CN216083438U - 程控切换模式的输入电路和电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了程控切换模式的输入电路，包括程控切换电路、光电传感输出电路和光电传感输出电路。本实用新型通过设置程控切换电路转换数据传输电路的工作模式，使光电传感输入电路可根据外接设备的接口类型从而转换为NPN或PNP其中一种输入模式。由于程控切换电路设有两个控制电路，且两个电路均通过同一程序切换接口与单片机连接，单片机仅需一IO口与程控切换电路连接，单片机发出的信号在同一常态时刻只导通其中一个控制电路，使光电光电传感输入电路的数据连接端只与第一电源、接地端中的其中一个导通，避免常态的共态导通，结合双向发光二极管双向导通的特性，可进一步简化电路结构。

Description

程控切换模式的输入电路和电路板

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种程控切换模式的输入电路和电路板。

背景技术

AGV主控设备需要与各个外接设备连接以接收或发送数据，外接设备的数字输出端有NPN输出模式和PNP输出模式，现有的AGV主控板通过改进电路结构，如增加继电器中转或采用程控切换的方案使AGV主控设备可同时兼容这两种模式的输入。但是，增加继电器中转的方案会导致电路的器件成本高，且电路结构复杂、庞大，难以满足机器人电路设备的小型化、高密度化的要求；采用程控切换的方案就需要更换IO口多的单片机，新增的单片机对应每个AGV外接设备对应每个外接设备增加了2个IO口，程控切换信号需要用软件错开，避免共态导通，导致占用IO口太多，且如果出现程序跑飞的情况，电路的各传输信号易出现错乱。

发明内容

本实用新型的第一个发明目的在于克服现有的程控切换输入电路IO口占用率高、电路结构复杂的缺点，提供一种程控切换模式的输入电路，其可降低I0口的占用率且电路结构简单。

为实现以上发明目的，本实用新型采取以下技术方案：

程控切换模式的输入电路，包括程控切换电路、光电传感输入电路和光电传感输出电路；其中，程控切换电路包括一程控切换端口、第一控制电路和第二控制电路，所述程控切换端口用于接收单片机发出的电信号，以使单片机通过输出电信号控制第一控制电路、第二控制电路其中一路导通，另一路截止。所述光电传感输入电路包括数据连接端、第一电源和接地端，所述数据连接端与AGV的外接设备电连接，且数据连接端通过光电传感输入电路分别与第一电源、接地端连接，以接收外接设备发送的信号；光电传感输出电路包括数据输出端口，所述数据输出端口用于与所述单片机的数据接收端口电连接；所述第一控制电路、第二控制电路分别与光电传感输入电路连接，以通过控制光电传感输入电路的工作模式，所述光电传感输入电路与光电传感输出电路之间通过第三光电耦合器实现信号传输，第三光电耦合器的输入端包括一双极性二极管，所述双极性二极管串联于第一电源与数据连接端之间，所述第三光电耦合器的输出端设于光电传感输出电路上。

本实用新型通过设置程控切换电路转换数据传输电路的工作模式，使光电传感输入电路可根据外接设备的接口类型从而转换为NPN或PNP其中一种输入模式，采用双极性二极管使输出端可在以上任一工作模式下导通，从而驱动光电传感输出回路向单片机传输信号。与现有技术相比，本实用新型的程控切换电路设有两个控制电路，且两个电路均通过同一程序切换接口与单片机连接，单片机仅需一IO口与程控切换电路连接，由于单片机发出的信号在同一常态时刻只导通其中一个控制电路，使光电光电传感输入电路的数据连接端只与第一电源、接地端中的其中一个导通，避免常态的共态导通，结合双向发光二极管双向导通的特性，可进一步简化电路结构，进一步减少IO口的占用率。

优选的，所述光电传感输入电路包括第一输入电路和第二输入电路；所述第一控制电路包括第一光电耦合器，数据连接端、双极性二极管、第一光电耦合器的输出端以及第一电源串联形成所述第一输入电路；所述第二控制电路包括第二光电耦合器，数据连接端、双极性二极管、第二光电耦合器的输出端以及接地端串联形成所述第二输入电路。在本方案中，第一控制电路控制第一输入电路，第二控制电路控制第二输入电路，在同一常态时刻，只有第一电源、接地端其中之一导通，从而避免第一电源与接地端同时导通导致使电源短路。

优选的，所述程控切换电路包括第二反相器；所述第一光电耦合器、第二反相器的正极均与程控切换端口电连接，所述第一光电耦合器的负极与第二反相器的负极电连接从而形成第一控制电路，所述第二反相器的负极与第二光电耦合器的正极电连接，所述第二光电耦合器的负极与程控切换端口电连接从而形成第二控制电路。在本方案中，利用反相器输出电压所代表的逻辑电平与输入相反的特性，使单片机输出信号后，第一光电耦合器和第二光电耦合器获得的电压信号相反，从而只有一个光电耦合器被导通，这样每当单片机输出信号，只有其中一个控制电路被导通。

