CN204498108U - 端口状态采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种端口状态采集电路。端口状态采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和模/数转换器，第一电阻的一端与端口连接且其另一端与第一恒压电源连接，第二电阻的一端与端口连接且其另一端与第三电阻的一端、模/数转换器连接，第三电阻的另一端接地；其中，端口状态包括接地信号状态、悬空信号状态及电源信号状态，模/数转换器用于采集电路的电压值并转换为数字信号输出，不同的所述端口状态对应的数字信号范围不同。本实用新型的端口可同时配置为电源信号、悬空信号、地信号，使电路端口同时实现多种信号间的转换；还可在实际应用中，准确识别端口的状态，以及判断端口的电压值。

Description

端口状态采集电路

技术领域

本实用新型涉及一种端口状态采集电路，属于电子电路技术领域。

背景技术

在电路中，端口一般会存在两种状态：连续模拟信号和开关信号，而开关信号又包括三种：电源信号、悬空信号和地信号。现有技术的电路中，一般端口会采用任意两种信号的组合，并通过端口状态检测技术检测并判断两种信号的端口状态。随着电子技术水平的提升，在实际应用中，逐渐要求端口同时具有三种或三种以上信号，而采用目前的已知电路很难实现。且当端口可以实现三种信号的转换时，实际应用中也很难区分端口所采用的是哪种信号。因此，开发一种端口可实现多种信号状态相互转换，且可以轻松识别端口实际状态的电路，成为电子电路技术领域的重要课题之一。

实用新型内容

为至少解决上述技术问题之一，本发明的目的在于提供一种端口状态采集电路及端口状态采集方法，所述电路的端口可实现多种信号状态相互转换，且可以轻松识别端口的实际状态。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种端口状态采集电路，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和模/数转换器，所述第一电阻的一端与所述端口连接且其另一端与第一恒压电源连接，所述第二电阻的一端与所述端口连接且其另一端与所述第三电阻的一端、所述模/数转换器连接，所述第三电阻的另一端接地；

其中，所述端口状态包括接地信号状态、悬空信号状态及电源信号状态，所述模/数转换器用于采集所述电路的电压值并转换为数字信号输出，不同的所述端口状态对应的所述数字信号范围不同。

作为本发明的进一步改进，所述第一恒压电源的电压为+5V。

作为本发明的进一步改进，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的大小分别为10KΩ、100KΩ、20KΩ。

作为本发明的进一步改进，所述电路包括判断模块，所述判断模块与所述模/数转换器连接，所述判断模块用于接收所述模/数转换器输出的所述数字信号，且所述判断模块根据所述数字信号判断所述端口状态。

作为本发明的进一步改进，所述判断模块设置有第一数值和第二数值，所述第一数值不大于所述第二数值，其中，当所述数字信号小于所述第一数值时，所述判断模块判断所述端口状态为接地信号状态；

当所述数字信号介于所述第一数值至所述第二数值定义的范围内时，所述判断模块判断所述端口状态为悬空信号状态；

当所述数字信号大于所述第二数值时，所述判断模块判断所述端口状 态为电源信号状态。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式还提供了一种端口状态采集方法，所述方法包括以下步骤：

提供一种端口状态采集电路，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和模/数转换器，所述第一电阻的一端与所述端口连接且其另一端与第一恒压电源连接，所述第二电阻的一端与所述端口连接且其另一端与所述第三电阻的一端、所述模/数转换器连接，所述第三电阻的另一端接地；

设置所述端口状态为接地信号状态、悬空信号状态或电源信号状态；采集所述电路的电压值；

将所述电压值转换为数字信号；

输出所述数字信号；

根据所述数字信号，判断所述端口状态。

作为本发明的进一步改进，所述第一恒压电源的电压为+5V。

作为本发明的进一步改进，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的大小分别为10KΩ、100KΩ、20KΩ。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“输出所述数字信号”具体包括：输出所述数字信号至与所述模/数转换器相连接的判断模块。

作为本发明的进一步改进，步骤“根据所述数字信号，判断所述端口状态”具体包括：

于所述判断模块中存储第一数值和第二数值，所述第一数值不大于所 述第二数值；

根据接收的所述数字信号，判断所述端口状态；

当所述数字信号小于所述第一数值时，判断所述端口状态为接地信号状态；

当所述数字信号介于所述第一数值至所述第二数值定义的范围内时，

判断所述端口状态为悬空信号状态；

当所述数字信号大于所述第二数值时，判断所述端口状态为电源信号状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：端口可同时配置为电源信号、悬空信号、地信号，使电路端口同时实现多种信号间的转换；还可在实际应用中，准确识别端口的状态，以及端口输入连续模拟信号时，判断端口的电压值。

