接有排阻RP1的1脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U2的4脚连接有二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接有电阻R7一端，电阻R7另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U4，光电耦合器U4的1脚连接有电阻R8一端，电阻R8另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U4的2脚连接有排阻RP1的2脚，光电耦合器U2的3脚接地，光电耦合器U4的4脚连接有二极管D2的一端，二极管D2的另一端连接有电阻R9一端，电阻R9另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U5，光电耦合器U5的1脚连接有电阻R11一端，电阻R11另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U5的2脚连接有排阻RP1的3脚，光电耦合器U5的3脚接地，光电耦合器U5的4脚连接有二极管D7的一端，二极管D7的另一端连接有电阻R12一端，电阻R12另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U6，光电耦合器U6的1脚连接有电阻R13一端，电阻R13另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U6的2脚连接有排阻RP1的4脚，光电耦合器U6的3脚接地，光电耦合器U6的4脚连接有二极管D8的一端，二极管D8的另一端连接有电阻R14一端，电阻R14另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP1的5-8脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

4.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述数字信号输入电路还包括光电耦合器U7，光电耦合器U7的1脚连接有电阻R15一端，电阻R15另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U7的2脚连接有排阻RP5的8脚，光电耦合器U7的3脚接地，光电耦合器U7的4脚连接有二极管D9的一端，二极管D9的另一端连接有电阻R16一端，电阻R16另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U8，光电耦合器U8的1脚连接有电阻R19一端，电阻R19另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U8的2脚连接有排阻RP5的7脚，光电耦合器U8的3脚接地，光电耦合器U8的4脚连接有二极管D10的一端，二极管D10的另一端连接有电阻R20一端，电阻R20另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U9，光电耦合器U9的1脚连接有电阻R21一端，电阻R21另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U9的2脚连接有排阻RP5的6脚，光电耦合器U9的3脚接地，光电耦合器U9的4脚连接有二极管D13的一端，二极管D13的另一端连接有电阻R22一端，电阻R22另一端连接3.3V电源VCC33；数字信号输入电路还包括光电耦合器U10，光电耦合器U10的1脚连接有电阻R23一端，电阻R23另一端接外部24V电源VDD24_OUT，光电耦合器U10的2脚连接有排阻RP5的5脚，光电耦合器U10的3脚接地，光电耦合器U10的4脚连接有二极管D14的一端，二极管D14的另一端连接有电阻R24一端，电阻R24另一端连接3.3V电源VCC33，排阻RP5的1-4脚接入有外部24V电源VDD24_OUT。

5.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述数字信号输入电路还包括排针P4，排针P4的1脚连接光电耦合器U2的2脚，排针P4的2脚连接光电耦合器U4的2脚，排针P4的3脚连接光电耦合器U5的2脚，排针P4的4脚连接光电耦合器U6的2脚，排针P4的5脚连接光电耦合器U7的2脚，排针P4的6脚连接光电耦合器U8的2脚，排针P4的7脚连接光电耦合器U9的2脚，排针P4的8脚连接光电耦合器U10的2脚，排针P4的9脚接GND_OUT，排针P4的10脚接外部24V电源VDD24_OUT；

所述光电耦合器U2的4脚连接有芯片U15的39脚，光电耦合器U4的4脚连接有芯片U15的40脚，光电耦合器U5的4脚连接有芯片U15的41脚，光电耦合器U6的4脚连接有芯片U15的42脚，光电耦合器U7的4脚连接有芯片U15的43脚，光电耦合器U8的4脚连接有芯片U15的44脚，光电耦合器U9的4脚连接有芯片U15的45脚，光电耦合器U10的4脚连接有芯片U15的46脚。

6.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述按键显示板电源包括电感L4，电感L4的一端连接有电容C17一端和3.3V电源VCC33，电容C17另一端接地，电感L4的另一端连接有电容C18一端、电容C19一端，并输出为LED提供3.3V电源VDD33-LED，电容C18另一端、电容C19另一端接地。

7.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述外部输入电源包括共模电感D18，共模电感D18的1脚连接有稳压二极管D21的一端，稳压二极管D21的另一端连接24V电源VCC24_IN，共模电感D18的3脚接地，共模电感D18的2脚连接有电容C14的一端、芯片D17的1脚，并输出电源VDD24，电容C14的另一端接地，芯片D17型号为LM2576BU-TO223，芯片D17的2脚连接有电感L3的一端和稳压二极管D22一端，稳压二极管D22另一端接地，电感L3的另一端连接有电阻R28一端、电容C16一端、电容C15一端，并输出5V电源VDD50，电容C16另一端、电容C15另一端接地，电阻R28另一端连接有电阻R32一端，电阻R32另一端接地，芯片D17的3脚、5脚、6脚接地，芯片D17的5脚连接有电阻R28和电阻R32。

8.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述模拟及数字电源包括电感L1和电感L2，电感L1一端连接有电容C1一个，并接入5V电源VDD50，电容C1另一端接地，电感L2一端接地，电感L1另一端接5V模拟电源AVDD50，电感L2另一端连接有电容C2一端，并接模拟地AGND，电容C2另一端连接电感L1另一端；模拟及数字电源包括电感L5，电感L3一端连接有电容C3一个，并接入3.3V电源VCC33，电容C3另一端接模拟地AGND，电感L5另一端接3.3V模拟电源AVDD33，电感L5另一端连接有电容C4一端，电容C4另一端连接模拟地AGND。

9.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述模拟及数字电源还包括芯片U12，芯片U12的型号为REG117FA-3.3，芯片U12的3脚连接有电容C10一端，并接5V电源VDD50，电容C10另一端接地，芯片U12的1脚接地，芯片U12的2脚连接有电容C11一端、电容C12一端、电阻R29一端，并输出3.3V电源VCC33，电容C11另一端、电容C12另一端接地，电阻R29另一端连接有发光二极管D25一端，发光二极管D25另一端接地。

10.如权利要求1所述的一种具有低功耗能力的多路信号采集与处理系统，其特征在于：所述蜂鸣器报警电路包括三极管D24，三极管D24的1脚连接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接有芯片U15的35脚，三极管D24的3脚接地，三极管D24的2脚连接有蜂鸣器B1的2脚，蜂鸣器B1的1脚接入5V电源VDD50。