CN202696575U - 有效电平自适应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了有效电平自适应装置，其中，一种有效电平自适应装置包括：一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第一电容和MCU；第一电阻第一端与VCC连接，第一电阻第二端、第二电阻第一端和输入端口两两连接，第二电阻第二端与MCU连接，第二电阻第二端与第三电阻第一端连接，第二电阻第二端与第一电容第一端连接，第三电阻第一端与MCU连接，第三电阻第一端与第一电容第一端连接，第二电阻第二端连接，第三电阻第二端和第一电容接地，第一电容第一端与MCU连接；MCU根据MCU接收到的电压判断输入端口的输入状态。本实用新型通过在MCU中设置高电压阈值和低电压阈值实现输入高低有效的自适应，避免了硬件的修改。

Description

有效电平自适应装置

技术领域

本实用新型涉及基本电子电路技术领域，尤其涉及有效电平自适应装置。

背景技术

MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合，微控制单元MCU可作为各类电子系统中的微控制单元。

为了对电子设备的输入管脚的电平进行适应，现有技术的电路图如图1所示，通过接上下拉电阻然后与MCU通用输入输出口连接，当有效电平为高时，在电路上配备一个下拉电阻，只有高电平输入时微控制单元MCU相应通用输入输出端口电平变成高电平，其他都为低电平；当有效电平为低时，在电路上配备一个上拉电阻，只有低电平输入时微控制单元MCU相应通用输入输出端口变成低电平，其他都为高电平，现有技术的做法需要在管脚上同时配备一个上拉电阻和一个下拉电阻，根据现场的不同情况决定重新焊接哪个电阻，现场灵活性很差，临时需要修改时，操作复杂，而且不同的高低有效电平会产生不同的BOM清单，对产品的管理带来极大的不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出有效电平自适应装置，实现输入高低有效电平的自适应，现场修改方便，具有较高的灵活性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提出了一种有效电平自适应装置，包括：一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3、一第一电容C1和一微控制单元MCU；所述第一电阻R1的第一端与外围工作电压连接，所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第一端和输入端口两两连接，所述第二电阻R2的第二端与所述微控制单元MCU连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第三电阻R3的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第三电阻R3的第一端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第一电容C1的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第一电容C1的第二端接地；所述微控制单元MCU用于根据所述微控制单元MCU接收到的电压判断输入端口的输入状态为高电平输入、低电平输入或悬空。

进一步地，所述判断输入端口的输入状态为高电平输入、低电平输入或悬空的条件为：当所述微控制单元MCU接收到的电压小于预设的低电平阈值时，判定为低电平输入；当所述微控制单元MCU接收到的电压大于预设的高电平阈值时，判定为高电平输入；当所述微控制单元MCU接收到的电压大于预设的低电平阈值且小于预设的高电平阈值时，判定为输入悬空。

进一步地，所述微控制单元MCU内部包括ADC模块，用于读取所述微控制单元MCU接收到的电压，将所述电压的模拟量转换成数字量，对所述数字量进行滤波。

进一步地，所述系统外围供电电源采用8.5V供电，输入高电平24V，输入低电平0V。

进一步地，所述第一电阻R1为1600欧姆3/4瓦特电阻。

本实用新型还提出了一种有效电平自适应装置，所述有效电平自适应装置将多个如上所述输入有效电平自适应装置通过多路复用器扩展成多路。进一步地，所述多路复用器为74HC4051D，所述多路复用器74HC4051D的各输入通道分别与各第一电容C1的第一端连接，所述多路复用器74HC4051D的输出通道与微控制单元MCU直接连接或通过电阻、电容或电感连接。

本实用新型的有益技术效果是通过在微控制单元MCU中设置高电压阈值和低电压阈值实现输入高低有效的自适应，现场修改方便，针对不同的环境，硬件与软件完全不用改动，方便产品的管控。

