模擬量外設(shè)接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種通用外設(shè)接口，具體涉及一種模擬量外設(shè)接口。
【背景技術(shù)】
[0002]在空調(diào)的控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要做模擬量輸入和輸出操作，以對(duì)外部模擬量采集和給外部傳感器供電。例如，采用模擬量輸入/輸出模塊，用于對(duì)模擬量信號(hào)的檢測(cè)，及對(duì)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備的模擬量輸出。具體地，例如，可通過(guò)RS485通訊接口，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部參數(shù)的輸入和控制信號(hào)的輸出等。
[0003]通常，模擬量輸入信號(hào)用來(lái)做模擬量采集，模擬量輸入類(lèi)型有:0?1V采樣，4?20mA采樣，以及溫度采樣。而模擬量輸出類(lèi)型有:0?1V輸出和4?20mA輸出。用于實(shí)現(xiàn)模擬量輸出的有兩種輸出電路，模擬量輸入的則有四種檢測(cè)電路。不同的工程可能會(huì)有不同類(lèi)型電路，例如，輸出模擬量類(lèi)型有不同的機(jī)組，具體用到的溫度檢測(cè)元件也不同。從而導(dǎo)致不同的機(jī)組需要開(kāi)發(fā)不同的對(duì)應(yīng)檢測(cè)電路，無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制電路PCB的通用化，進(jìn)一步導(dǎo)致主板不能固定，不利于硬件開(kāi)發(fā)的通用化。
[0004]因此，有必要提供一種模擬量外設(shè)接口，實(shí)現(xiàn)PCB的通用化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題而提出。本發(fā)明提供一種模擬量外設(shè)接口，能同時(shí)用于多種模擬量輸入和輸出，簡(jiǎn)單便捷地切換模擬量電路，從而實(shí)現(xiàn)外設(shè)接口的通用化，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)控制電路的通用化。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一種模擬量外設(shè)接口，包括:模擬量輸出模塊，包括:第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；以及模擬量輸入模塊，包括:第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和連接到所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的模擬量輸入端的多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)；經(jīng)過(guò)對(duì)所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的配置、和/或?qū)λ龅谝荒?shù)轉(zhuǎn)換芯片及多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)的配置，實(shí)現(xiàn)在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進(jìn)行切換。
[0007]進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進(jìn)行切換，包括:切換預(yù)定范圍的電壓和/或電流的模擬量輸出；和/或，切換預(yù)定范圍的電壓、電流和/或溫度采樣的模擬量輸入。
[0008]進(jìn)一步地，其中，模擬量輸出模塊實(shí)現(xiàn)O?1V模擬量輸出和/或O?20mA模擬量輸出；和/或，模擬量輸入模塊實(shí)現(xiàn)O?1V模擬量輸入、O?20mA模擬量輸入、溫度采樣。
[0009]進(jìn)一步地，其中，對(duì)第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的串行外設(shè)接口進(jìn)行配置，使第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的電壓輸出端口(VOUT)輸出O?1V可變的電壓信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步地，其中，所述模擬量輸出模塊包括運(yùn)算放大器(Ul)，其同相輸入端電連接到所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的所述電壓輸出端口(VOUT)。
[0011]進(jìn)一步地，其中，對(duì)第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的串行外設(shè)接口進(jìn)行配置，使得所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的電流輸出端口(1UT)輸出O?20mA可變的電流信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步地，其中，所述模擬量輸出模塊還包括連接在所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的所述電流輸出端口(1UT)和栗升電壓端口之間的低功耗改善電路。
[0013]進(jìn)一步地，其中，所述低功耗改善電路由三極管(Q)、電阻及續(xù)流二極管(D)構(gòu)成；并且栗升電壓端口連接在所述三極管(Q)的集電極，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的電流輸出端口(1UT)連接在三極管(Q)的基極及電阻(R)的一端，三極管(Q)的發(fā)射極連接在電阻(R)的另一端及續(xù)流二極管(D)的陽(yáng)極，續(xù)流二極管(D)的陰極連接在所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的電壓輸出端口(VOUT)。
[0014]進(jìn)一步地，其中，在采集溫度傳感器的輸入時(shí)，通過(guò)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片外圍接口對(duì)內(nèi)部寄存器的配置輸出激勵(lì)電流，該激勵(lì)電流經(jīng)由所述多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)給溫度傳感器供電；溫度傳感器產(chǎn)生的電壓值又通過(guò)該多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)傳送到該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一模擬量輸入端(AIN5)。
[0015]進(jìn)一步地，其中，所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片包括:內(nèi)部集成有可編程增益放大器PGA,將采集到的所述電壓值放大后再轉(zhuǎn)換，以完成溫度傳感器溫度采樣。