附图说明

附图1是本发明一实施方式的端口状态采集电路的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参看图1，图1是本发明一实施方式的端口状态采集电路的电路图。所述电路用于对端口IN的状态进行采集，所述电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和模/数转换器AD。第一电阻R1的一端与端口IN连接，且第一电阻R1的另一端与第一恒压电源U1连接；第二电阻R2的一端与端口IN连接，且第二电阻R2的另一端与第三电阻R3一端、模/数转换器AD连接；第三电阻R3的另一端接地。

所述模/数转换器AD用于采集所述电路的电压值并输出数字信号。其中，当所述端口状态为电源信号状态，亦即端口IN输入电源信号时，模/数转换器AD的输入电压为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对输入的电源信号的分压；当所述端口状态为悬空信号状态，亦即端口IN输入悬空信号时，模/数转换器AD的输入电压为在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对第一恒压电源U1的分压；当所述端口状态为接地信号状态，亦即端口IN输入地信号时，模/数转换器AD的输入电压为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对地信号的分压。不同的所述端口状态，所述模/数转换器AD采集到的电压不同，所述模/数转换器AD将采集到的电压值转换为数字信号，即所输出的数字信号不同，每一所述端口状态对应一定的数字信号范围，即不同的所述端口状态下对应的所述数字信号范围不同，由此，本发明一实施方式的端口状态采集电路，可以实现端口多种信号配置，所述端口状态可以配置为悬空信号、电源信号和接地信号三种状态，且可以轻松识别所述端口状态。

具体的，所述电路还包括判断模块，所述判断模块与所述模/数转换器AD连接，所述模/数转换器AD采集到电压后会输出相应的数字信号X至所述判断模块，所述判断模块接收所述数字信号X并进行判断。根据实际需要，所述判断模块设置有第一数值和第二数值，所述第一数值不大于所述第二数值。

在本实施例中，第一恒压电源U1电压为+5V，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的大小分别为10KΩ、100KΩ、20KΩ。当端口IN输入电源信号时，模/数转换器AD的输入电压UAD为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对电源信号UIN的分压，即UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))；当端口IN输入悬空信号时，模/数转换器AD的输入电压UAD为在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对第一恒压电源U1的分压，即UAD＝U1*(R3/(R1+R2+R3))，而端口IN的电压UIN为在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3和第二电阻R2对第一恒压电源U1的分压，即UIN＝U1*((R3+R2)/(R1+R2+R3))，则模/数转换器AD的输入电压UAD与端口IN的电压UIN的关系为：UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))；当端口IN输入地信号时，模/数转换器AD的输入电压UAD为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对地信号的分压，而此时地信号电压也即端口IN的电压UIN，则UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))。

考虑到实际应用中，地信号电压并非是绝对的0V，而是有一定的误差范围，在一具体示例中，端口IN的输入电压UIN为0～4V时定义为地信号、4～5V时定义为悬空信号、5～15V时定义为电源信号，根据端口IN的输入电压UIN与 模/数转换器AD的输入电压UAD的关系，所述第一数值设置为0.667V，所述第二数值设置为0.833V。当所述判断模块接收到的数字信号X＜0.667V时，则判断所述端口状态为接地信号状态；当所述判断模块接收到的数字信号X＞0.833V时，则判断所述端口状态为电源信号状态；当所述判断模块接收到的数字信号X为0.667V≤X≤0.833V时，则所述端口状态为悬空信号状态。本发明的端口状态采集电路，不必改变电路形式就可以检测电源信号、地信号或悬空信号，适应性非常好。

值得说明的是，本说明书中的各个部件的取值并不限制本申请的保护范围，如第一恒压电源U1的电压值、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、所述第一数值、所述第二数值等等，在实际应用中，均可根据特定的需要设定相应的数值，以满足不同电子电路的需求。以上未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

另外，所述判断模块还可根据所述数字信号X，得到模/数转换器AD的输入电压UAD，然后根据上述模/数转换器AD的输入电压UAD与端口IN的输入电压UIN的关系：UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))，所述判断模块可以输出端口IN的输入电压UIN。由此可知，当端口IN接连续模拟信号时，本发明的端口状态采集电路可以根据数字信号X识别端口IN的连续模拟信号的电压值。

另外，在本发明一实施方式中，还提供了一种端口状态采集方法，所述方法包括以下步骤：

提供一种端口状态采集电路，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第 三电阻和模/数转换器，所述第一电阻的一端与所述端口连接且其另一端与第一恒压电源连接，所述第二电阻的一端与所述端口连接且其另一端与第三电阻的一端、模/数转换器连接，所述第三电阻的另一端接地；

设置所述端口状态为接地信号状态、悬空信号状态或电源信号状态；

设置所述端口状态为接地信号状态、悬空信号状态或电源信号状态；采集所述电路的电压值；将所述电压值转换为数字信号；输出所述数字信号；根据所述数字信号，判断所述端口状态

