CN111866215A - 一种电压信号输出方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压信号输出方法及装置，所述电压信号输出方法，包括如下步骤：预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。本发明所述的电压信号输出方法具有信号传输路径短，信号传输速度快，可靠性高的优点。

Description

一种电压信号输出方法及装置
技术领域
本发明涉及电压信号输出技术领域，特别是涉及一种电压信号输出方法及装置。
背景技术
在一些需要控制电压精准输出的应用中，比如压控设备使用时就需要提供精准的电压信号，如果采用工控上位机控制输出0～5V电压信号的方案，一般情况下是通过上位机的串口的数据线发送电压数据给单片机，然后由单片机控制外围电路输出精准的电压信号。可见，这种精准电压输出的方法需要使用单片机做中转，并且还需要相关的外围电路来匹配，因此存在信号传输路径复杂，传输速度慢，可靠性差的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种电压信号输出方法及装置，具有信号传输路径短，信号传输速度快的优点。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种电压信号输出方法，包括如下步骤：
预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
本发明实施例所述的电压信号输出方法，通过数模转换器的地址码确定上位机与数模转换器之间的通信路径，根据用户输入的电压值生成相对应的电压数据编码信号，并发送至数模转换器进行数模转换后输出模拟电压信号。本申请的电压信号输出方法，通过数模转换器将上位机输出的电压数据编码信号进行数模转换，输出模拟电压信号作为压控设备的控制信号源，无需采用单片机控制传输，缩短了信号传输路径，提高了信号传输的速度，同时由于传输路径简化，信号传输的可靠性也得到了提高。
在一个可选的实施例中，预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径的方法，包括如下步骤：
接收用户输入的与上位机串口相连接的数模转换器的对应地址码；
确定待通信的数模转换器的唯一地址码；
根据所述唯一地址码生成呼叫信号发送至串行通信总线上；
接收与所述唯一地址码相对应的数模转换器的应答信号，确定上位机和待通信的数模转换器之间的唯一通信路径。
在一个可选的实施例中，将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器，包括如下步骤：
生成开始指令信号，将所述开始指令信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器；
生成写指令信号，将所述写指令信号以及所述唯一地址码通过所述唯一通信路径发送至所述数模转换器，并将所述地址码存储至所述数模转换器的内部存储器中；
将电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器，并将所述电压数据编码信号所携带的电压数据写入所述数模转换器的内部存储器中。
在一个可选的实施例中，将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器的方法为：将前一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器后，接收所述数模转换器返回的数据接收响应信号，以确认前一组电压数据编码信号发送完成，然后将下一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器。
在一个可选的实施例中，通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出前，还包括步骤：读取所述数模转换器的内部存储器中的电压数据，以确认电压数据编码信号发送成功。
在一个可选的实施例中，读取所述数模转换器的内部存储器中的电压数据，以确认电压数据编码信号发送成功的方法为：
读取所述数模转换器的内部存储器中写入的电压数据，将读取到的电压数据的电压值与用户输入的电压值进行核对，若读取到的电压数据的电压值与用于输入的电压值相同则判断为通信成功。
在一个可选的实施例中，接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号时，还接收用户预设的数模转换器的参考电压值，根据所述电压值和参考电压值生成相对应的电压数据编码信号。
在一个可选的实施例中，所述通信路径为I2C通信路径。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种电压信号输出装置，包括：
通信路径确定模块，用于预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
电压信号生成模块，用于接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
信号发送模块，用于将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
数模转换模块，用于通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明实施例所述的电压信号输出方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例所述的电压信号输出方法的总流程图；