[0016]進(jìn)一步地，其中，在進(jìn)行另一溫度傳感器模擬量采集時(shí)，通過(guò)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片外圍接口對(duì)內(nèi)部寄存器的配置，輸出參考電壓給溫度傳感器供電，將產(chǎn)生的壓降傳到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第二模擬量輸入端口(AINO)，并通過(guò)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一模擬量輸入端口(AIN5)采集到的多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)前端電壓，以獲得溫度傳感器模擬量。
[0017]進(jìn)一步地，其中，所述模擬量輸入模塊包括:第一、第二電阻(R4、R6);并且在進(jìn)行O?1V電壓采集時(shí)，通過(guò)第一、二電阻(R4、R6)分壓，在所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第三模擬量輸入端口(AINl)采集第二電阻(R6)的分壓，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)電壓值。
[0018]進(jìn)一步地，其中，所述模擬量輸入模塊還包括:第三電阻(R5);并且在進(jìn)行O?20mA電流采集時(shí)，通過(guò)電流在第三電阻(R5)上產(chǎn)生壓降，在所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第四模擬量輸入端口(AIN4)采集到相應(yīng)電壓，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到電流的模擬量。
[0019]進(jìn)一步地，其中，該外設(shè)接口還包括通用I/O接口，共同連接到上述模擬量輸出模塊和模擬量輸入模塊。
[0020]進(jìn)一步地，其中，所述模擬量輸出模塊還包括:第二數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；以及所述模擬量輸入模塊還包括:連接到所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的另一模擬量輸入端的另一多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)；經(jīng)過(guò)對(duì)所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的配置、和/或?qū)λ龅谝荒?shù)轉(zhuǎn)換芯片及另一多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)的配置，實(shí)現(xiàn)在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進(jìn)行切換。
[0021]通過(guò)以上設(shè)計(jì)，我們可以看到兩個(gè)外擴(kuò)端口，只需要通過(guò)軟件配置就可以輕松進(jìn)行兩個(gè)模擬量輸入和四種模擬量輸出電路的靈活切換。在工程開(kāi)發(fā)階段，只需要知道模擬量的數(shù)目，就可以對(duì)本控制器上接口進(jìn)行靈活配置。這樣就可以大大提高硬件資源的使用率，也可以真正實(shí)現(xiàn)控制通用化和小型化，對(duì)新一代控制器的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。另外，這樣的模擬信號(hào)外設(shè)接口結(jié)構(gòu)，尤其適用于空調(diào)控制系統(tǒng)中作為模擬信號(hào)通用接口。
[0022]以下結(jié)合本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】及附圖對(duì)本發(fā)明的方案做進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的有益效果將進(jìn)一步明確。
【附圖說(shuō)明】
[0023]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0024]圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的模擬量外設(shè)接口的示意性結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)圖1所示模擬量外設(shè)接口一優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)電路圖。
[0026]圖3示出了本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的模擬量輸出模塊的電路圖。
[0027]圖4示出了本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的模擬量輸入模塊的電路圖。
[0028]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的模擬量外設(shè)接口的整體結(jié)構(gòu)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的模擬量外設(shè)接口的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，該接口包括模擬量輸出模塊1，以及模擬量輸入模塊2。模擬量輸出模塊I包括第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DACl。模擬量輸入模塊2，包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC2，以及電連接到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC2的模擬量輸入端口(AIN)的多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)SWl。經(jīng)過(guò)對(duì)第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DACl的配置、和/或?qū)Φ谝荒?shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC3和所述多路模擬通道選擇開(kāi)關(guān)SWl的配置，實(shí)現(xiàn)在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進(jìn)行切換。
[0031 ] 其中，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DACl的配置，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定范圍的電壓和/或電流模擬量輸出的切換；和/或，通過(guò)對(duì)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC3和所述多路模擬通道選