附图说明

图1是现有技术的电路图；

图2是实施例一所述有效电平自适应装置电路图；

图3是实施例一所述有效电平自适应装置中MCU的电平自适控制流程图；

图4是实施例二所述有效电平自适应装置电路图；

图5是实施例三所述有效电平自适应装置电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

图2是实施例一所述有效电平自适应装置电路图，如图2所示，本有效电平自适应装置电路包括：一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3、一第一电容C1和一微控制单元MCU。

优选地，所述系统外围供电电源VCC采用8.5V供电，输入高电平24V，输入低电平0V。

优选地，所述第一电阻为1600欧姆，3/4瓦特的电阻。

所述电路连接关系为：所述第一电阻R1的第一端与外围工作电压连接，所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第一端和输入端口两两连接，所述第二电阻R2的第二端与所述微控制单元MCU连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第三电阻R3的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第三电阻R3的第一端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第一电容C1的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第一电容C1的第二端接地；所述微控制单元MCU根据所述微控制单元MCU接收到的电压判断输入端口的输入状态为高电平输入、低电平输入或悬空。

假设输入端口高电平时电压VH,输入端口低电平时电压VL,输入端口悬空时电压Vo，微控制单元MCU接收到的电压Vmcu_ana，根据图2所述有效电平自适应装置电路图可知；

低电平时，Vmcu_ana=[R3/(R2+R3)]*VL；

高电平时，Vmcu_ana=[R3/(R2+R3)]*VH；

悬空时，Vmcu_ana=[R3/(R1+R2+R3)]*VCC。

微控制单元MCU接收到的电压Vmcu_ana大于[R3/(R2+R3)]*VH时判断输入为高电平；微控制单元MCU接收到的电压Vmcu_ana小于[R3/(R2+R3)]*VL时判断输入为低电平。因此，为了判断输入端口的电平状态，需要根据供电电压和电阻情况预先设置一个低电平阈值和一个高电平阈值，所述低电平阈值大小的设置参考[R3/(R2+R3)]*VL，所述高电平阈值大小的设置参考[R3/(R2+R3)]*VH。

具体方法流程如图3所示，具体为：

S301：读取微控制单元MCU接收到的电压；

所述电压为微控制单元MCU的入口电压。

S302：得到MCU接收到的电压的数字量；

微控制单元MCU读取接收到的电压，通过内部模数转换模块转换把所述电压的模拟量转换成数字量并对所述数字量进行滤波获得可靠的数字量。

S303：判断所述电压值是否小于预设的低电平阈值，若是则判定输入电平为低电平输入，否则执行步骤S304；

S304：判断所述电压值是否大于预设的高电平阈值，若是则判定输入电平为高电平输入，否则判定输入为悬空。

本实施例所述的有效电平自适应装置可通过多路复用器扩展成多路，构成多路的有效电平自适应装置，如通过一个8路复用器扩展成8路有效电平自适应装置(如实施例二所示)；通过两个8路复用器扩展成16路有效电平自适应装置(如实施例三所示)；通过三个8路复用器扩展成24路……依此类推。

实施例二

图4是本实施例所述有效电平自适应装置电路图，如图4所述，所述多路复用器采用74HC4051D，目的在于通过复用器控制微控制单元MCU选择接收某一路输入端口，即通过对MCU_CON_C、MCU_CON_B和MCU_CON_A的电平控制来选择接收的输入端口，以达到多路复用的目的，避免多种应用情况下输入端口的频繁插拔。MCU_CON_A、MCU_CON_B和MCU_CON_C连接到MUC的通用输入输出口用来控制芯片74HC405D选择8种那路连接到芯片3脚输出，例如，MCU_CON_C为0，MCU_CON_B为0，MCU_CON_A为0时选择输入端口1的电平输入，MCU_CON_C为1，MCU_CON_B为1，MCU_CON_A为1时选择输入端口8的电平输入。所述多路复用器74HC4051D第一端与所述有效电平自适应装置的每个第一电容C1的第一端分别与所述多路复用器74HC4051D的X0至X7端连接，所述多路复用器74HC4051D的MCU_CON_C、MCU_CON_B和MCU_CON_A连接到MUC的通用输入输出口用来控制芯片74HC405D选择8种那路连接到芯片3脚输出。所述多路复用器74HC4051D的各输入通道分别与各第一电容C1的第一端连接，所述多路复用器74HC4051D的输出通道直接与微控制单元MCU连接或通过电容或电阻等与微控制单元MCU连接。所述多路复用器74HC4051D的X端输出所述选择的输入端口的电平信号，所述微控制单元MCU通过接收该路输入端口的电平信号通过内部模数转换模块把所述电压的模拟量转换成数字量，再经过滤波得到可靠的数字量，判断所述装置的所述输入端口的输入状态，判断方法与实施例一的具体方法流程如图3所示，在此不作赘述。