下面结合图1对所述端口状态采集方法进行详细说明，图1是本发明一实施方式的端口状态采集电路的电路图。

提供一种端口状态采集电路，所述电路用于对端口IN的状态进行采集，所述电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和模/数转换器AD。第一电阻R1的一端与端口IN连接，且第一电阻R1的另一端与第一恒压电源U1连接；第二电阻R2的一端与端口IN连接，且第二电阻R2的另一端与第三电阻R3一端、模/数转换器AD连接；第三电阻R3的另一端接地；

设置所述端口状态为接地信号状态、悬空信号状态或电源信号状态，亦即端口IN输入地信号、悬空信号或者电源信号；用模/数转换器AD采集所述电路的电压值；将所述电压值转换为数字信号X；输出数字信号X；

所述模/数转换器AD所采集的电压值与所述端口状态有关，且所述端口状态与所述数字信号X的范围呈对应关系，则根据所述数字信号X，判断所述端口状态。

具体的，所述第一恒压电源U1的电压为+5V，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的大小分别为10KΩ、100KΩ、20KΩ。在实际应用中，第一恒压电源的电压及第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3还可设置为其他数值，其数值大小并不受本说明的限制。

设置判断模块，所述判断模块与模/数转换器AD相连接，所述步骤“输出所述数字信号”具体包括：输出数字信号X至所述判断模块。

步骤“根据所述数字信号，判断所述端口状态”具体包括：于所述判断模块中存储第一数值和第二数值，在图1的端口状态采集电路中，设置第一数值为0.667V，设置所述第二数值为0.833V；

接收所述数字信号X后，根据数字信号X与所述第一数值与所述第二数值的大小关系，判断所述端口状态。

具体的，当端口IN输入电源信号时，模/数转换器AD的输入电压UAD为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对电源信号UIN的分压：UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))；当端口IN输入悬空信号时，模/数转换器AD的输入电压UAD为在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对第一恒压电源U1的分压：UAD＝U1*(R3/(R1+R2+R3))，而端口IN的电压为在第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3和第二电阻R2对第一恒压电源U1的分压，即UIN＝U1*((R3+R2)/(R1+R2+R3))，则模/数转换器AD的输入电压UAD与端口IN的电压UIN的关系为：UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))；当端口IN输入地信号时，模/数转换器AD的输入电压 UAD为在第二电阻R2和第三电阻R3所构成的回路中第三电阻R3对地信号的分压，而此时地信号电压也即端口IN的电压UIN，则UAD＝UIN*(R3/(R3+R2))。考虑到实际应用中，地信号电压并非是绝对的0V，而是有一定的误差范围，在一具体示例中，端口IN的输入电压UIN为0～4V时定义为地信号、4～5V时定义为悬空信号、5～15V时定义为电源信号，则每一所述端口状态对应一定的数字信号范围。根据端口IN的输入电压UIN与模/数转换器AD的输入电压UAD的关系，当所述判断模块接收到的数字信号X＜0.667V时，则判断所述端口状态为接地信号状态；当所述判断模块接收到的数字信号X＞0.833V时，则判断所述端口状态为电源信号状态；当所述判断模块接收到的数字信号X为0.667V≤X≤0.833V时，则所述端口状态为悬空信号状态。本发明的端口状态采集方法，不必改变电路形式就可以识别电源信号、地信号或悬空信号，适应性非常好。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：端口可同时配置为电源信号、悬空信号、地信号，使电路端口同时实现多种信号间的转换；还可在实际应用中，准确识别端口的状态，以及端口输入连续模拟信号时，判断端口的电压值。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们 并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种端口状态采集电路，其特征在于，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和模/数转换器，所述第一电阻的一端与所述端口连接且其另一端与第一恒压电源连接，所述第二电阻的一端与所述端口连接且其另一端与所述第三电阻的一端、所述模/数转换器连接，所述第三电阻的另一端接地；

其中，所述端口状态包括接地信号状态、悬空信号状态及电源信号状态，所述模/数转换器用于采集所述电路的电压值并转换为数字信号输出，不同的所述端口状态对应的所述数字信号范围不同。

2.根据权利要求1所述的端口状态采集电路，其特征在于，所述第一恒压电源的电压为+5V。

3.根据权利要求1所述的端口状态采集电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的大小分别为10KΩ、100KΩ、20KΩ。

4.根据权利要求1所述的端口状态采集电路，其特征在于，所述电路包括判断模块，所述判断模块与所述模/数转换器连接，所述判断模块用于接收所述模/数转换器输出的所述数字信号，且所述判断模块根据所述数字信号判断所述端口状态。

5.根据权利要求4所述的端口状态采集电路，其特征在于，所述判断模块设置有第一数值和第二数值，所述第一数值不大于所述第二数值，其中，

当所述数字信号小于所述第一数值时，所述判断模块判断所述端口状态 为接地信号状态；

当所述数字信号介于所述第一数值至所述第二数值定义的范围内时，所述判断模块判断所述端口状态为悬空信号状态；

当所述数字信号大于所述第二数值时，所述判断模块判断所述端口状态为电源信号状态。