CN216356680U - 一种微控制器单通道adc扩展电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微控制器单通道ADC扩展电路，涉及电子技术领域。本申请微控制器单通道ADC扩展电路包括微控制器、以及与微控制器管脚连接的至少两个开关电路，其中，开关电路至少一端连接微控制器的ADC引脚，开关电路另一端连接微控制器的ADC普通引脚，开关电路的输入端外接待测信号。本申请通过增加开关电路并与所述微控制器连接，当在需要采集某个待测信号时，利用微控制器打开对应的开关电路，同时关闭其他通道，使得待测信号和ADC通道联通，这样微控制器就可以采集到对应的ADC值，再通过转换计算即可以得到待测信号的电压值，简单方便，能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
Description
技术领域
本申请实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种微控制器单通道ADC扩展电路。
背景技术
在ADC检测电路中，微控制器需要用到具有ADC通道功能的引脚来读取电压。但是在一些应用中用到的微控制器ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求。通用方案是增加外围ADC检测芯片，但是这种方案成本较高，且通道数固定，使用也不灵活。
实用新型内容
有鉴于此，本申请实用新型实施例的目的在于提供一种微控制器单通道ADC扩展电路，意在解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本实用新型实施例的一个方面提供一种微控制器单通道ADC扩展电路，包括微控制器、以及与所述微控制器管脚连接的至少两个开关电路，其中，所述开关电路至少一端连接所述微控制器的ADC引脚，所述开关电路另一端连接所述微控制器的ADC普通引脚，所述开关电路的输入端外接待测信号。
其中，所述开关电路包括NMOS管，第一分压电阻、第二分压电阻以及电容，其中，所述NMOS管第一极连接所述微控制器一普通引脚、第二极连接所述第一分压电阻，第三极连接所述微控制器ADC引脚，所述第二分压电阻以及电容并联连接所述微控制器ADC引脚。
其中，所述第一分压电阻外接待测信号电源。
其中，所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第三极均连接所述微控制器的ADC引脚；所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第二极分别连接所述微控制器的不同的普通引脚，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第一极分别接有所述第一分压电阻。
其中，所述第一开关电路包括NMOS管Q1、第一分压电阻R1、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q1的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q1的第二极连接所述第一分压电阻R1，所述NMOS管Q1的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
其中，所述第二开关电路包括NMOS管Q2、第一分压电阻R2、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q2的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q2的第二极连接所述第一分压电阻R2，所述NMOS管Q2的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
其中，所述第三开关电路包括NMOS管Q3、第一分压电阻R3、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q3的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q3的第二极连接所述第一分压电阻R3，所述NMOS管Q3的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
本实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路通过在微控制器的ADC引脚有限的情况下，通过增加开关电路并与所述微控制器连接，当在需要采集某个待测信号时，利用微控制器打开对应的开关电路，同时关闭其他通道，使得待测信号和ADC通道联通，这样微控制器就可以采集到对应的ADC值，再通过转换计算即可以得到待测信号的电压值，简单方便，能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的微控制器单通道ADC扩展电路第一实施例的结构框图；
图2是本实用新型实施例提供的微控制器单通道ADC扩展电路第二实施例的结构框图；
图3是本实用新型实施例提供的微控制器单通道ADC扩展电路第二实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1至图3，其是本实用新型实施例提供的一种微控制器单通道ADC扩展电路的结构示意图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。
实施例一
请参见图1所示，本申请实施例提供一种微控制器单通道ADC扩展电路，所述微控制器单通道ADC扩展电路包括微控制器、以及与所述微控制器管脚连接的至少两个开关电路，其中，所述开关电路至少一端连接所述微控制器的ADC引脚，所述开关电路另一端连接所述微控制器的ADC普通引脚，所述开关电路的输入端外接待测信号。
请参阅图2，在一实施例中，所述开关电路包括第一开关电路(开关电路1)、第二开关电路(开关电路2)以及第三开关电路(N＝3，开关电路3)，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的至少一端均连接所述微控制器的ADC引脚；所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的另一端分别连接所述微控制器的不同的普通引脚。
本申请实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路通过设置至少三个开关电路与所述微控制器连接，当在需要采集某个待测信号时，利用微控制器打开对应的开关电路，同时关闭其他通道，使得待测信号和ADC通道联通，这样微控制器就可以采集到对应的ADC值，再通过转换计算即可以得到待测信号的电压值。如此，本申请能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
本申请实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路特别适用于对检测精度要求不高的低速ADC检测场景中。在使用过程中通过操作微控制器的普通引脚实现ADC引脚和检测信号的联通，逐一进行ADC电压的检测。而且此应用中的参数，可以通过硬件方式进行配置，满足不同的参数需求，扩展通道数也可以灵活增加，进而满足不同的设备需求。
本申请实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路通过在微控制器的ADC引脚有限的情况下，通过增加开关电路并与所述微控制器连接，当在需要采集某个待测信号时，利用微控制器打开对应的开关电路，同时关闭其他通道，使得待测信号和ADC通道联通，这样微控制器就可以采集到对应的ADC值，再通过转换计算即可以得到待测信号的电压值，简单方便，能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
实施例二
本申请进一步还提供一种微控制器单通道ADC扩展电路，所述微控制器单通道ADC扩展电路包括至少三个电路以及微控制器，能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