图3为本发明实施例所述的电压信号输出方法的步骤S1的流程图；
图4为本发明实施例所述的电压信号输出方法的步骤S3的流程图；
图5为本发明所述I2C通信过程的时序图；
图6为本发明实施例所述的电压信号输出装置的结构示意图；
图7为本发明实施例所述的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
在一些需要控制电压精准输出的应用中，比如压控设备的使用时就需要提供精准的电压信号，如果采用工控上位机控制输出0～5V电压信号的方案，一般情况下是通过上位机的串口的数据线发送电压数据给单片机，然后由单片机控制外围电路输出精准的电压信号。可见，这种精准电压输出的方法需要使用单片机做中转，并且还需要相关的外围电路来匹配，因此存在信号传输路径复杂，传输速度慢，可靠性差的问题。因此，本发明采用一种新的电压信号输出方法来解决上述问题，以下通过具体实施例来对改进后的方法进行说明。
请参阅图1，图1为本发明实施例所述的电压信号输出方法的应用场景示意图。
如图1所示，本实施例的数控电压信号输出装置20连接至工控上位机10获取电压数字编码信号，将电压数字编码信号携带的电压数字编码进行数模转换后输出模拟电压信号至压控设备30。其中，工控上位机10包括相互电连接的处理器11和串口12；数控电压信号输出装置20包括沿电压信号流向依次电连接的信号传输串口21、逻辑控制电路22和数模转换电路23。所述上位机10的处理器11通过串口12与数控电压信号输出装置20的信号传输串口21连接，输出电压数字编码信号至数控电压信号输出装置20的数模转换电路23的数模转换器进行数模转换，之后输出模拟电压信号至压控设备30，其中，逻辑控制电路22用于实现电路开关的逻辑控制。
请参阅图2，图2为本发明实施例所述的电压信号输出方法的总流程图。
本发明实施例所述的电压信号输出方法，包括如下步骤：
S1：预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
S2：接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
S3：将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
S4：通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
本发明所述的电压信号输出方法，通过数模转换器的地址码确定上位机与数模转换器之间的通信路径，根据用户输入的电压值生成相对应的电压数据编码信号，并发送至数模转换器进行数模转换后输出模拟电压信号至后端压控设备，无需采用单片机控制传输，缩短了信号传输路径，提高了信号传输的速度，同时由于传输路径简化，信号传输的可靠性得到了提高。
请参阅图3，图3为本发明实施例所述的电压信号输出方法的步骤S1的流程图。
在一个可选的实施例中，在步骤S1中，预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径的方法，包括如下步骤：
S11：接收用户输入的与上位机串口相连接的数模转换器的对应地址码；
S12：确定待通信的数模转换器的唯一地址码；
S13：根据所述唯一地址码生成呼叫信号发送至串行通信总线上；
S14：接收与所述唯一地址码相对应的数模转换器的应答信号，确定上位机和数模转换器之间的唯一通信路径。
在上位机的串口总线上，可以连接有一路或多路的数模转换电路，而每一路的数模转换电路会使用唯一的数模转换器，该数模转换器具有唯一的地址码，因此可以通过数模转换器的地址码确认上位机与其之间的通信路径，即上位机可以将电压数据编码信号传输到该数模转换器，通过该数模转换器进行数模转换以输出精准的电压信号。
其中，所述通信路径为I2C(Inter-Integrated Circuit)通信路径，它是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。时钟线SCL：在通信过程起到控制作用；数据线SDA：用来逐位的传送数据。
其中，在本发明的发明创造过程中，发明人可以通过查询芯片型号的方式获得各个数模转换器的地址码，在将本方法形成计算机程序时，发明人可以将各个数模转换器的地址码预先写入计算机程序中，也就是在计算机程序中预设待通信的数模转换器的地址码。当选定一个待通信的数模转换器之后，根据该数模转换器的唯一地址码生成呼叫信号，发送到I2C串行通信总线上以呼叫数模转换器，当接收到相应地址的数模转换器的应答信号后确认唯一的通信路径。
在一个可选的实施例中，步骤S2中：接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号时，还接收用户预设的数模转换器的参考电压值，根据所述电压值和参考电压值生成相对应的电压数据编码信号。所述参考电压值的设定是为了给数模转换器确定一个基准电压，本实施例中，所述参考电压值设定为2.50V，在其他实施例中，所述参考电压值还可以设定为5.0V或VDD。
在一个可选的实施例中，步骤S2中：接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号时，还接收用户预设的电路断电电压输出值，并将所述电压值，参考电压值，以及电路断电电压输出值生成相对应的电压数据编码信号。预设电路断电电压输出值后，当电路突然断电时，上电后数模转换器依旧可以输出相应的电压信号，不用反复写入电压信息。
请参阅图4，图4为本发明实施例所述的电压信号输出方法的步骤S3的流程图。