优选的，所述程控切换电路包括第一反相器，所述第一光电耦合器、第二反相器与第二光电耦合器均通过第一反相器与程控切换端口电连接。在本方案中，第一反相器起到功率驱动的作用。

优选的，所述第一反相器、第二反相器均为74LVC04芯片。

优选的，所述第一控制电路还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻串联于第一反相器与第一光电耦合器之间。

优选的，所述第二控制电路还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻串联于第二反相器与第二光电耦合器之间。

优选的，第一输入电路还包括第三限流电阻，所述第三限流电阻串联于双极性二极管与第一光电耦合器的输出端之间。

优选的，第二输入电路还包括第四限流电阻，所述第四限流电阻串联于双极性二极管与第一光电耦合器的输出端之间。

本实用新型的第二个发明目的在于提供一种电路板，所述电路板上设有上述方案的程控切换模式的输入电路。与现有技术相比，本实用新型的电路板由于应用了上述的技术方案，因此，具有上述方案的所有优点。

附图说明

图1是本实用新型的原理图1；

图2是本实用新型的原理图2；

图3是实用新型的整体电路布置图。

标号说明：

第一电源VCC1、数据连接端IO2、数据输出端口IO3、第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2、第三光电耦合器U3、第一反相器CMOS1、第二反相器CMOS2、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3。

具体实施方式

以下根据附图，进一步的说明本实用新型的技术方案：

如图1-3所示，本实用新型公开了一种程控切换模式的输入电路，包括程控切换电路、光电传感输入电路和光电传感输出电路；其中，程控切换电路包括一程控切换端口、第一控制电路和第二控制电路，所述程控切换端口用于接收单片机发出的电信号，以使单片机通过输出电信号控制第一控制电路、第二控制电路其中一路导通，另一路截止。所述光电传感输入电路包括数据连接端IO2、第一电源VCC1和接地端，所述数据连接端IO2与AGV的外接设备电连接，且数据连接端IO2通过光电传感输入电路分别与第一电源VCC1、接地端连接，以接收外接设备发送的信号；光电传感输出电路包括数据输出端口IO3，所述数据输出端口IO3用于与所述单片机的数据接收端口电连接；所述第一控制电路、第二控制电路分别与光电传感输入电路连接，以控制光电传感输入电路的导通或截止，所述光电传感输入电路与光电传感输出电路之间通过第三光电耦合器U3实现信号传输，第三光电耦合器U3的输入端包括一双极性二极管，所述双极性二极管串联于第一电源VCC1与数据连接端IO2之间，所述第三光电耦合器U3的输出端设于光电传感输出电路上。

上述光电传感输入电路包括第一输入电路和第二输入电路；所述第一控制电路包括第一光电耦合器U1，数据连接端IO2、双极性二极管、第一光电耦合器U1的输出端以及第一电源VCC1串联形成所述第一输入电路；所述第二控制电路包括第二光电耦合器U2，数据连接端IO2、双极性二极管、第二光电耦合器U2的输出端以及接地端串联形成所述第二输入电路。在本方案中，第一控制电路控制第一输入电路，第二控制电路控制第二输入电路，在同一常态时刻，只有第一电源VCC1、接地端其中之一导通，从而避免第一电源VCC1与接地端同时导通，从而使电源短路。

上述程控切换电路包括第二反相器CMOS2；所述第一光电耦合器U1、第二反相器CMOS2的正极均与程控切换端口电连接，所述第一光电耦合器U1的负极与第二反相器CMOS2的负极电连接从而形成第一控制电路，所述第二反相器CMOS2的负极与第二光电耦合器U2的正极电连接，所述第二光电耦合器U2的负极与程控切换端口电连接从而形成第二控制电路。在本方案中，利用反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反的特性，使单片机输出信号后，第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2获得的电压信号相反，从而只有一个光电耦合器被导通，这样每当单片机输出信号只有其中一个控制电路被导通。

上述程控切换电路包括第一反相器CMOS1，所述第一光电耦合器U1、第二反相器CMOS2与第二光电耦合器U2均通过第一反相器CMOS1与程控切换端口电连接。在本方案中，第一反相器CMOS1起到功率驱动的作用。

上述光电传感输出电路包括第二电源，所述第三光电耦合器U3的输出端串联于第二电源与单片机之间，当第三光电耦合器U3的输入端导通，其输出端导通光电传感输出电路，使单片机可接收信号。