请参阅图3，在一实施例中，所述开关电路包括NMOS管，第一分压电阻、第二分压电阻以及电容，其中，所述NMOS管第一极连接所述微控制器一普通引脚、第二极连接所述第一分压电阻，第三极连接所述微控制器ADC引脚，所述第二分压电阻以及电容并联连接所述微控制器ADC引脚。所述第一分压电阻外接待测信号电源。
在一实施例中，所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第三极均连接所述微控制器的ADC引脚；所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第二极分别连接所述微控制器的不同的普通引脚，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第一极分别接有所述第一分压电阻。
请参阅图2及图3，其为由1个ADC通道扩展成3个ADC通道的电路示意图，在本实施例中，所述第一开关电路包括NMOS管Q1、第一分压电阻R1、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q1的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q1的第二极连接所述第一分压电阻R1，所述NMOS管Q1的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
所述第二开关电路包括NMOS管Q2、第一分压电阻R2、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q2的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q2的第二极连接所述第一分压电阻R2，所述NMOS管Q2的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
所述第三开关电路包括NMOS管Q3、第一分压电阻R3、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q3的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q3的第二极连接所述第一分压电阻R3，所述NMOS管Q3的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
下面根据图3来说明本申请所述微控制器单通道ADC扩展电路的工作原理：
V1、V2和V3是三个待测的电压信号。R1和R4可以在Q1打开时将V1进行分压输入到ADC脚；R2和R4可以在Q2打开时将V2进行分压输入到ADC脚；R3和R4可以在Q3打开时将V3进行分压输入到ADC脚。R1-R4电阻值选择需要满足待测电压信号分压之后的电压Vadc小于微控制IO高电平电压和NMOS导通电压的差值，这样可以保证NMOS管工作在完全导通区，导通电阻接近于零。
在测试V1电压时，IO1输出高电平，IO2和IO3输出低电平。此时Q1导通，因导通电阻很小可以忽略，此时微控制ADC就可以检测到V1经过R1和R4分压之后的电压，反推计算待测电压V1＝Vadc*(R1+R4)/R4。
在测试V2电压时，IO2输出高电平，IO1和IO3输出低电平。此时Q2导通，因导通电阻很小可以忽略，此时微控制ADC就可以检测到V2经过R2和R4分压之后的电压，反推计算待测电压V2＝Vadc*(R2+R4)/R4。
在测试V3电压时，IO3输出高电平，IO1和IO2输出低电平。此时Q3导通，因导通电阻很小可以忽略，此时微控制ADC就可以检测到V3经过R3和R4分压之后的电压，反推计算待测电压V3＝Vadc*(R3+R4)/R4。
本实施例中，所述开关电路中电容C1起到对微控制器的ADC电压稳定的作用，具体值可以根据实际情况而由定。
本实施例中，所述开关电路中各分压电阻需要根据待检测电压的范围和微控制器的采集电压限值来选择合适的阻值和精度。
本申请实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路特别适用于对检测精度要求不高的低速ADC检测场景中。在使用过程中通过操作微控制器的普通引脚实现ADC引脚和检测信号的联通，逐一进行ADC电压的检测。而且此应用中的参数，可以通过硬件方式进行配置，满足不同的参数需求，扩展通道数也可以灵活增加，进而满足不同的设备需求。
本申请实施例所述微控制器单通道ADC扩展电路通过在微控制器的ADC引脚有限的情况下，通过增加开关电路并与所述微控制器连接，当在需要采集某个待测信号时，利用微控制器打开对应的开关电路，同时关闭其他通道，使得待测信号和ADC通道联通，这样微控制器就可以采集到对应的ADC值，再通过转换计算既可以得到待测信号的值，简单方便，能有效解决现有ADC功能脚数量有限，通道较少，无法满足设计需求的问题。
以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。
Claims (7)
1.一种微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，包括微控制器、以及与所述微控制器管脚连接的至少两个开关电路，其中，所述开关电路至少一端连接所述微控制器的ADC引脚，所述开关电路另一端连接所述微控制器的ADC普通引脚，所述开关电路的输入端外接待测信号。
2.如权利要求1所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述开关电路包括NMOS管，第一分压电阻、第二分压电阻以及电容，其中，所述NMOS管第一极连接所述微控制器一普通引脚、第二极连接所述第一分压电阻，第三极连接所述微控制器ADC引脚，所述第二分压电阻以及电容并联连接所述微控制器ADC引脚。
3.如权利要求2所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述第一分压电阻外接待测信号电源。
4.如权利要求2所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第三极均连接所述微控制器的ADC引脚；所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第二极分别连接所述微控制器的不同的普通引脚，所述第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路的第一极分别接有所述第一分压电阻。
5.如权利要求4所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述第一开关电路包括NMOS管Q1、第一分压电阻R1、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q1的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q1的第二极连接所述第一分压电阻R1，所述NMOS管Q1的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
6.如权利要求4所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述第二开关电路包括NMOS管Q2、第一分压电阻R2、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q2的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q2的第二极连接所述第一分压电阻R2，所述NMOS管Q2的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
7.如权利要求4所述的微控制器单通道ADC扩展电路，其特征在于，所述第三开关电路包括NMOS管Q3、第一分压电阻R3、第二电压电阻R4以及电容C1，其中，所述NMOS管Q3的第一极连接所述微控制器的一普通引脚，所述NMOS管Q3的第二极连接所述第一分压电阻R3，所述NMOS管Q3的第三极连接所述微控制器的ADC引脚，所述第二分压电阻R4以及电容C1并联连接所述微控制器ADC引脚。
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