在一个可选的实施例中，在步骤S3中，将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器，还包括步骤：
S31：生成开始指令信号，将所述开始指令信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器；
S32：生成写指令信号，将所述写指令信号以及所述唯一地址码通过所述唯一通信路径发送至所述数模转换器，并将所述地址码存储至所述数模转换器的内部存储器中；
S33：将电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器，并将所述电压数据编码信号所携带的电压数据写入所述数模转换器的内部存储器中。
其中，将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器的方法为：将前一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器后，接收所述数模转换器返回的数据接收响应信号，以确认前一组电压数据编码信号发送完成，然后将下一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器。所述电压数据编码信号里携带的内容有电压数据，和/或参考电压值，和/或电路断电电压输出值。
可以理解的是，电压数据编码信号是以数据包的形式进行传输，在传输的过程中，上位机不断地向数模转换器发送电压编码数据包，在一个电压编码数据包发送之后，需要数模转换器返回响应信号来确认电压编码数据包发送完毕，若是发送完毕，再发送下一组电压编码数据包。
在一个可选的实施例中，将所述电压数据编码信号发送至所述数模转换器之后，还生成结束指令信号发送至数据转换器并等待所述数模转换器的响应，当接收到结束指令响应信号后，结束当前通信，停止数据传输。
通常情况下，I2C通信过程由开始、结束、发送、响应、接收五个部分构成，典型的写操作，通信次序是：开始、发送地址+写命令、响应、发送数据、结束。
因此，上述电压数据编码信号发送确认的步骤，可以理解为通信过程中的“开始，发送地址+写命令，以及响应”的过程。
并且在具体的通信过程中，可以将开始命令，地址码，以及写命令形成一个数据包，在电压数据编码信号发送确认的过程中，将数据包发送即可，当收到写指令响应信号后，即可将所述电压数据编码信号发送至所述数模转换器。
请参阅图5，图5是本发明所述I2C通信过程的时序图。
本发明中，所述上位机通过串口，逻辑控制电路，和数模转换芯片建立I2C数据连接。上位机对RS232串口的RTS(第七引脚)、DTR(第四引脚)进行写操作，对DCD(第一引脚)进行读操作，读写操作遵循I2C规范，控制DAC芯片输出目标电压。I2C的规范是，由SDA和SCL两根总线连接主控端和一到多个受控端，SDA传输的是数据，双向传输；SCL传输的是时钟信号，由主控端输出。SDA数据是双向的，上位机写操作时，直接控制DTR即可，上位机进行读操作时，DTR设置为低电平(需硬件电路配合)，此时CDC所读到的就是受控端所发出的ACK响应或反馈数据。
其中，I2C在空闲状态时，时钟线SCL和数据线SDA都处于高电平，其中数据线SDA是高阻态。此时可以发送开始命令进行读或写操作，发送开始命令的方法是：SCL保持高电平，向SDA发送低电平；当数据传输完毕后，需要发送结束命令，方法是：在SCL高电平、SDA低电平期间，向SDA发送高电平。
其中，Dtr Control对应串口的第4引脚连通SDA，Dtr Control Enable时，SDA设置为高电平，DtrControl Disable时，SDA设置为低电平；Rts Control对应串口的第7引脚，当其被设置为Enable时，SCL输出高电平，当其被设置为Disable时，SCL输出低电平。当SDA处于高电平时，读取串口状态字的bit4(最低位bit0，对应串口第1引脚)，逻辑值取反后可以得到来自数模转换芯片发出的SDA数据。
在一个可选的实施例中，步骤S33：将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器时，还将所述电压数据编码信号中携带的电压数据写入所述数模转换器的内部存储器EEPROM和RAM中，以做通信成功检测。
在一个可选的实施例中，通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出前，还包括步骤：读取所述数模转换器的内部存储器EEPROM中的电压数据，以确认电压数据编码信号发送成功，具体方法为：读取所述数模转换器的内部存储器中写入的电压数据，将读取到的电压数据的电压值与用户输入的电压值进行核对，若读取到的电压数据的电压值与用于输入的电压值相同则判断为通信成功。
在一个可选的实施例中，读取时，可以通过串口的第一引脚同时读取数模转换器的RAM和EEPROM里存储的电压数据和其他参数值。
当电压核对成功后说明通信成功，才继续执行后续的步骤。
本发明实施例所述的电压信号输出方法，通过数模转换器的地址码确定上位机与数模转换器之间的通信路径，根据用户输入的电压值生成相对应的电压数据编码信号，并发送至数模转换器进行数模转换后输出模拟电压信号。本申请的电压信号输出方法，通过数模转换器将上位机输出的电压数据编码信号进行数模转换，输出模拟电压信号至后端电路或压控设备提供电压控制源，无需采用单片机控制传输，缩短了信号传输路径，提高了信号传输的速度，同时由于传输路径简化，信号传输的可靠性也得到了提高，上电即可输出特定电压值的电压信号，也不存在死机问题。
根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种电压信号输出装置。
