CN114115058A - 一种多协议传感器模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多协议传感器模拟装置，包括单片机、USB接口、通信接口和信号接口，所述单片机分别与USB接口、通信接口和信号接口连接。本发明设置多种接口，通过通信接口和信号接口分别接入通信设备和信号设备，单片机根据从通信设备和信号设备获取的信号执行模拟，实现装置的多用途和高泛用性。
Description
技术领域
本发明属于模拟装置领域，具体涉及一种多协议传感器模拟装置。
背景技术
传感器模拟模块是用于调试、模拟测试的一种调试模块。可以模拟指定的通信协议与指定的传感器数据格式，进行通信模拟测试，从而达到不需要实际传感器设备也能进行产品验证、原型测试的目的。
目前，市面上有基于Modbus通信协议的传感器模拟装置，但也仅限于Modbus通信协议，适用性局限于Modbus设备，不能适用于不支持Modbus的传感器模块与芯片。并且，上述装置并未提供拓展，无法自拟定协议的数据内容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种多协议传感器模拟装置，设置多种接口，通过通信接口和信号接口分别接入通信设备和信号设备，单片机根据从通信设备和信号设备获取的信号执行模拟，实现装置的多用途和高泛用性。
本发明所采用的技术方案是：一种多协议传感器模拟装置，包括单片机、USB接口、通信接口和信号接口；
所述单片机分别与USB接口、通信接口和信号接口连接，用于从USB接口获取工作电压并输出至各用电元件，通过通信接口接入通信设备，获取由通信设备输入的模拟通信信号并根据获取的模拟通信信号执行模拟，将执行状态分别转换为调试信号和模拟通信信号并分别输出至USB接口和通信接口，通过信号接口接入信号设备并获取信号设备输入的数字信号，根据获取的数字信号执行模拟，将执行状态输出至信号接口；
所述USB接口与单片机连接，用于接入终端装置，获取从终端装置输出的工作电压并输出至单片机，获取调试信号并输出至终端装置；
所述通信接口与单片机连接，用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备；
所述信号接口与单片机连接，用于接入信号设备，获取信号设备输入的模拟电压信号并转换为数字信号输出至单片机，获取由单片机输出的执行状态，将执行状态转换为模拟电压信号和PWM信号输出至信号设备。
其中一个实施例中，还包括输入设备，所述输入设备与单片机连接，用于输出功能模拟信号至单片机，所述单片机获取该功能模拟信号，根据获取的功能模拟信号执行模拟，将执行状态转换为调试信号并输出至USB接口。
其中一个实施例中，所述输入设备包括UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块，所述UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块均与单片机连接，均用于输出功能模拟信号至单片机。
其中一个实施例中，还包括显示屏，所述显示屏与单片机连接，用于接收由单片机输出的交互信息并将接收到的交互信息显示，所述单片机接入显示屏后将执行状态转换为交互信息并输出至显示屏。
其中一个实施例中，还包括电源模块，所述电源模块与单片机连接，用于输出工作电压至单片机。
其中一个实施例中，所述通信接口包括UART接口、SPI接口和IIC接口，所述UART接口、SPI接口和IIC接口分别与单片机连接，均用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备。
其中一个实施例中，所述信号接口包括DAC接口、ADC接口和PWM接口，所述DAC接口、ADC接口和PWM接口分别与单片机连接，均用于接入信号设备。
其中一个实施例中，所述DAC接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为模拟电压信号并输出至信号设备。
其中一个实施例中，所述ADC接口用于接收信号设备输入的模拟电压信号，转换为数字信号输出至单片机。
其中一个实施例中，所述PWM接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为PWM信号并输出至信号设备。
本发明的有益效果在于：
1、通过通信接口和信号接口分别接入通信设备和信号设备，单片机根据从通信设备和信号设备获取的信号执行模拟，实现装置的多用途和高泛用性；
2、通过输入设备，可设置数种功能，能实现传感器模拟的基本功能；
3、装置通过USB接口或电源模块供电，供电方式灵活，简化供电了操作。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明原理图；
图3为本发明ADC接口和PWM接口原理图；
图4为本发明显示屏原理图；
图5为本发明USB接口原理图。
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详细说明。
如图1-图5所示，一种多协议传感器模拟装置，包括单片机、USB接口、通信接口和信号接口；
所述单片机分别与USB接口、通信接口和信号接口连接，用于从USB接口获取工作电压并输出至各用电元件，通过通信接口接入通信设备，获取由通信设备输入的模拟通信信号并根据获取的模拟通信信号执行模拟，将执行状态分别转换为调试信号和模拟通信信号并分别输出至USB接口和通信接口，通过信号接口接入信号设备并获取信号设备输入的数字信号，根据获取的数字信号执行模拟，将执行状态输出至信号接口；
所述USB接口与单片机连接，用于接入终端装置，获取从终端装置输出的工作电压并输出至单片机，获取调试信号并输出至终端装置；
所述通信接口与单片机连接，用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备；
所述信号接口与单片机连接，用于接入信号设备，获取信号设备输入的模拟电压信号并转换为数字信号输出至单片机，获取由单片机输出的执行状态，将执行状态转换为模拟电压信号和PWM信号输出至信号设备。
本实施例中，还包括输入设备，所述输入设备与单片机连接，用于输出功能模拟信号至单片机，所述单片机获取该功能模拟信号，根据获取的功能模拟信号执行模拟，将执行状态转换为调试信号并输出至USB接口。
本实施例中，所述输入设备包括UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块，所述UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块均与单片机连接，均用于输出功能模拟信号至单片机。
本实施例中，还包括显示屏，所述显示屏与单片机连接，用于接收由单片机输出的交互信息并将接收到的交互信息显示，所述单片机接入显示屏后将执行状态转换为交互信息并输出至显示屏。
本实施例中，还包括电源模块，所述电源模块与单片机连接，用于输出工作电压至单片机。
