CN203466790U

CN203466790U - 输入高、低电平信号检测控制装置

Info

Publication number: CN203466790U
Application number: CN201320562556.0U
Authority: CN
Inventors: 夏润生; 王圆宁
Original assignee: JINAN XINTIANYU AUTOMOBILE ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: JINAN XINTIANYU AUTOMOBILE ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-09-11

Abstract

一种输入高、低电平信号检测控制装置，它包括电源模块和由电源模块供电的微处理器，其特征是还包括由电源模块供电的至少一路输入调理模块和多路复用模拟芯片，输入调理模块输出信号至多路复用模拟芯片，多路复用模拟芯片输出信号至微处理器。该装置不仅能有效避免输入信号出现瞬间高压时，浪涌电波对负载器件造成的损坏，而且当外部输入信号电平幅值出现较大波动时，仍可以判断出输入信号的有效状态，进而防止电控单元输出误动作。

Description

输入高、低电平信号检测控制装置

技术领域

本实用新型涉及了一种检测控制装置，特别涉及一种汽车电子领域输入高、低电平信号检测控制装置。

背景技术

在现代化高速发展社会中，汽车是人们普遍使用的交通工具，也是技术密集和资本密集的工业型产品。随着汽车电子技术的迅猛发展，汽车中各种功能的不断完善，使汽车电子控制单元越来越多，控制装置的数量和复杂性也不断增加，特别是汽车控制单元中的信号采集处理部分更是尤为繁多。目前汽车电子产品中对高、低电平输入信号的处理一般采用两种方式，一种是无需微处理器检测，由高、低电平输入信号直接驱动负载的方式，该种方式在输入信号出现瞬间高压时，浪涌电波极有可能造成负载器件被击穿，如果电路中的电流过大，甚至造成整个电控单元的损坏；另一种是使用并行输入移位寄存器对输入高、低电平信号采集后，由微处理器驱动负载工作的方式。该种方式当外部电源电压出现较大波动时，由于硬件电路的限制无法准确的检测出有效的输入电平信号状态，造成电控单元输出误动作，存在交通安全隐患。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足提出了一种汽车电子领域输入高、低电平信号检测控制装置，该装置不仅能有效避免输入信号出现瞬间高压时，浪涌电波对负载器件造成的损坏，而且当外部输入信号电平幅值出现较大波动时，仍可以判断出输入信号的有效状态，进而防止电控单元输出误动作。

本实用新型的技术方案是：一种输入高、低电平信号检测控制装置，它包括电源模块和由电源模块供电的微处理器，其特征是还包括由电源模块供电的输入调理模块和多路复用模拟芯片，输入调理模块输出信号至多路复用模拟芯片，多路复用模拟芯片输出信号至微处理器。

本方案的具体特点还有，所述微处理器采用富士通MB91F460系列芯片，

具有模数转换功能，采用10位AD转换模式，在满足采样功能的同时，还提高了输入电平信号的识别精度，该芯片能满足多路输入电平信号的检测控制要求。

所述电源模块采用稳压芯片LM7812 和KA78R05，LM7812芯片输出12V直流电压给输入调理模块供电， KA78R05输出5V直流电压分别给微处理器和多路复用模拟芯片供电，并且KA78R05稳压芯片具有电源可关断功能，极大地降低了系统运行功耗。

所述多路复用模拟芯片为74HC4851，具有8路独立的输入通道及3个地址选通端和一个公共输出端，根据微处理器发送地址选通指令，分时选通不同的输入通道。

所述输入调理模块包括串联连接的电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃和电容C₁，外部电平输入信号A₁经串联连接的电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃分压后，传输至多路复用模拟芯片IC₂的第13引脚输入通道Y₀，多路复用模拟芯片IC₂的第13引脚通过电容C₁接地，电容C₁用于滤除电路上的杂波信号。电阻R₁阻值为4.7kΩ，电阻R₂的阻值为51kΩ，R₃的阻值为9.1kΩ，电容C₁的容值为0.1μF。