请参阅图6，其为本发明实施例所述的电压信号输出装置的结构示意图。
所述电压信号输出装置包括：
通信路径确定模块1，用于预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
电压信号生成模块2，用于接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
信号发送模块3，用于将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
数模转换模块4，用于通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
根据本发明实施例的第三方面，还提供了一种电子设备。
请参阅图7，其为本发明实施例所述的电子设备的结构示意图。
所述电子设备100包括处理器101和存储器102；其中，所述存储器102存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器101加载并执行如上所述的电压信号输出方法。
根据本发明实施例的第四方面，还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的电压信号输出方法。
应用本发明的上述技术方案，通过数模转换器将上位机输出的电压数据编码信号进行数模转换，输出模拟电压信号至后端压控设备，无需采用单片机控制传输，缩短了信号传输路径，提高了信号传输的速度，同时由于传输路径简化，信号传输的可靠性也得到了提高，且生产成本低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电压信号输出方法，其特征在于，包括如下步骤：
预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
2.根据权利要求1所述的电压信号输出方法，其特征在于，预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径的方法，包括如下步骤：
接收用户输入的与上位机串口相连接的数模转换器的对应地址码；
确定待通信的数模转换器的唯一地址码；
根据所述唯一地址码生成呼叫信号发送至串行通信总线上；
接收与所述唯一地址码相对应的数模转换器的应答信号，确定上位机和待通信的数模转换器之间的唯一通信路径。
3.根据权利要求2所述的电压信号输出方法，其特征在于，将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器，包括如下步骤：
生成开始指令信号，将所述开始指令信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器；
生成写指令信号，将所述写指令信号以及所述唯一地址码通过所述唯一通信路径发送至所述数模转换器，并将所述地址码存储至所述数模转换器的内部存储器中；
将电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器，并将所述电压数据编码信号所携带的电压数据写入所述数模转换器的内部存储器中。
4.根据权利要求3所述的电压信号输出方法，其特征在于，将所述电压数据编码信号通过所述唯一通信路径发送至数模转换器的方法为：将前一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器后，接收所述数模转换器返回的数据接收响应信号，以确认前一组电压数据编码信号发送完成，然后将下一组电压数据编码信号通过唯一通信路径发送至数模转换器。
5.根据权利要求3所述的电压信号输出方法，其特征在于，通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出前，还包括步骤：读取所述数模转换器的内部存储器中的电压数据，以确认电压数据编码信号发送成功。
6.根据权利要求5所述的电压信号输出方法，其特征在于，读取所述数模转换器的内部存储器中的电压数据，以确认电压数据编码信号发送成功的方法为：
读取所述数模转换器的内部存储器中写入的电压数据，将读取到的电压数据的电压值与用户输入的电压值进行核对，若读取到的电压数据的电压值与用户输入的电压值相同则判断为通信成功。
7.根据权利要求1所述的电压信号输出方法，其特征在于，接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号时，还接收用户预设的数模转换器的参考电压值，根据所述电压值和参考电压值生成相对应的电压数据编码信号。
8.根据权利要求1所述的电压信号输出方法，其特征在于，接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号时，还接收用户预设的电路断电重启后的电压输出值，根据所述电压值和电路断电电压输出值生成相对应的电压数据编码信号。
9.根据权利要求1所述的电压信号输出方法，其特征在于，所述通信路径为I2C通信路径。
10.一种电压信号输出装置，其特征在于，包括：
通信路径确定模块，用于预设待通信的数模转换器的地址码，通过所述地址码与数模转换器确定通信路径；
电压信号生成模块，用于接收用户预设的电压值，根据所述电压值生成相对应的电压数据编码信号；
信号发送模块，用于将所述电压数据编码信号通过所述通信路径发送至数模转换器；
数模转换模块，用于通过所述数模转换器对所述电压数据编码信号进行数模转换，获得模拟电压信号输出。
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