CN112622788A - 多路传感器切换装置、电子控制系统及信号采集方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多路传感器切换装置、电子控制系统及信号采集方法。多路传感器切换装置包括：微处理器；IO驱动电路，与微处理器的输出端相连接；继电器组，包括若干继电器，每一继电器与IO驱动电路的一个输出端相连接；每一继电器用于连接在传感器与电子控制单元的ADC采样通道之间；微处理器用于通过IO驱动电路控制继电器组中的每一继电器的吸合及断开。本申请的多路传感器切换装置，通过微处理器和IO驱动电路控制各传感器的继电器的吸合及断开，从而控制各传感器与电子控制单元的接通与断开，实现在短时间内将各传感器的信号传送到电子控制单元的一路ADC采样通道中，采集传感器信号所耗费的时间较短，产品成本低。

Description

多路传感器切换装置、电子控制系统及信号采集方法

技术领域

本申请涉及汽车设备技术领域，具体涉及一种多路传感器切换装置、电子控制系统及信号采集方法。

背景技术

随着汽车技术的快速发展，汽车的性能越来越完善，汽车上应用的传感器也越来越多。例如一些常用的发动机传感器包括曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等。发动机连接的传感器数量越来越多，现有技术的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)针脚数量过少，无法在短时间内例如1秒钟内采集所有传感器的信号，导致采集传感器信号所耗费的时间较长。现有技术中的一种技术方案是通过增加ECU数量的方式来解决上述问题，导致成本大幅增加；现有技术中解决上述问题的另一种技术方案是采用CAN报文智能型传感器，通过报文收发同时采集多个传感器信号，由于CAN报文智能型传感器本身价格昂贵，因此成本大幅增高。现在亟待解决的是如何在不大幅增加成本的情况下实现在短时间内采集多个传感器信号。

发明内容

本申请的目的是提供一种多路传感器切换装置、电子控制系统及信号采集方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种多路传感器切换装置，包括：

微处理器；

IO驱动电路，与所述微处理器的输出端相连接；

继电器组，包括若干继电器，每一所述继电器与所述IO驱动电路的一个输出端相连接；每一所述继电器用于连接在传感器与电子控制单元的ADC采样通道之间，通过自身的吸合及断开控制所述传感器与所述ADC采样通道的导通及断开；

所述微处理器用于通过所述IO驱动电路控制所述继电器组中的每一继电器的吸合及断开。

进一步地，所述微处理器为单片机、DSP或ARM。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种发动机电子控制系统，包括电子控制单元、多个发动机传感器以及上述的多路传感器切换装置；所述电子控制单元通过所述多路传感器切换装置与所述多个发动机传感器相连接；所述电子控制单元用于通过所述多路传感器切换装置采集所述多个发动机传感器的传感器信号。

进一步地，所述电子控制单元与所述微处理器相连接，所述电子控制单元用于为所述微处理器供电。

进一步地，所述多个发动机传感器包括空气流量传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、氧传感器和爆震传感器。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，通过上述的发动机电子控制系统实现，所述方法包括：

所述电子控制单元开启对所述微处理器的供电；

得到供电后，所述微处理器通过所述IO驱动电路输出指令，控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开；

响应于所述继电器吸合，与吸合的继电器相连接的传感器将自身的传感器信号传送给所述电子控制单元的一个ADC采集通道。

进一步地，所述控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制所述继电器组内的第一个继电器吸合的时间不同于其他继电器的吸合时间。

进一步地，所述控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制所述继电器组内的第一个继电器吸合的时间为第一时长；控制所述继电器组内的其他继电器吸合的时间为第二时长；控制所述继电器组内的每相邻两个继电器中，前一继电器的断开动作与后一继电器的吸合动作之间的时间间隔为第三时长；其中，所述第一时长不等于所述第二时长，所述第一时长不等于所述第三时长。

进一步地，所述第一时长为100ms，所述第二时长为50ms，所述第三时长为10ms。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现上述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法。

本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的多路传感器切换装置，能够将多个传感器与电子控制单元连接起来，通过微处理器和IO驱动电路控制各传感器的继电器的吸合及断开，从而控制各传感器与电子控制单元的接通与断开，实现在短时间内将各传感器的信号传送到电子控制单元的一路ADC采样通道中，采集传感器信号所耗费的时间较短，产品成本低。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请的一个实施例的多路传感器切换装置结构框图；