采用电阻网络分压的方式，把0～32 V输入信号的电平状态，调理至所述微处理器可识别的0～5V信号采集处理范围。

本方案的有益效果是：输入高、低电平信号首先经过分压电阻网络与滤波电容，有效防止瞬间浪涌电波对电控单元的损坏，分压后的高、低电平信号依次通过多路复用模拟芯片，与微控制器的模数转换端口连接，由微处理器依次对输入电平信号进行模数转换，模数转换采用10位AD检测，提高了输入信号的电平检测精度，防止外部输入信号电平幅值出现较大波动时，微处理器无法准确识别输入信号有效电平状态的情况。采用该装置进行高、低电平输入信号的检测控制，极大地降低了电控单元的工作电流与功耗，增强了行车安全系数，性能更加稳定可靠，该装置更适合于在复杂的车辆电磁干扰环境和恶劣的气候环境中使用。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本方案进行进一步说明：

图1是本实用新型的电路连接原理框图；图2是电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种输入高、低电平信号检测控制装置，该装置包括电源模块和由电源模块供电的微处理器，还包括由电源模块供电的输入调理模块和多路复用模拟芯片，输入调理模块输出信号至多路复用模拟芯片，多路复用模拟芯片输出信号至微处理器。高、低电平输入信号通过输入调理模块的电阻网络进行信号分压，将外部输入信号调理至微处理器可识别的信号采集处理范围，分压后的信号传送至多路复用模拟芯片的输入通道，微处理器发送地址选通指令至多路复用模拟芯片地址输入端，分时选通不同的输入通道，微处理器使能模数转换功能对相应通道的输入信号采集后，经过逻辑分析与处理，将分析结果传送至微处理器输出端口，进而驱动相应输出负载工作。该装置中电源模块分别输出12V电压和5V电压，为输入调理模块、多路复用模拟芯片、微处理器提供工作电源。

图2是一个应用实例的电路原理图，一种输入高、低电平信号检测控制装置，所述微处理器采用富士通MB91F460系列芯片，具有模数转换功能，采用10位AD转换模式，在满足采样功能的同时，还提高了输入电平信号的识别精度，该芯片能满足多路输入电平信号的检测控制要求。所述电源模块采用稳压芯片LM7812 和KA78R05，LM7812芯片输出12V直流电压给输入调理模块供电， KA78R05输出5V直流电压分别给微处理器和多路复用模拟芯片供电，并且KA78R05稳压芯片具有电源可关断功能，极大地降低了系统运行功耗。所述多路复用模拟芯片为74HC4851，具有8路独立的输入通道及3个地址选通端和一个公共输出端，根据微处理器发送地址选通指令，分时选通不同的输入通道。

图中连接了2路高低电平输入信号检测控制单元，以一路输入信号检测控制单元为例进行说明。外部电源30#与15#进入装置，一部分经过三端集成稳压电源U₁（型号为LM7812）后输出12V电压，为输入调理模块的分压电阻网络提供电源；另一部分为可关断四端集成稳压电源U₂（型号为KA78R05）提供电源，稳压电源U₂输出的电压幅值为5V，该电压为微处理器IC₁、多路复用模拟芯片IC₂提供工作电源；

稳压电源U₂的第4引脚为可关断电源输出使能端，该引脚分别通过控制电路与微处理器的第45引脚和外部电源15#连接，稳压电源U₂根据输入至第4脚使能端的电压幅值，实现对稳压电源U₂的通断控制；当装置进入休眠状态时，关断稳压电源U₂，极大地降低了系统运行功耗，延长了器件工作寿命。

稳压电源U₁的第2脚12V电压输出端，和多路复用模拟芯片IC₂的Y₀～Y₇输入通道端之间设置有多路输入调理模块，以与Y₀通道相连的输入调理模块为例进行说明。输入调理模块由分压电阻网络R₁、R₂、R₃和电容C₁组成；将车身控制系统中的远光灯开关信号定义为输入信号A₁，输入信号A₁经串联连接的电阻R₁、R₂、R₃分压后，传输至多路复用模拟芯片IC₂的第13引脚输入通道Y₀，多路复用模拟芯片IC₂的第13引脚通过电容C₁接地，电容C₁用于滤除电路上的杂波信号。汽车电控单元中高、低电平输入信号的幅值变化范围为0～32V,当外部输入信号A₁的电平幅值为32V时，通过分压电阻网络，传输至多路复用模拟芯片IC₂第13脚的电压为4.8V；当外部输入信号A₁的电平幅值为0V时，通过分压电阻网络，传输至IC₂第13脚的电压为0V；至此经过调理后的输入信号电压完全满足微处理器可识别的0～5V信号采集处理范围。