实施例三

图5是本实施例所述有效电平自适应装置电路图，如图5所示，所述电路采用两个8路复用器74HC4051D，其中，每组MCU_CON_A、MCU_CON_B和MCU_CON_C控制原理与实施例二相同，MCU_CON1和MCU_CON2为芯片使能信号，MCU_CON1为低电平时使能MCU1，MCU_CON2为低电平时使能MCU2。

本实用新型提出的有效电平自适应装置在微控制单元MCU中设置高电压阈值和低电压阈值，通过在微控制单元MCU中进行逻辑判断实现输入高低有效的自适应，现场修改方便，针对不同的环境，硬件与软件完全不用改动，方便产品的管控。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种有效电平自适应装置，其特征在于，包括：

一第一电阻(R1)、一第二电阻(R2)、一第三电阻(R3)、一第一电容(C1)和一微控制单元MCU；

所述第一电阻(R1)的第一端与外围工作电压连接，所述第一电阻(R1)的第二端、所述第二电阻(R2)的第一端和输入端口两两连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述微控制单元MCU连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述第三电阻(R3)的第一端连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第三电阻(R3)的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第三电阻(R3)的第一端与所述第一电容(C1)的第一端连接，所述第二电阻(R2)的第二端连接，所述第三电阻(R3)的第二端接地，所述第一电容(C1)的第一端与所述微控制单元MCU连接，所述第一电容(C1)的第二端接地；

所述微控制单元MCU根据所述微控制单元MCU接收到的电压判断输入端口的输入状态为高电平输入、低电平输入或悬空。

2.如权利要求1所述的有效电平自适应装置，其特征在于，所述判断输入端口的输入状态为高电平输入、低电平输入或悬空的条件为：当所述微控制单元MCU接收到的电压小于预设的低电平阈值时，判定为低电平输入；当所述微控制单元MCU接收到的电压大于预设的高电平阈值时，判定为高电平输入；当所述微控制单元MCU接收到的电压大于预设的低电平阈值且小于预设的高电平阈值时，判定为输入悬空。

3.如权利要求2所述的有效电平自适应装置，其特征在于，所述微控制单元MCU内部包括ADC模块，用于读取所述微控制单元MCU接收到的电压，将所述电压的模拟量转换成数字量，对所述数字量进行滤波。

4.根据权利要求3所述的有效电平自适应装置，其特征在于，所述系统外围供电电源采用8.5V供电，输入高电平24V，输入低电平0V。

5.根据权利要求3所述的有效电平自适应装置，其特征在于，所述第一电阻(R1)为1600欧姆3/4瓦特电阻。

6.一种有效电平自适应装置，其特征在于，所述有效电平自适应装置用于将多个如权利要求1至3之一所述的有效电平自适应装置通过多路复用器扩展成多路。

7.如权利要求6所述的有效电平自适应装置，其特征在于，所述多路复用器为74HC4051D，所述多路复用器74HC4051D的各输入通道分别与各第一电容(C1)的第一端连接，所述多路复用器74HC4051D的输出通道与微控制单元MCU连接。

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