本实施例中，所述通信接口包括UART接口、SPI接口和IIC接口，所述UART接口、SPI接口和IIC接口分别与单片机连接，均用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备。
本实施例中，所述信号接口包括DAC接口、ADC接口和PWM接口，所述DAC接口、ADC接口和PWM接口分别与单片机连接，均用于接入信号设备。
本实施例中，所述DAC接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为模拟电压信号并输出至信号设备。
本实施例中，所述ADC接口用于接收信号设备输入的模拟电压信号，转换为数字信号输出至单片机。
本实施例中，所述PWM接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为PWM信号并输出至信号设备。
本装置通过通信接口输入输出模拟传感器通信数据，通过信号接口输入输出常用模拟、数字信号，整套控制逻辑与处理方法编写为程序软件由单片机处理为数字信号，同时通过USB接口输出到终端装置并通过软件显示为调试信号。本装置所述的终端装置包括但限于电脑、平板电脑和手机。
本装置所述的输入设备包括但不限于键盘，其集成了数个功能按键，可实现基本功能的选择交互。显示屏将单片机的数字信号显示为交互信息。输入设备和显示屏均为选择设备，可根据实际情况选择。如不选择显示屏的情况下，交互信息通过USB接口接入终端装置，通过专用软件进行功能选择以及信号控制。
输入设备包括UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块。UP输入模块用于选择功能项和进行功能数值增加，DOWM输入模块用于选择功能项和功能数值减少，ENTER输入模块用于选择功能项或输入和确认选项，BACK输入模块用于回退上级菜单。
通信接口使用一组复合接口，可复用为三种标准通信协议功能，通过该接口接入应用电路，完成模拟通信的数据交互。信号接口使用三组分离接口，分别可通过DAC接口将数字信号转换输出为模拟电压信号，通过ADC接口将模拟电压信号转换为数字信号输入，通过PWM接口可直接输出四路PWM信号。
为实现本装置的功能，可在终端装置上设置配套的控制程序。该控制程序可通过USB接口对装置进行配置使用，可以启用功能拓展来使得装置模拟更多的通信协议，甚至可以自拟定数据的格式。该控制程序通过USB接口与装置连接，连接成功后即可进行功能选择。本控制程序分为三个主要功能部分：传感器模拟、通信测试和功能拓展。各功能部分下分布多个子模块，可跟随控制程序更新增加。选择完功能后即可通过通信启动装置，控制程序将数据下发，装置执行后回传状态，如果停止模拟，控制程序恢复到初始状态，如果一直运行，软件会一直更新装置的状态。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，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)
1.一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：包括单片机、USB接口、通信接口和信号接口；
所述单片机分别与USB接口、通信接口和信号接口连接，用于从USB接口获取工作电压并输出至各用电元件，通过通信接口接入通信设备，获取由通信设备输入的模拟通信信号并根据获取的模拟通信信号执行模拟，将执行状态分别转换为调试信号和模拟通信信号并分别输出至USB接口和通信接口，通过信号接口接入信号设备并获取信号设备输入的数字信号，根据获取的数字信号执行模拟，将执行状态输出至信号接口；
所述USB接口与单片机连接，用于接入终端装置，获取从终端装置输出的工作电压并输出至单片机，获取调试信号并输出至终端装置；
所述通信接口与单片机连接，用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备；
所述信号接口与单片机连接，用于接入信号设备，获取信号设备输入的模拟电压信号并转换为数字信号输出至单片机，获取由单片机输出的执行状态，将执行状态转换为模拟电压信号和PWM信号输出至信号设备。
2.根据权利要求1所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：还包括输入设备，所述输入设备与单片机连接，用于输出功能模拟信号至单片机，所述单片机获取该功能模拟信号，根据获取的功能模拟信号执行模拟，将执行状态转换为调试信号并输出至USB接口。
3.根据权利要求2所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述输入设备包括UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块，所述UP输入模块、DOWM输入模块、BACK输入模块和ENTER输入模块均与单片机连接，均用于输出功能模拟信号至单片机。
4.根据权利要求1或2所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：还包括显示屏，所述显示屏与单片机连接，用于接收由单片机输出的交互信息并将接收到的交互信息显示，所述单片机接入显示屏后将执行状态转换为交互信息并输出至显示屏。
5.根据权利要求1或2所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块与单片机连接，用于输出工作电压至单片机。
6.根据权利要求1或2所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述通信接口包括UART接口、SPI接口和IIC接口，所述UART接口、SPI接口和IIC接口分别与单片机连接，均用于接入通信设备，获取通信设备输出的模拟通信信号并输出至单片机，获取单片机输出的模拟通信信号并输出至通信设备。
7.根据权利要求1或2所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述信号接口包括DAC接口、ADC接口和PWM接口，所述DAC接口、ADC接口和PWM接口分别与单片机连接，均用于接入信号设备。
8.根据权利要求7所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述DAC接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为模拟电压信号并输出至信号设备。
9.根据权利要求7所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述ADC接口用于接收信号设备输入的模拟电压信号，转换为数字信号输出至单片机。
10.根据权利要求7所述的一种多协议传感器模拟装置，其特征在于：所述PWM接口用于接收单片机输出的执行状态，转换为PWM信号并输出至信号设备。
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