CN204652336U - 基于ad采样电路的多路开关量采集装置 - Google Patents

Abstract

基于AD采样电路的多路开关量采集装置，涉及多路开关量采集技术。解决了在现有采集多路开关的电路必须选择多I/O口的CPU或增加I/O口扩容驱动电路导致成本过高、抗干扰能力差的问题。所述装置的每个按键均串联一个电阻形成一个按键支路，所有按键支路均并联在AD采样电路的模拟信号输入端与电源的地之间，所述模拟信号输入端与电源正极之间串联一个电阻，按键S₁至S_N串联的电阻阻值逐渐递减。所述方法是根据AD采样电路采集的电压获得按键电阻值，并根据按键电阻值与按键并联电路结构确定某一个或多个按键闭合的状态。本实用新型适用于需要采集多路开关量的电路设计技术领域，还适用于对需要增加开关量采集数量的现有电路的改造。

Description

基于AD采样电路的多路开关量采集装置

技术领域

本实用新型涉及多路开关量采集技术。

背景技术

现有对按键等开关量采样电路的开关量进行采集的方式大多都是通过CPU的I/O口实现，即：一个I/O口实现对一个开关量的采集，这样的电路结构比较简单，开关量状态采集速度也比较快，实用性较强。但是，往往由于CPU具有固定数量的I/O口，导致所能采集的开关量的数量受到限制，当需要采集的开关量的数量比较多的时候，如果CPU的I/O数量不够、没有可拓展空间时，需要外挂一个CPU或者更换更多I/O口的CPU或者增加I/O口扩容的驱动电路，该些方法不但增加了成本，并且还增加电路板所需要的面积、增加PCB板的设计难度、也会导致信号相互产生干扰。

实用新型内容

本实用新型为了解决在现有采集多路开关的电路必须选择多I/O口的CPU或增加I/O口扩容驱动电路导致成本过高、抗干扰能力差的问题，提出了一种基于AD采样电路的多路开关量采集装置。

基于AD采样电路的多路开关量采集装置包括AD采样电路、电源VCC、N个按键和N个电阻，N＞1，每个按键均串联一个电阻形成一个按键支路，所有按键支路均并联在AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的地之间，所述AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的正极之间串联一个阻值为R的电阻，按键S₁至按键S_N串联的电阻的电阻值逐渐递减，按键S_i所在的按键支路在按键闭合状态的阻值为R_i，0＜i≤N。

有益效果：本实用新型在解决增加电路开关量采集数量的时候，并没有采用现有固有的设计思路去考虑选择更多I/O口的CPU，或者从改变数字电路结构的思路入手，即：本实用新型完全摒弃了现有解决同类问题的思路，而是采用采集模拟信号的AD采样电路来实现对多路开关量的采集。所述AD采样电路是目前非常成熟的技术，即：硬件电路性能稳定可靠，对应的数据处理技术也是非常成熟的技术，即：对采集获得的电压信号的处理技术也很成熟，因此采用AD采样电路来实现对多路开关量的采集的装置和方法可靠稳定。

本实用新型的基本原理是：将每个开关量与一个电阻串联形成开关支路，然后所有开关支路并联后与一个电阻串联在电源的正负极之间，然后通过AD采样该并联电路的电压，根据该电压就能够获得并联电路的总体阻值，然后根据这个阻值确定并联电路中的那几条支路 是闭合的，进而达到确定相应的那个几个开关是闭合状态，最终实现对开关量状态的采集。本实用新型的要点在于并联电路中每个支路的电阻的选择，进而达到任意一个或者多个开关被按下时、整个并联电路的阻值是不同的，这只需要根据AD采样电路的分辨率，然后进行充分的计算即可实现。

本实用新型所述的装置成本低，可扩展型好。并且，本实用新型所述的装置如果增加一个开关量的采集，只需要在电路上增加一个串联电阻即可，硬件改变很少，配合改变计算方法即可。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种基于AD采样电路的多路开关量采集装置的电路原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、本具体实施方式所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置包括AD采样电路、电源VCC和N个电阻，N＞1，每个按键均串联一个电阻形成一个按键支路，所有按键支路均并联在AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的地之间，所述AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的正极之间串联一个阻值为R的电阻，按键S₁至按键S_N串联的电阻的电阻值逐渐递减，按键S_i所在的按键支路在按键闭合状态的阻值为R_i，0＜i≤N。

