一種智能開關(guān)量采集電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)類，應(yīng)用于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種智能開關(guān)量采集電路，包括順次連接的信號調(diào)理電路、輸入信號選擇電路、上下拉處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器電路以及控制器電路。本發(fā)明克服傳統(tǒng)開關(guān)量采集電路因采集需求改變，硬件電路或配置文件需要隨之改變才能完成采集的缺點。其中，采用模擬開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比較器進行電路的上下拉控制，操作簡單，且易于擴展上下拉電壓值，解決了以往用比較器進行上下拉時，上下拉電壓值固定的缺點。采集的開關(guān)量信號類型改變時，不需要更改硬件電路，節(jié)省了產(chǎn)品的研發(fā)周期和設(shè)計成本，利于集成，節(jié)省了印制板的面積。同時接口電路采集時不需要結(jié)合配置文件即可完成采集，利于產(chǎn)品的管理。
【專利說明】一種智能開關(guān)量采集電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)類，應(yīng)用于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種智能開關(guān)量采集電路。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)量是機載設(shè)備狀態(tài)指示中常用的一種信號，又稱為離散量，如飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)中記錄的座椅彈射信號、起落架信號、艙門開啟信號等都是開關(guān)量信號，開關(guān)量信號的狀態(tài)類型主要包括28V/地、28V/懸空、地/懸空等。
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)信號采集接口電路主要有兩種:(I)根據(jù)需求，設(shè)計專用類型的采集接口，這種傳統(tǒng)采集方式的缺點是不靈活，特定的電路只能采集需求特定的開關(guān)量類型，當(dāng)前端信號類型發(fā)生變化后，需要對電路做相應(yīng)的修改才能得到正確的采集信號，如圖1所示，這種傳統(tǒng)的電路可以采集判讀到28V/地的兩種狀態(tài)，但當(dāng)前端接口的采集需求變更為地/開類型時，如圖1所示的傳統(tǒng)電路就無法識別出這兩種狀態(tài)，因此需要更改硬件電路，由此會帶來研制周期的加長和成本的浪費，且每一路開關(guān)量通道占用的印制板面積大，不利于集成化，更不符合航空工業(yè)領(lǐng)域為減少每一克重量而努力的宗旨。(2)采用可配置的方式進行開關(guān)量的采集，即預(yù)先將前端要采集的接口類型作為配置文件寫入控制器存儲起來，然后設(shè)計一種通用的采集電路按照配置文件進行各種類型離散量信號的采集，如圖2所示，這種采集方式的缺點是采集電路的自適應(yīng)性差，硬件采集電路必須和配置文件結(jié)合起來才能實現(xiàn)開關(guān)量信號的采集，不利于產(chǎn)品的管理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:提供一種智能開關(guān)量采集電路，克服傳統(tǒng)開關(guān)量采集電路因采集需求改變，硬件電路或配置文件需要隨之改變才能完成采集的缺點。
[0005]技術(shù)方案:一種智能開關(guān)量采集電路，包括順次連接的信號調(diào)理電路1、輸入信號選擇電路2、上下拉處理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器電路4以及控制器電路5，其中控制器電路5分別與輸入信號選擇電路2及上下拉處理電路3相連，A/D轉(zhuǎn)換器電路4進行開關(guān)量的采集，開關(guān)量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路I進行輸入信號的濾波處理，輸入信號選擇電路2接受控制器電路5的設(shè)置選中將要被采集的開關(guān)量信號，輸入信號選擇電路2的輸出端連接至上下拉處理電路3的輸入端，上下拉處理電路3的輸入端連接到A/D轉(zhuǎn)換器電路4的輸入端，通過A/D轉(zhuǎn)換器電路4進行電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)換，控制器電路5用于控制輸入信號選擇電路2、上下拉處理電路3和讀取A/D轉(zhuǎn)換器電路4中的數(shù)據(jù)。
[0006]信號調(diào)理電路I是一個低通濾波器，包括電阻Rl和電容Cl以及穩(wěn)壓管Vl，用于濾除總線上的高頻干擾，穩(wěn)壓管Vl對輸入信號進行穩(wěn)壓保護后端的信號選擇電路2。
[0007]信號選擇電路2包括多選I模擬開關(guān)D1，D1的使能端和通道選擇端連接至控制器電路5，接受控制器電路5的控制，Dl的輸出端連接至上下拉處理電路3的輸入端。
[0008]上下拉處理電路3由2選I的模擬開關(guān)D2實現(xiàn)，模擬開關(guān)D2的一端連接著輸入信號選擇電路2的輸出，模擬開關(guān)D2的另外兩端分別通過電阻R2連接著+15V電源和通過電阻R3連接著地，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路5。