上述第一反相器CMOS1、第二反相器CMOS2均为74LVC04芯片。

上述第一控制电路还包括第一限流电阻R1，所述第一限流电阻R1串联于第一反相器CMOS1与第一光电耦合器U1之间。

上述第二控制电路还包括第二限流电阻R2，所述第二限流电阻R2串联于第二反相器CMOS2与第二光电耦合器U2之间。

上述第一输入电路还包括第三限流电阻R3，所述第三限流电阻R3串联于双极性二极管与第一光电耦合器U1的输出端之间。

上述第二输入电路还包括第四限流电阻R4，所述第四限流电阻R4串联于双极性二极管与第一光电耦合器U1的输出端之间。

工作原理：

当外部设备为PNP模式输出，单片机向程序切换端口输出一个低电平信号，该低电平信号经过第一反相器CMOS1处理后，变为高电平信号，并输出到第一光电耦合器U1的输入端以及第二反相器CMOS2上，从而使第一光电耦合器U1导通第一输入电路，第二反相器CMOS2将该高电平信号重新变为低电平信号，并输出到第二光电耦合器U2，使第二光电耦合器U2截止，此时，光电传感输出电路在PNP模式下工作，当外部设备向第三光电耦合器U3输出信号，光电传感输出电路导通光电传感输出电路；

当外部设备为NPN模式输出，单片机向程序切换端口输出一个高电平信号，该高电平信号经过第一反相器CMOS1处理后，变为低电平信号，并输出到第一光电耦合器U1的输入端以及第二反相器CMOS2上，从而使第一光电耦合器U1的输入端截止，第二反相器CMOS2将该低电平信号重新变为高电平信号，并输出到第二光电耦合器U2，使第二光电耦合器U2导通第二输出入电路，此时，光电传感输出电路在NPN模式下工作，当外部设备向第三光电耦合器U3输出信号，光电传感输出电路导通光电传感输出电路。

本实用新型通过设置程控切换电路转换数据传输电路的工作模式，使光电传感输入电路可根据外接设备的接口类型转换为NPN或PNP其中一种输入模式，采用双极性二极管使输出端可在以上任一工作模式下导通，从而驱动光电传感输出电路向单片机传输信号。与现有技术相比，本实用新型利用设有两个控制电路，单片机发出的信号在同一常态时刻只导通其中一个控制电路，使数据连接端IO2与第一电源VCC1、接地端其中之一导通，避免常态的共态导通，结合双向发光二极管双向导通的特性，可进一步简化电路结构，进一步减少IO口的占用率。

本实用新型还公开了一种电路板，所述电路板上设有上述方案的程控切换模式的输入电路。与现有技术相比，本实用新型的电路板由于应用了上述的技术方案，因此，具有上述方案的所有优点。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.程控切换模式的输入电路，其特征在于，包括：

程控切换电路，包括一程控切换端口、第一控制电路和第二控制电路，所述程控切换端口用于接收单片机发出的电信号，以使单片机通过输出电信号控制第一控制电路、第二控制电路其中一路导通，另一路截止；

光电传感输入回路，包括数据连接端、第一电源和接地端，所述数据连接端与AGV的外接设备电连接，且数据连接端通过光电传感输入电路分别与第一电源、接地端电连接，以接收外接设备发送的信号；

光电传感输出电路，包括数据输出端口，所述数据输出端口用于与所述单片机的数据接收端口电连接；

所述第一控制电路、第二控制电路分别与所述光电传感输入电路连接，以控制所述光电传感输入电路的工作模式，所述光电传感输入电路与光电传感输出电路之间通过设置第三光电耦合器实现信号传输，所述第三光电耦合器的输入端包括一双极性二极管，所述双极性二极管串联于第一电源、接地端与数据连接端之间，所述第三光电耦合器的输出端设于光电传感输出电路上。

2.根据权利要求1所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述光电传感输入电路包括第一输入电路和第二输入电路；

所述第一控制电路包括第一光电耦合器，所述数据连接端、双极性二极管、第一光电耦合器的输出端以及第一电源串联形成所述第一输入电路；

所述第二控制电路包括第二光电耦合器，所述数据连接端、双极性二极管、第二光电耦合器的输出端以及接地端串联形成所述第二输入电路。

3.根据权利要求2所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述程控切换电路包括第二反相器；

所述第一光电耦合器、第二反相器的正极均与程控切换端口电连接，所述第一光电耦合器的负极与第二反相器的负极电连接从而形成所述第一控制电路，所述第二反相器的负极与所述第二光电耦合器的正极电连接，所述第二光电耦合器的负极与程控切换端口电连接从而形成第二控制电路。

4.根据权利要求3所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述程控切换电路包括第一反相器，所述第一光电耦合器、第二反相器与第二光电耦合器均通过第一反相器与程控切换端口电连接。

5.根据权利要求4所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述第一反相器、第二反相器均为74LVC04芯片。

6.根据权利要求4所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述第一控制电路还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻串联于所述第一反相器与所述第一光电耦合器之间。

7.根据权利要求4所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：所述第二控制电路还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻串联于所述第二反相器与所述第二光电耦合器之间。

8.根据权利要求2所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：第一输入电路还包括第三限流电阻，所述第三限流电阻串联于所述双极性二极管与所述第一光电耦合器的输出端之间。

9.根据权利要求4所述的程控切换模式的输入电路，其特征在于：第二输入电路还包括第四限流电阻，所述第四限流电阻串联于所述双极性二极管与所述第一光电耦合器的输出端之间。

10.电路板，其特征在于：所述电路板上设有根据权利要求1-9任一项所述的程控切换模式的输入电路。

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