CN114527319A - 用于电子实验箱插孔连线的检测电路及检测方法 - Google Patents
用于电子实验箱插孔连线的检测电路及检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于电子实验箱插孔连线的检测电路及检测方法，其中检测电路包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组。本发明提供的检测电路配合检测方法，能够快速判断电子实验箱内各插孔的连接情况，从而教师能够快速判断电子实验箱的接线正确与否，提高了教学效率，减少了寻找接线错误的时间。
Description
技术领域
本发明涉及模拟电路搭建技术领域，特别涉及一种用于电子实验箱插孔连线的检测电路、检测电路的检测方法以及基于检测方法搭建的检测电路。
背景技术
电子技术实验箱是一种在教学中普遍运用的教学工具。在模拟电路、数字电路、单片机、自动控制、通讯等专业教学中最为常见。这些试验箱集成了一些电子元器件，每个元器件的引脚用插孔的方式连接出来。学生学习的时候，用导线连接各个插孔，就相当于把元器件连接了起来。通过大量连线，形成需要的电路，进行学习相关的实验。
教师在教学过程中，需要帮助学生检查电路是否正确。复杂电路的连线路很多，交叉重叠在一起，检查的效率很低。严重时，教师无法兼顾到每个学生，导致学习效率底下。如果计算机能协助教师自动快速的检查电路连线，就会对教学效果有很大的提升。
发明内容
本发明的目的是：提供一种利用检测电路辅以计算机能够快速检测实验箱插孔连线结果的用于电子实验箱插孔连线的检测电路以及该检测电路的检测方法。
本发明的第一种技术解决方案是：一种用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特殊之处在于，包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组。
作为优选：所述扫描电路为74164标准逻辑电路。
作为优选：所述插孔检测模组包括至少两组结构相同的插孔检测电路，所述插孔检测电路与电子实验箱的各插孔一一对应，两插孔之间通过2芯导线连接。
作为优选：所述2芯导线包括通过防护胶皮包裹的检测导线和实验导线，所述检测导线与实验导线相互之间无连接关系。
作为优选：所述插孔检测电路包括两三极管Qin、Qout、上拉电阻Rs、电阻Rup、第一电阻R1、第二电阻R2及插孔J；
所述三极管Qin的基极与第一电阻R1串联后与扫描输入端SCAN_IN串联，所述三极管Qin的集电极与输出端S连接，所述三极管Qin的发射极与所述三极管Qout的集电极连接，所述三极管Qout的基极与第二电阻R2串联后与扫描输出端SCAN_OUT串联，所述三极管Qout的发射极接地；
位于三极管Qin的发射极与三极管Qout的集电极之间的电路还连接有第一支路和第二支路，所述第一支路上与电阻Rup串联后与电源VCC连接，第二支路与插孔连接；
位于三极管Qin的发射极与输出端Q之间的电路还连接有第三支路，所述第三支路与上拉电阻Rs串联后与电源VCC连接。
作为优选：所述扫描输入端SCAN_IN包括输入端IN_SEL和IN_CLK；
所述扫描输出端SCAN_OUT包括输出端OUT_SEL和OUT_CLK。
本发明的第二种技术解决方案是：一种检测电路的检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤⑴，获取电子实验箱当前使用的插孔总数N；
步骤⑵，设置IN_SEL为低电平，IN_CLK输出N个脉冲；
步骤⑶，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出N个脉冲；
步骤⑷，设置当前扫描的插孔编号i为1；
步骤⑸，设置IN_SEL为高电平，IN_CLK输出1个脉冲，再设置IN_SEL为低电平；
步骤⑹，i是否大于N，是，则跳至步骤⒃；否，则进入下一步；
步骤⑺，设置OUT_SEL为高电平，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⑻，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出i个脉冲；
步骤⑼，设置当前要扫描的输入孔编号为j，j＝i+1；
步骤⑽，j是否大于N，是，则转到步骤⒁；否，则进入下一步；
步骤⑾，S信号是否为低电平，是则记录(i，j)孔之间有连线；否，则记录为无连线；