图2示出了本申请的一个实施例的发动机电子控制系统结构框图；

图3示出了本申请的一个实施例的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法流程图；

图4示出了本申请的另一实施例的多路传感器切换装置结构框图；

图5示出了图4所示实施例的传感器信号电压与时间关系示意图；

图6示出了AT89S52的引脚图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1所示，本申请的一个实施例提供了一种多路传感器切换装置，包括：

微处理器；

IO驱动电路，与微处理器的输出端相连接；

继电器组，包括若干继电器，每一继电器与IO驱动电路的一个输出端相连接；每一继电器用于连接在传感器与电子控制单元的ADC采样通道之间，通过自身的吸合及断开控制传感器与ADC采样通道的导通及断开；

微处理器用于通过IO驱动电路控制继电器组中的每一继电器的吸合及断开。

在某些实施方式中，微处理器可以为单片机、DSP或ARM。

如图2所示，本申请的另一个实施例提供了一种发动机电子控制系统，包括电子控制单元、多个发动机传感器以及上述实施例的多路传感器切换装置；电子控制单元通过多路传感器切换装置与多个发动机传感器相连接；电子控制单元用于通过多路传感器切换装置采集多个发动机传感器的传感器信号。

在某些实施方式中，电子控制单元与微处理器相连接，电子控制单元用于为微处理器供电。

在某些实施方式中，多个发动机传感器包括空气流量传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、氧传感器和爆震传感器。

如图3所示，本申请的另一个实施例提供了一种发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，通过上述实施例的发动机电子控制系统实现，发动机电子控制系统的传感器信号采集方法包括：

S1、电子控制单元开启对微处理器的供电。

S2、得到供电后，微处理器通过IO驱动电路输出指令，控制继电器组内的每个继电器依次吸合、断开。

S3、响应于继电器吸合，与吸合的继电器相连接的传感器将自身的传感器信号传送给电子控制单元的一个ADC采集通道。继电器吸合时，对应的传感器与电子控制单元的ADC采集通道连通，传感器将信号传送给ADC采集通道。

在某些实施方式中，控制继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制继电器组内的第一个继电器吸合的时间不同于其他继电器的吸合时间。

在某些实施方式中，控制继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制继电器组内的第一个继电器吸合的时间为第一时长；控制继电器组内的其他继电器吸合的时间为第二时长；控制继电器组内的每相邻两个继电器中，前一继电器的断开动作与后一继电器的吸合动作之间的时间间隔为第三时长；其中，第一时长不等于第二时长，第一时长不等于第三时长。

在某些实施方式中，第一时长为100ms，第二时长为50ms，第三时长为10ms，这是比较常用的设定数值。第一时长、第二时长和第三时长的具体数值可以根据实际需要进行设定，例如可以还设定为：第一时长为90ms，第二时长为40ms，第三时长为8ms；或者，第一时长为80ms，第二时长为30ms，第三时长为5ms。

如图4所示，本申请的另一个实施例提供了一种多路传感器切换装置，包括单片机、IO驱动电路和继电器组等。IO驱动电路与单片机相连接。继电器组包括若干继电器，每一继电器与IO驱动电路中的一个接口相连接。单片机通过IO驱动电路控制每一继电器的吸合与断开。每一继电器的一端连接到一个传感器上，另一端连接到电子控制单元的ADC采集电路。单片机由电子控制单元提供5V供电。电子控制单元开启对单片机供电后，单片机开始通过IO驱动电路发送指令。传感器1、传感器2、……传感器10分别对应连接第一个继电器、第二个继电器、……第十个继电器。如图5所示，外置传感器切换板卡工作时，单片机通过IO驱动电路输出指令，控制继电器组内的每个继电器依次吸合、断开。第一个继电器对应于传感器1，第一个继电器的吸合时间为100ms，吸合时间除第一个继电器外每个继电器为50ms，每相邻2个继电器的吸合动作中间有10ms的断开时间间隔，这样传感器1至传感器10的信号依次通过一根导线传给电子控制单元的一个ADC采集通道。每个采集周期将传感器1到传感器10的信号均采集一次，然后进入下一采集周期，这样就能快速更新各传感器的采集数据。由于第一个继电器的吸合时间不同于其他继电器的吸合时间，因此电子控制单元能够根据吸合时间判断对应的传感器信号是否为第一个继电器所连接的传感器，即传感器1。第一个继电器的吸合时间起到了用于标记传感器信号采集周期的作用，当电子控制单元接收到对应于第一继电器的吸合时间(例如100ms)的传感器信号时，即可识别到新的传感器信号采集周期开始。