本实施方式所述的多路开关量采集装置能够实现对多路开关量进行采集，并且AD采样电路的成本较低，计算过程也均为电路常用的计算方法，较传统的开关量采集装置更具有实用性。

本实施方式中，通过AD采样电路对多个按键组合的多种按键状态所获得的节点电压进行采样，根据AD采样电路的分辨率，将按键S₁至按键S_N串联的电阻的电阻值设为逐渐递减，并且保证，任意一个按键被按下、任意多个按键同时被按下获得的并联阻值均不相同，通过AD采样电路采集其模拟信号输入端电压获得按键电阻值，并根据按键电阻值与按键并联电路结构判定获得某一个按键或多个按键闭合的状态，从而实现多路开关量采集，其中，按键电阻值可以根据公式获得，式中，U为电源VCC的电压值，U'为电压采集步骤采集到的电压值，R'为按键电阻值，这个公式是在电路计算中最为常用也是最为基础的计算公式，因此，在进行多路开关量采集的运算过程中，简化了计算过程，提高了采集速度和效率，较传统的开关量采集装置更具有实用性。

可以根据所有开关支路形成的并联电路先计算获得所有按键被按下的阻值，并形成阻值 与开关状态对应的数据表格，然后采用查表法根据按键电阻确定哪一个或多个按键被按下。查表法是现有常用的数据对比方法，方便快捷。

由于按键的接触随着按键的使用会产生变化，因此，使得AD采样获得的电阻值与该按键所在支路的电阻值会有一定的差，因此，在对比的时候，根据实际情况，将理论上的支路电阻或并联电阻变成一个范围，然后判定按键电阻是否落在该范围内。例如，可以设定按键电阻值与电阻R_i相当是指按键电阻值与电阻R_i的差小于0.05％R_i。

例如：可以根据实际情况，确定按键电阻值与多个按键支路的电阻并联阻值相当，是指二者的差小于并联阻值的0.05％。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置的区别在于，所述N个按键全部按下之后，AD采样电路的模拟电压信号输入端输入的电压大于AD采样电路的最小分辨电压。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置的区别在于，第i个按键单独按下的时候，AD采样电路的模拟信号输入端输入的电压为Vi，则有：Vi与Vi+1的差值大于AD采样电路的最小分辨电压。

具体实施方式二与具体实施方式三所述的方案主要是针对AD采样电路的最小分辨电压对电路中的电阻值进行设置，以便AD采样电路能够采集到任何按键闭合情况下的电压值。

具体实施方式四、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置的区别在于，所述每个按键均并联一个电容。

本实施方式中增加了电容，能够在按键在关断时减少按键关断的两个触点之间形成的电弧，同时也能够防止按键触点的接触噪声，使得AD采样电路采样得到的电压值更加精确。

Claims (4)

1.基于AD采样电路的多路开关量采集装置，其特征在于，它包括AD采样电路、电源VCC、N个按键和N个电阻，N＞1，每个按键均串联一个电阻形成一个按键支路，所有按键支路均并联在AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的地之间，所述AD采样电路的模拟信号输入端与电源VCC的正极之间串联一个阻值为R的电阻，按键S₁至按键S_N串联的电阻的电阻值逐渐递减，按键S_i所在的按键支路在按键闭合状态的阻值为R_i，0＜i≤N。

2.根据权利要求1所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置，其特征在于，所述N个按键全部按下之后，AD采样电路的模拟电压信号输入端输入的电压大于AD采样电路的最小分辨电压。

3.根据权利要求1所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置，其特征在于，第i个按键单独按下的时候，AD采样电路的模拟信号输入端输入的电压为Vi，则有：Vi与Vi+1的差值大于AD采样电路的最小分辨电压。

4.根据权利要求1所述的基于AD采样电路的多路开关量采集装置，其特征在于，所述每个按键均并联一个电容。