[0009]A/D轉(zhuǎn)換器電路4包括A/D轉(zhuǎn)換器AD1，對調(diào)理后的開關(guān)量進行電壓采集，ADl的模擬輸入接口連接著模擬開關(guān)Dl的輸出端，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路5的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路5的I/O端口上。
[0010]控制器電路5包括微控制器D3，D3分別連接模擬開關(guān)D1、模擬開關(guān)D2以及A/D轉(zhuǎn)換器AD1，D3設(shè)置控制模擬開關(guān)D1、設(shè)置模擬開關(guān)D2、設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
[0011]有益效果:本發(fā)明克服傳統(tǒng)開關(guān)量采集電路因采集需求改變，硬件電路或配置文件需要隨之改變才能完成采集的缺點。其中，采用模擬開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比較器進行電路的上下拉控制，操作簡單，且易于擴展上拉或下拉的電壓值，解決了以往用比較器進行上拉時，上下拉電壓值固定的局限性。采集的接口類型改變時，不需要更改硬件電路，節(jié)省了產(chǎn)品的研發(fā)周期和設(shè)計成本，同時利于集成，節(jié)省了印制板的面積。接口電路采集不需要結(jié)合配置文件即可完成采集，有利于產(chǎn)品的管理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)型的固定電路采集開關(guān)量電路圖；
[0013]圖2為傳統(tǒng)型可配置開關(guān)量采集電路電路圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實施方式的電路原理框圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實施方式的電路圖；
[0016]圖5為上拉采集時的等效示意圖；
[0017]圖6為下拉采集時的等效示意圖；

【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供一種通用的開關(guān)量采集電路，其作為信號選擇的模擬開關(guān)的輸入與多路調(diào)理后的信號相連，模擬開關(guān)的輸出分別與上下拉處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器用于采集上下處理后的開關(guān)量電壓信號，控制器電路作為控制核心分別連接著模擬開關(guān)，用于選擇輸入信號；連著上下拉處理電路，用于信號的上下拉處理；連接著A/D轉(zhuǎn)換器，用于判斷識別前端的開關(guān)量類型。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述，參閱圖3至圖4。
[0019]參閱圖3，開關(guān)量采集電路由信號調(diào)理電路1、輸入信號選擇電路2、上下拉處理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器電路4和控制器電路5組成。工作過程如下:
[0020]開關(guān)量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路I進行輸入信號的濾波處理，輸入信號選擇電路2接受控制器電路5的設(shè)置選中將要被采集的開關(guān)量信號，輸入信號選擇電路2的輸出端連接至上下拉處理電路3的輸入端，上下拉處理電路3的輸入端連接到A/D轉(zhuǎn)換器電路4的輸入端，通過A/D轉(zhuǎn)換器電路4進行電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)換。控制器電路5用于控制輸入信號選擇電路2、上下拉處理電路3和讀取A/D轉(zhuǎn)換器電路4中的數(shù)據(jù)。
[0021]參閱圖4:
[0022]信號調(diào)理電路I是一個低通濾波器，由電阻Rl和電容Cl組成，可以濾除總線上的高頻干擾，穩(wěn)壓管Vl用于對輸入信號進行穩(wěn)壓，用于保護后端的信號選擇電路2。
[0023]開關(guān)量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路I濾波后連接至輸入信號選擇電路2的輸入端，信號選擇電路2由一個多選I的模擬開關(guān)Dl組成，用于實現(xiàn)從前端的多通道開關(guān)量輸入信號中選擇一路進行輸出，Dl的使能端和通道選擇端連接至控制器電路5，接受控制器電路5的控制。
[0024]Dl的輸出端連接至上下拉處理電路3的輸入端，上下拉處理電路3是一個2選I的模擬開關(guān)D2，D2的單端連接著Dl的輸出，另外兩個端口分別通過電阻R2連接著+15V電源和通過電阻R3連接著地信號，以實現(xiàn)對輸入的開關(guān)量信號分別進行上拉和下拉的處理，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路5，接受控制器電路5的控制。
[0025]A/D轉(zhuǎn)換器電路4主要由一個A/D轉(zhuǎn)換器ADl構(gòu)成，主要功能是對調(diào)理后的開關(guān)量進行電壓采集。ADl的模擬輸入接口連接著模擬開關(guān)Dl的輸出端，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路5的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路5的I/O端口上。