步骤⑿，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⒀，设置当前要扫描的输入孔编号j，j＝j+1，跳至步骤⑽；
步骤⒁，IN_CLK输出1个脉冲；
步骤⒂，设置当前要扫描的输出孔编号i为i+1，跳转到步骤⑹；
步骤⒃，记录的所有孔对连线状态发送给计算机。
本发明的第三种技术解决方案是：一种基于上述检测方法的检测电路，其特殊之处在于，包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组；
所述扫描电路采用74164标准逻辑电路，包括结构相同的输入扫描电路和输出扫描电路；
所述输入扫描电路的A端和B端并联后与输入端IN_SEL连接，CLK端与输入端IN_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端口分别与插孔检测电路的扫描输入端SCAN_IN连接；
所述输出扫描电路的A端和B端并联后与输出端OUT_SEL连接，CLK端与输出端OUT_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端分别与插孔检测电路的输出端SCAN_OUT连接；
若干组插孔检测电路的三极管Qin的集电极并联后与输出端S连接；
所述输入端IN_SEL、IN_CLK、输出端OUT_SEL、OUT_CLK、输出端S均与微处理器通过线路连接，所述微处理器与所述计算机通过线路有线连接或无线连接；
所述插孔检测模组包括8组结构相同的检测电路，所述插孔检测电路包括两三极管Qin、Qout、上拉电阻Rs、电阻Rup、第一电阻R1、第二电阻R2及插孔J；
所述三极管Qin的基极与第一电阻R1串联后与扫描输入端SCAN_IN串联，所述三极管Qin的集电极与输出端S连接，所述三极管Qin的发射极与所述三极管Qout的集电极连接，所述三极管Qout的基极与第二电阻R2串联后与扫描输出端SCAN_OUT串联，所述三极管Qout的发射极接地；
位于三极管Qin的发射极与三极管Qout的集电极之间的电路还连接有第一支路和第二支路，所述第一支路上与电阻Rup串联后与电源VCC连接，第二支路与插孔连接；
各组的插孔检测电路位于三极管Qin的发射极相互并联后与输出端Q连接，所述输出端Q与上拉电阻Rs串联后与电源VCC连接；
需要检测的两插孔检测电路之间的插孔J通过检测导线相互连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的检测电路，能够通过计算机快速检测电子实验箱的插孔连线情况从而使教师能够快速判断各插孔之间的连线是否正确，提高了教学效率。
附图说明
图1是本发明提供的检测电路的电路框图；
图2是本发明提供的检测电路的电路原理图；
图3是插孔检测电路的电路图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参阅图1所示，本发明提供一种用于电子实验箱插孔连线的检测电路，包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组。
请参阅图2所示，所述扫描电路采用74164标准逻辑电路。
在本实施例中，所述插孔检测模组包括有8组结构相同的插孔检测电路，所述插孔检测电路与电子实验箱的各插孔位置一一对应，待检测的两插孔之间通过2芯导线连接，所述2芯导线包括通过防护胶皮包裹的检测导线和实验导线，所述检测导线与实验导线相互之间无连接关系；
所述检测电路包括结构相同的输入扫描电路和输出扫描电路；
所述输入扫描电路的A端和B端并联后与输入端IN_SEL连接，CLK端与输入端IN_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端口分别与插孔检测电路的扫描输入端SCAN_IN连接；
所述输出扫描电路的A端和B端并联后与输出端OUT_SEL连接，CLK端与输出端OUT_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端分别与插孔检测电路的输出端SCAN_OUT连接；
若干组插孔检测电路的三极管Qin的集电极并联后与输出端S连接；
所述输入端IN_SEL、IN_CLK、输出端OUT_SEL、OUT_CLK、输出端S均与微处理器通过线路连接，所述微处理器与所述计算机通过线路有线连接或无线连接。