微处理器IC₁发送地址选通指令至多路复用模拟芯片IC₂的地址输入端，分时选通不同的输入通道。微处理器IC₁的第13脚、第14脚、第15脚分别与多路复用模拟芯片IC₂的3个地址输入端第11脚、第10脚、第9脚相连，根据地址选通指令的二进制数组合，一个多路复用模拟芯片可以实现Y₀～Y₇八路输入通道的分时选通。

微处理器IC₁的第16脚与多路复用模拟芯片IC₂的第6脚连接， IC₁的第92脚与IC₂的第3脚连接。微处理IC₁的16脚作为普通IO口，通过输出高低电平实现对多路复用模拟芯片IC₂的状态控制。微处理IC₁的92脚为AD模拟转换输入引脚，采集由IC₂的第3脚输出的选通通道电压。

进一步说明，当微处理器IC₁的16脚输出低电平时，多路复用模拟芯片IC₂使能工作，微处理器IC₁发送地址选通指令至多路复用模拟芯片IC₂的地址输入端，分时选通不同的输入通道。当微处理器IC₁的13脚、14脚、15脚均输出低电平时，多路复用模拟芯片IC₂的Y₀通道被选通，同时将调理后的该通道输入信号电压传输至多路复用模拟芯片IC₂的第3脚，微处理器IC₁的第92脚启动模数转换功能，采集IC₂第3脚输出端的电压，并对采样电压进行分析处理。

当外部输入信号A₁的有效输入电平为低电平时，微处理器IC₁将通道采样数据与最低阈值电压相比较，如果采样数据低于最低阈值时，判定为A₁输入信号有效，反之A₁输入信号无效；同理当外部输入信号A₁的有效输入电平为高电平时，微处理器IC₁将通道采样数据与最高阈值电压相比较，如果采样数据高于最高阈值，则判定为A₁输入信号有效，反之A₁输入信号无效；微处理器IC₁根据分析结果，如果A₁输入信号有效,微处理器IC₁的第28引脚输出高电平，驱动输出负载L₁工作；如果A₁输入信号无效,微处理器IC₁的第28引脚输出低电平，负载L₁停止工作。

当微处理器IC₁的28脚输出高电平时，多路复用模拟芯片IC₂的所有输入通道都处于高阻关断状态，禁止电平信号输入，微处理器IC₁的第28引脚维持上次输出状态驱动负载L₁工作。

Claims

1.一种输入高、低电平信号检测控制装置，它包括电源模块和由电源模块供电的微处理器，其特征是还包括由电源模块供电的至少一路输入调理模块和多路复用模拟芯片，输入调理模块输出信号至多路复用模拟芯片，多路复用模拟芯片输出信号至微处理器。

2.根据权利要求1所述的输入高、低电平信号检测控制装置，其特征是所述微处理器采用富士通MB91F460系列芯片。

3.根据权利要求1所述的输入高、低电平信号检测控制装置，其特征是所述电源模块采用稳压芯片LM7812 和KA78R05，LM7812芯片输出12V直流电压给输入调理模块供电， KA78R05输出5V直流电压分别给微处理器和多路复用模拟芯片供电。

4.根据权利要求1所述的输入高、低电平信号检测控制装置，其特征是所述多路复用模拟芯片为74HC4851，具有8路独立的输入通道及3个地址选通端和一个公共输出端，根据微处理器发送地址选通指令，分时选通不同的输入通道。

5.根据权利要求1所述的输入高、低电平信号检测控制装置，其特征是所述输入调理模块包括串联连接的电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃和电容C₁，电阻R₁的一端与电源模块连接，另一端与电阻R₂连接；电阻R₃的一端与电阻R₂连接，另一端与多路复用模拟芯片上的一路输入通道连接；多路复用模拟芯片的该输入通道通过电容C₁接地用于滤除电路上的杂波信号；外部电平输入信号A₁经串联连接的电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃分压后，传输至多路复用模拟芯片IC₂的输入通道。

6.根据权利要求5所述的输入高、低电平信号检测控制装置，其特征是电阻R₁阻值为4.7kΩ，电阻R₂的阻值为51kΩ，电阻R₃的阻值为9.1kΩ，电容C₁的容值为0.1μF。