CN202404208U

CN202404208U - 一种基于i/o端口的三态检测电路

Info

Publication number: CN202404208U
Application number: CN 201120414943
Authority: CN
Inventors: 周荣; 吴金炳; 谌清平; 陈力; 杜晓斌; 姚盛
Original assignee: Suzhou Luzhiyao Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Luzhiyao Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-10-27

Abstract

本实用新型涉及一种检测电路，属于电路检测技术领域，公开了一种基于I／O端口的三态检测电路，包括主控单元（MCU）、测试电容（C）、第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）。所述主控单元（MCU）通过所述测试电容（C）和所述第一、第二限流电阻（R1、R2）与检测点（T）相连，所述主控单元（MCU）用输入/输出端口（I/O）检测所述检测点（T），判断所述检测点（T）是否为高电平、低电平或高阻三种状态。本实用新型能够在三态检测的基础上以高电平、低电平、高阻三种电路状态来表示三进制的码元信息，将传统二进制电子通信转化为三进制通信，在相同位数的情况下，可以实现更大信息量的并行传递。该电路结构简单，性能可靠，成本低廉，便于集成，具有很高的推广价值。

Description

一种基于I/O端口的三态检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，尤其涉及一种基于I/O端口的三态检测电路，属于电路检测技术领域。

背景技术

在电子通信中,以高电平(“1)、低电平(“0”)两种状态来表示二进制信息。可以利用数字芯片检测其端口上的电平处于高电平还是低电平状态，以此来接收并处理这些电平所传递的二进制码字信息。如图1所示，通过接通或者闭合开关K0—K4，数字芯片MCU的端口P0－P4上可以实现高电平Vcc或者低电平0。由于MCU的5个端口当中每个端口可以实现高电平和低电平两种状态，因此图1所示的电路共可以实现2⁵种状态，也即图1所示的电路可以并行实现5位的二进制码字的通信。以此类推，在现有技术中如果要实现32位二进制码字的并行通信，则需要电路可以实现2³²种状态，在只能进行高、低电平两种状态的双态检测的情况下，需要数字芯片采用32个端口进行并行检测方能够实现。

如果我们能够实现三进制的电子通信，例如假设图1中数字芯片MCU的端口P0—P4当中每个端口上可以实现三种状态，则图1的电路就可以实现3⁵种状态，也即可以并行实现5位三进制码字的通信。这样在采用同样数量的端口的情况下，相比二进制我们就可以采用三进制来并行传递更多的信息。因此，如果我们仍需要传递与32位二进制码字相同的信息量，只需要计算2³²＝3X， X=21位的三进制码字即可实现，显然X=21远小于32位。然而，相比于检测高、低电平两种电路状态，使数字芯片对端口上的三种电路状态实现三态检测将是非常困难的，现有技术中尚没有真正可行的三态检测方案，这也使得三进制的电子通信在实践中难于真正实现。

实用新型内容

实现三态检测是采用三进制电子通信的基础，为了达到这一目的，本发明提供了一种基于I／O端口的三态检测电路，其基于普通数字芯片的I/O端口即可实现，可以一次性快速完成对I/O端口上低电平、高电平以及高阻三种状态的状态检测。

本实用新型的一种基于I／O端口的三态检测电路，其特征在于，包括主控单元（MCU）、测试电容（C）、第一限流电阻(R1)和第二限流电阻(R2)；所述主控单元（MCU）通过所述测试电容（C）和所述第一、第二限流电阻（R1、R2）与检测点（T）相连；所述主控单元（MCU）用输入/输出端口（I/O）检测所述检测点（T），判断所述检测点（T）是否为高电平、低电平或者高阻三种状态；

优先地，所述测试电容（C）一极通过所述第一限流电阻（R1）与所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）连接，且通过所述第二限流电阻（R2）与所述检测点（T）连接，所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）串联所述第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）连接至检测点（T），所述测试电容（C）的另外一极接地。

优选地，所述主控单元（MCU）执行三态检测具体包括：通过检测主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）是否为输入高电平，如果是输入高电平，则判断所述检测点（T）为高电平状态；如果不是高电平，则通过所述主控单元（MCU）输入/输出端口（I/O）向所述测试电容（C）及第一、第二限流电阻（R1、R2）输出高电平，并经过特定的充电延时，测试电容（C）充电完毕后，检测所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）是否为输入高电平状态，如果是输入高电平，则判断所述检测点（T）为高阻状态，否则判断所述检测点（T）为低电平状态。