请参阅图3所示，所述插孔检测电路包括两三极管Qin、Qout、上拉电阻Rs、电阻Rup、第一电阻R1、第二电阻R2及插孔J；
所述三极管Qin的基极与第一电阻R1串联后与扫描输入端SCAN_IN串联，所述三极管Qin的集电极与输出端S连接，所述三极管Qin的发射极与所述三极管Qout的集电极连接，所述三极管Qout的基极与第二电阻R2串联后与扫描输出端SCAN_OUT串联，所述三极管Qout的发射极接地；
位于三极管Qin的发射极与三极管Qout的集电极之间的电路还连接有第一支路和第二支路，所述第一支路上与电阻Rup串联后与电源VCC连接，第二支路与插孔连接；
各组的插孔检测电路位于三极管Qin的发射极相互并联后与输出端Q连接，所述输出端Q与上拉电阻Rs串联后与电源VCC连接；
需要检测的两插孔检测电路之间的插孔J通过检测导线相互连接。
本发明提供的检测电路的检测方法，具体包括以下步骤：
步骤⑴，获取电子实验箱当前使用的插孔总数N；
步骤⑵，设置IN_SEL为低电平，IN_CLK输出N个脉冲；
步骤⑶，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出N个脉冲；
步骤⑷，设置当前扫描的插孔编号i为1；
步骤⑸，设置IN_SEL为高电平，IN_CLK输出1个脉冲，再设置IN_SEL为低电平；
步骤⑹，i是否大于N，是，则跳至步骤⒃；否，则进入下一步；
步骤⑺，设置OUT_SEL为高电平，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⑻，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出i个脉冲；
步骤⑼，设置当前要扫描的输入孔编号为j，j＝i+1；
步骤⑽，j是否大于N，是，则转到步骤⒁；否，则进入下一步；
步骤⑾，S信号是否为低电平，是则记录(i，j)孔之间有连线；否，则记录为无连线；
步骤⑿，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⒀，设置当前要扫描的输入孔编号j，j＝j+1，跳至步骤⑽；
步骤⒁，IN_CLK输出1个脉冲；
步骤⒂，设置当前要扫描的输出孔编号i为i+1，跳转到步骤⑹；
步骤⒃，记录的所有孔对连线状态发送给计算机。
本发明在各插孔上均设置有输入信号开关电路SCAN_IN与输出信号开关电路SCAN_OUT，检测时对目标插孔的输入信号输入低电平，其它孔依次输入为高电平，待检测连接关系的插孔打开，其余插孔关闭，依次将每两个孔组合触发一次，从而获得两插孔之间的连接关系；
当扫描到一个孔对时，如果这2插孔之间有直接或间接的连线，检测到的目标插孔的输入信号就会是低电平。反之，如果这2插孔之间没有直接或间接的连线，检测到的输入信号就会是高电平，具体工作原理如下：
请参阅图3所示，所有孔的扫描控制信号SCAN_IN和SCAN_OUT是独立的，输出信号S直接连在一起，上拉电阻Rs也是所有孔共用的。当SCAN_OUT为高电平时，Qout导通，插孔J输出低电平。否在，在Rup的作用下，插孔J输出高电平。当插孔J是低电平，且当SCAN_IN为高电平时，Qin会导通，拉低信号S为低电平。否则，信号S在Rs的作用下为高电平。当2个插孔有连线时，扫描到这一对孔后，插孔连接线为低电平，输出信号S也为低电平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组。
2.根据权利要求1所述的用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，所述扫描电路为74164标准逻辑电路。
3.根据权利要求1所述的用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，所述插孔检测模组包括至少两组结构相同的插孔检测电路，所述插孔检测电路与电子实验箱的各插孔一一对应，两插孔之间通过2芯导线连接。
4.根据权利要求3所述的用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，所述2芯导线包括通过防护胶皮包裹的检测导线和实验导线，所述检测导线与实验导线相互之间无连接关系。
5.根据权利要求3所述的用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，所述插孔检测电路包括两三极管Qin、Qout、上拉电阻Rs、电阻Rup、第一电阻R1、第二电阻R2及插孔J；