由于相邻两个继电器中，上一继电器吸合动作与下一继电器断开动作之间存在时间间隔，所以电子控制单元采集到的信号是不连贯的电压信号，采样周期为1ms，当识别到100ms的不间断连续信号时电子控制单元可以判定该信号为来自传感器1的信号，之后的信号依次为传感器2、传感器3……传感器10。例如，可以将传感器2、传感器3……传感器10分别对应设置为空气流量传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、氧传感器和爆震传感器。

继电器组的每一继电器分别与IO驱动电路的一输出端相连接，IO驱动电路的输入端口与单片机的输出端口相连。

在本实施方式中，采用的单片机为AT89S52。如图6所示，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，AT89S52具有8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。当然，本实施方式中的单片机还可以采用其他型号。

本申请实施例提供的多路传感器切换装置，能够将多个传感器与电子控制单元连接起来，通过微处理器和IO驱动电路控制各传感器的继电器的吸合及断开，从而控制各传感器与电子控制单元的接通与断开，实现在短时间内将各传感器的信号传送到电子控制单元的一路ADC采样通道中，采集传感器信号所耗费的时间较短，产品成本低。使用本申请实施例的多路传感器切换装置，不需要增加ECU数量，也不需要将各发动机传感器替换为价格昂贵的CAN报文智能型传感器，因此，产品成本较低，且达到了使电子控制单元在短时间内采集多个传感器信号的目的。

本申请的另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器(处理器例如可以是微处理器)执行，以实现上述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多路传感器切换装置，其特征在于，包括：

微处理器；

IO驱动电路，与所述微处理器的输出端相连接；

继电器组，包括若干继电器，每一所述继电器与所述IO驱动电路的一个输出端相连接；每一所述继电器用于连接在传感器与电子控制单元的ADC采样通道之间，通过自身的吸合及断开控制所述传感器与所述ADC采样通道的导通及断开；

所述微处理器用于通过所述IO驱动电路控制所述继电器组中的每一继电器的吸合及断开。

2.根据权利要求1所述的多路传感器切换装置，其特征在于，所述微处理器为单片机、DSP或ARM。

3.一种发动机电子控制系统，其特征在于，包括电子控制单元、多个发动机传感器以及权利要求1或2所述的多路传感器切换装置；所述电子控制单元通过所述多路传感器切换装置与所述多个发动机传感器相连接；所述电子控制单元用于通过所述多路传感器切换装置采集所述多个发动机传感器的传感器信号。

4.根据权利要求3所述的发动机电子控制系统，其特征在于，所述电子控制单元与所述微处理器相连接，所述电子控制单元用于为所述微处理器供电。

5.根据权利要求3所述的发动机电子控制系统，其特征在于，所述多个发动机传感器包括空气流量传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、氧传感器和爆震传感器。

6.一种发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，其特征在于，通过权利要求3-5任一项所述的发动机电子控制系统实现，所述方法包括：

所述电子控制单元开启对所述微处理器的供电；

得到供电后，所述微处理器通过所述IO驱动电路输出指令，控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开；

响应于所述继电器吸合，与吸合的继电器相连接的传感器将自身的传感器信号传送给所述电子控制单元的一个ADC采集通道。

7.根据权利要求6所述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，其特征在于，所述控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制所述继电器组内的第一个继电器吸合的时间不同于其他继电器的吸合时间。

8.根据权利要求7所述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，其特征在于，所述控制所述继电器组内的每个继电器依次吸合、断开，包括：

控制所述继电器组内的第一个继电器吸合的时间为第一时长；控制所述继电器组内的其他继电器吸合的时间为第二时长；控制所述继电器组内的每相邻两个继电器中，前一继电器的断开动作与后一继电器的吸合动作之间的时间间隔为第三时长；其中，所述第一时长不等于所述第二时长，所述第一时长不等于所述第三时长。

9.根据权利要求8所述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法，其特征在于，所述第一时长为100ms，所述第二时长为50ms，所述第三时长为10ms。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以实现如权利要求6-9中任一所述的发动机电子控制系统的传感器信号采集方法。

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