优选地，所述主控单元（MCU）在执行三态检测之前，通过所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）输出低电平使所述测试电容（C）经过第一限流电阻（R1）放电完毕。

优选地，所述主控单元（MCU）检测输入/输出端口（I/O）是否输入高电平之前经过特定的放电延时，使所述测试电容（C）充电完毕。

优选地，所述测试电容（C）容值较小，一般小于10PF。

优选地，所述第一限流电阻（R1）阻值远小于所述第二限流电阻（R2）阻值。

本实用新型的三态检测电路基于主控单元（MCU）的普通I/O端口即可以一次性地完成对测试点(T)高电平、低电平、高阻三种状态的检测。在三态检测的基础上，能够以高电平、低电平、高阻三种电路状态来表示三进制的码元信息，从而将传统二进制电子通信转化为三进制通信，在相同位数的情况下，可以实现更大信息量的并行传递。该实用新型检测迅速，操作方便，结构简单，性能可靠，成本低廉，便于集成，能够从根本上改善现有的二进制为基础的电子通信设备，并且可以应用于加密通信，具有很高的推广价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术中二进制状态检测电路的原理图；

图2是本实用新型实施例基于I/O端口的三态检测电路原理图；

图3是本实用新型实施例的检测程序流程图。

图4、图5、图6、图7是本实用新型实施例的检测原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图2所示，为本实用新型的一实施例，一种基于I/O端口的三态检测电路原理图，包括主控单元MCU、测试电容C、第一限流电阻R1和第二限流电阻R2。

所述主控单元MCU通过所述测试电容C和所述第一、第二限流电阻R1、R2与检测点T相连；所述测试电容C一极通过所述限流电阻R1与所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O连接，且通过所述第二限流电阻R2与所述检测点T连接，所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O串联所述第一限流电阻R1和第二限流电阻R2连接至检测点T，所述测试电容C的另外一极接地。所述测试电容C容值较小，一般小于10PF，所述第一限流电阻R1阻值远小于第二限流电阻R2阻值。所述测试点T可以处于低电平状态、高电平状态及高阻状态；

主控单元MCU在检测所述测试点T状态之前，首先将所述主控单元的输入/输出端口I/O设置为输出状态，输出低电平，并保持特定的放电延时T1（如1ms）。这一状态如图4所示，由于第一限流电阻R1阻值远小于第二限流电阻R2阻值，主控单元的输入/输出端口I/O保持低电平，使测试电容C上蓄积的电荷沿箭头方向实现放电，放电时间常数τ1=R1*C，经过所述特定的放电延时T1（如1mS）之后，所述测出电容C经过所述第一限流电阻R1放电完毕，此时P点的电位为接近于0。

所述主控单元MCU在检测所述测试点T状态时，所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O设置为输入状态，经过充电延时稳定T2（如1.5mS）后,检测所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O是否为输入高电平，如果是输入高电平，则说明在充电延时稳定T2时间内，所述测试点T经过第二限流电阻R2对所述测试电容C进行过充电，充电时间常数τ2=R2*C，充电完毕，P点电位由低电平变成高电平，这一状态如图5所示，据此可以推理判断出所述检测点T为高电平状态；如果不是输入高电平，则所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O设置为输出状态并输出高电平，所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O经过第一限流电阻R1向所述测试电容C进行充电，经过特定充电延时T3（如1mS）后，所述测试电容C充电完毕。这一状态如图6所示，由于所述第一限流电阻R1阻值远小于所述第二限流电阻R2阻值，所述主控单元的输入/输出端口I/O保持高电平，对所述测试电容C沿箭头方向实现充电，充电时间常数τ3=R1*C，经过所述特定的充电延时稳定T3（如1mS）之后，所述测出电容C经过所述第一限流电阻R1充电完毕，此时P点的电位变成高电平。