所述三极管Qin的基极与第一电阻R1串联后与扫描输入端SCAN_IN串联，所述三极管Qin的集电极与输出端S连接，所述三极管Qin的发射极与所述三极管Qout的集电极连接，所述三极管Qout的基极与第二电阻R2串联后与扫描输出端SCAN_OUT串联，所述三极管Qout的发射极接地；
位于三极管Qin的发射极与三极管Qout的集电极之间的电路还连接有第一支路和第二支路，所述第一支路上与电阻Rup串联后与电源VCC连接，第二支路与插孔连接；
位于三极管Qin的发射极与输出端Q之间的电路还连接有第三支路，所述第三支路与上拉电阻Rs串联后与电源VCC连接。
6.根据权利要求5所述的所述的用于电子实验箱插孔连线的检测电路，其特征在于，所述扫描输入端SCAN_IN包括输入端IN_SEL和IN_CLK；
所述扫描输出端SCAN_OUT包括输出端OUT_SEL和OUT_CLK。
7.一种检测电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤⑴，获取电子实验箱当前使用的插孔总数N；
步骤⑵，设置IN_SEL为低电平，IN_CLK输出N个脉冲；
步骤⑶，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出N个脉冲；
步骤⑷，设置当前扫描的插孔编号i为1；
步骤⑸，设置IN_SEL为高电平，IN_CLK输出1个脉冲，再设置IN_SEL为低电平；
步骤⑹，i是否大于N，是，则跳至步骤⒃；否，则进入下一步；
步骤⑺，设置OUT_SEL为高电平，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⑻，设置OUT_SEL为低电平，OUT_CLK输出i个脉冲；
步骤⑼，设置当前要扫描的输入孔编号为j，j＝i+1；
步骤⑽，j是否大于N，是，则转到步骤⒁；否，则进入下一步；
步骤⑾，S信号是否为低电平，是则记录(i，j)孔之间有连线；否，则记录为无连线；
步骤⑿，OUT_CLK输出1个脉冲；
步骤⒀，设置当前要扫描的输入孔编号j，j＝j+1，跳至步骤⑽；
步骤⒁，IN_CLK输出1个脉冲；
步骤⒂，设置当前要扫描的输出孔编号i为i+1，跳转到步骤⑹；
步骤⒃，记录的所有孔对连线状态发送给计算机。
8.一种基于权7所述检测方法的检测电路，其特征在于，包括通过线路依次连接的计算机、微处理器、扫描电路及插孔检测模组；
所述扫描电路采用74164标准逻辑电路，包括结构相同的输入扫描电路和输出扫描电路；
所述输入扫描电路的A端和B端并联后与输入端IN_SEL连接，CLK端与输入端IN_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端口分别与插孔检测电路的扫描输入端SCAN_IN连接；
所述输出扫描电路的A端和B端并联后与输出端OUT_SEL连接，CLK端与输出端OUT_CLK连接，CLR端与电源VCC连接，Q0～Q7端分别与插孔检测电路的输出端SCAN_OUT连接；
若干组插孔检测电路的三极管Qin的集电极并联后与输出端S连接；
所述输入端IN_SEL、IN_CLK、输出端OUT_SEL、OUT_CLK、输出端S均与微处理器通过线路连接，所述微处理器与所述计算机通过线路有线连接或无线连接；
所述插孔检测模组包括8组结构相同的检测电路，所述插孔检测电路包括两三极管Qin、Qout、上拉电阻Rs、电阻Rup、第一电阻R1、第二电阻R2及插孔J；
所述三极管Qin的基极与第一电阻R1串联后与扫描输入端SCAN_IN串联，所述三极管Qin的集电极与输出端S连接，所述三极管Qin的发射极与所述三极管Qout的集电极连接，所述三极管Qout的基极与第二电阻R2串联后与扫描输出端SCAN_OUT串联，所述三极管Qout的发射极接地；
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各组的插孔检测电路位于三极管Qin的发射极相互并联后与输出端Q连接，所述输出端Q与上拉电阻Rs串联后与电源VCC连接；
需要检测的两插孔检测电路之间的插孔J通过检测导线相互连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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