[0026]控制器電路5主要由微控制器D3組成，D3分別連接著模擬開關(guān)D1、模擬開關(guān)D2以及A/D轉(zhuǎn)換器ADI。D3主要設(shè)置控制模擬開關(guān)D1、設(shè)置模擬開關(guān)D2、設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
[0027]當(dāng)采集第η通道開關(guān)量信號時:
[0028]控制器電路5設(shè)置輸入信號選擇電路2，選通第η通道開關(guān)量信號來進行采集，控制器電路5設(shè)置上下拉處理電路3為上拉模式，這時整個采集電路可以等效為圖5所示，控制器電路5啟動A/D轉(zhuǎn)換電路4進行電壓的采集，當(dāng)電阻Rl為150Κ，電阻R2為750Κ時，如果圖5中A點的電壓為2.5V時，可以判斷出前端開關(guān)量的類型為“地”狀態(tài)，采集流程結(jié)束，否則控制器電路5設(shè)置上下拉處理電路3為下拉模式，這時整個采集電路可以等效為圖6所示，控制器電路5啟動A/D轉(zhuǎn)換電路4進行電壓的采集，當(dāng)電阻Rl為150Κ，電阻R3為750Κ時，如果圖6中A點的電壓為OV時，可以推斷出前端開關(guān)量的類型為“開”狀態(tài)，否則為“28V”狀態(tài)。采集流程結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:包括順次連接的信號調(diào)理電路[1]、輸入信號選擇電路[2]、上下拉處理電路[3]、A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]以及控制器電路[5]，其中控制器電路[5]分別與輸入信號選擇電路[2]及上下拉處理電路[3]相連，A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]進行開關(guān)量的采集，開關(guān)量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路[1]進行輸入信號的濾波處理，輸入信號選擇電路[2]接受控制器電路[5]的設(shè)置選中將要被采集的開關(guān)量信號，輸入信號選擇電路[2]的輸出端連接至上下拉處理電路[3]的輸入端，上下拉處理電路[3]的輸入端連接到A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]的輸入端，通過A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]進行電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)換，控制器電路[5]用于控制輸入信號選擇電路[2]、上下拉處理電路[3]和讀取A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]中的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:信號調(diào)理電路[1]是一個低通濾波器，包括電阻R1和電容C1以及穩(wěn)壓管VI，用于濾除總線上的高頻干擾，穩(wěn)壓管VI對輸入信號進行穩(wěn)壓保護后端的信號選擇電路[2]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:信號選擇電路[2]包括多選一模擬開關(guān)Dl，D1的使能端和通道選擇端連接至控制器電路[5]，接受控制器電路[5]的控制，D1的輸出端連接至上下拉處理電路[3]的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:上下拉處理電路[3]由2選1的模擬開關(guān)D2實現(xiàn)，模擬開關(guān)D2的一端連接著輸入信號選擇電路[2]的輸出，模擬開關(guān)D2的另外兩端分別通過電阻R2連接著+15V電源和通過電阻R3連接著地，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路[5]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:A/D轉(zhuǎn)換器電路[4]包括A/D轉(zhuǎn)換器AD1，對調(diào)理后的開關(guān)量進行電壓采集，AD1的模擬輸入接口連接著模擬開關(guān)D1的輸出端，AD1的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路[5]的數(shù)據(jù)總線上，AD1的控制信號連接至控制器電路[5]的I/O端口上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能開關(guān)量采集電路，其特征在于:控制器電路[5]包括微控制器D3，D3分別連接模擬開關(guān)D1、模擬開關(guān)D2以及A/D轉(zhuǎn)換器AD1，D3設(shè)置控制模擬開關(guān)D1、設(shè)置模擬開關(guān)D2、設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器AD1以及讀取AD1轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
【文檔編號】G05B19/04GK104407526SQ201410589280
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】劉安章 申請人:陜西千山航空電子有限責(zé)任公司