所述测出电容C充电完毕，P点的电位变成高电平后，所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O设置为输入状态，经过放电延时稳定 T4（如1.5mS）后,检测所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O是否为输入高电平状态，如果是输入高电平，则说明在放电延时稳定T4时间内，所述测试电容C的电荷没有释放的回路，其P点电位没有发生变化，可以判断出所述检测点T为高阻状态（其输入电阻理论上为无穷大）；如果是输入低电平，则说明放电延时稳定T4时间内，所述测试电容C上的电荷有释放的回路，其P点电位由高电平变成低电平，从而可以判断出所述检测点T为低电平状态。这一过程如图7所示，在延时稳定T4时间内，只有所述检测点T为低电平状态，所述测试电容C上蓄积的电荷才能经过第二限流电阻R2沿箭头方向实现放电，放电时间常数τ4=R2*C,放电完毕，P点的电位为接近于0。这样就完成所述测试点T的三态检测。

图3示出了本实用新型实施例的检测程序流程图。如图3所示，检测开始后，依次执行以下步骤：首先，在执行三态检测之前，所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O设定为输出状态并输出低电平，保持特定的放电延时T1（如1mS）后，从而使所述测试电容C上蓄积的电荷释放完毕，使其P点电位降为零状态；然后将所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O设定为输入，经过特定的充电延时稳定T2（如1.5mS）后，读取主控单元MCU的输入/输出端口I/O的状态，如果是输入高电平,则主控单元MCU可以判断出检测的测试点T为高电平状态；如果是输入低电平，将所述主控单元（MCU）的输入/输出端口I/O设定为输出状态并输出高电平，保持特定的充电延时T3（如1mS）后，将所述测试电容C充电完毕，使其P点电位变成高电平；之后，将所述主控单元MCU的输入/输出端口I/O重新设为输入状态，经过特定的放电延时T4（如1.5mS）后，读取主控单元MCU的输入/输出端口I/O的状态，如果是输入高电平，则说明在放电延时稳定 T4时间内，由于所述检测点T为高阻状态（其输入电阻理论上为无穷大），所述测试电容C上蓄积的电荷没有释放的回路，其P点电位没有发生变化，据此所述主控单元MCU可以判断出检测的所述测试点T为高阻状态；如果是输入低电平，则说明在延时稳定T4时间内，由于所述检测点T为低电平状态，所述测试电容C上蓄积的电荷经过第二限流电阻R2释放完毕，P点电位变成低电平，据此可以判断出检测的所述测试点T为低电平状态。待所述主控单元MCU判断出所述测试点T的状态后即结束三态检测。

本实用新型所涉及的主控单元MCU可以用单片机、DSP等各种具有数字处理能力的数字芯片加以实现，只要数字芯片具有I/O端口即可。

本实用新型所涉及的测试点T是具有低电平、高电平以及高阻态三种状态的I/O端口，也可以是具有高低电平状态的其它端口。

综上，本实用新型可以一次性地完成对I/O端口上高电平、低电平、高阻的三态检测，同时，在三态检测的基础上，能够以高电平、低电平、高阻三种电路状态来表示三进制的码元信息，从而将传统二进制电子通信转化为三进制通信，在相同位数的情况下，三进制可以实现更大信息量的并行传递。本实用新型检测迅速，操作方便，结构简单，性能可靠，成本低廉，便于集成，能够从根本上改善现有的二进制为基础的电子通信设备，并且可以应用于加密通信，具有很高的推广价值。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本实用新型还可以应用在其它控制器和设备当中。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种基于I／O端口的三态检测电路，其特征在于，包括主控单元（MCU）、测试电容（C）、第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）；所述主控单元（MCU）通过所述测试电容（C）和所述第一、第二限流电阻（R1、R2）与检测点（T）相连；所述主控单元（MCU）用输入/输出端口（I/O）检测所述检测点（T），判断所述检测点（T）是否为高电平、低电平或者高阻三种状态。

2.根据权利要求1所述的三态检测电路，其特征在于，所述测试电容（C）一极通过所述第一限流电阻（R1）与所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）连接，且通过所述第二限流电阻（R2）与所述检测点（T）连接，所述主控单元（MCU）的输入/输出端口（I/O）串联所述第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）连接至检测点（T），所述测试电容（C）的另外一极接地。

3.根据权利要求1所述的三态检测电路，其特征在于，所述测试电容(C)容值小于10PF。

4.根据权利要求1所述的三态检测电路，其特征在于，所述第一限流电阻（R1）阻值远小于所述第二限流电阻（R2）阻值。