一種可擴展的多路i/o接口板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種可擴展的多路I/O接口板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)場工業(yè)總線技術(shù)的日新月異，基于現(xiàn)場總線的產(chǎn)品也得以迅速地發(fā)展，同時現(xiàn)場設(shè)備的分散性和遠距離控制的需求也越來越多，也更容易實現(xiàn)。產(chǎn)品的信息化，智能化的需求越來越高，這樣對中遠距離，分散式地采集和控制設(shè)備的輸入輸出信號的需求也變得越來廣泛，實時、簡易地處理工業(yè)現(xiàn)場輸入輸出信號也成為工業(yè)控制領(lǐng)域越來越重要的應(yīng)用之一。傳統(tǒng)上對于微處理芯片引腳不夠需要擴展時，比較常用的電路是增加1擴展芯片的方法。這樣做的主要缺點是，輸入信號的延時較大，一般都達到毫秒級的延時，當擴展的數(shù)量大時延時是按幾何方式增加，成本也比本方案高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的一種可擴展的多路I/0接口板，由控制模塊，串口1、串口 2、4位撥碼開關(guān)、三態(tài)門模塊組、24路輸入光耦器、24路輸出光耦器、24路數(shù)字輸入接口電路、24路數(shù)字輸出接口電路、兩路模數(shù)輸入模塊、兩路數(shù)模輸出模塊、多組電源接口，多組插接端子組成。它可以實現(xiàn)多個擴展I/O接口板組網(wǎng)應(yīng)用，以適應(yīng)需要控制和采集數(shù)量更多的數(shù)字、模擬信號的應(yīng)用場合，靈活適合各種需求。串口通訊距離最高遠可達1000米，非常方便地進行中遠距離的信號采集和控制，進行了電氣隔離，提高了通訊的抗干擾能力，運用三態(tài)門特性，將輸入信號延時控制在微秒級。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種可擴展的多路I/O接口板，其主要特征在于:它由控制模塊，串口 1、串口 2、4位撥碼開關(guān)、三態(tài)門模塊組、24路輸入光耦器、24路輸出光耦器、24路數(shù)字輸入接口電路、24路數(shù)字輸出接口電路、兩路模數(shù)輸入模塊、兩路數(shù)模輸出模塊、多組電源接口，多組插接端子組成;所述的串口 I的一端與外部計算機或智能設(shè)備相連接，另一端與控制模塊連接，所述的串口 2能連接拓展多個I/0接口板組成拓展網(wǎng)，所述的控制模塊連接控制三態(tài)門模塊組，所述的三態(tài)門模塊組連接并控制24路輸入光耦器和24路輸出光耦器以及兩組模數(shù)輸入模塊和兩組數(shù)模輸出模塊，所述的24路輸入光耦器連接24路數(shù)字輸入接口電路，所述的24路輸出光耦器連接24路數(shù)字輸出接口電路。
[0006]其中，所述的控制模塊采用MODBUS規(guī)約標準，使用STM32微處理控制芯片，主頻達50MHZ，能進行實時的數(shù)字、模擬信號的輸出輸入控制;微處理控制芯片的片選電路不停地掃描8位輸入狀態(tài)，然后通過三條地址線分時選通三態(tài)門模塊組中的某個三態(tài)門芯片，然后對其進行輸入或輸出控制。
[0007]其中，所述的三態(tài)門模塊組設(shè)置有多個三態(tài)門芯片，主要起多路電子開關(guān)的作用，分時選通某個三態(tài)門芯片時，三態(tài)門芯片兩端的多路信號直接連通，不選通時芯片端為高阻態(tài)，不對其它三態(tài)門電路輸出產(chǎn)生影響。
[0008]其中，所述的串口 I和串口 2通信接口能通過插接端子選擇RS422雙工模式、RS485單工模式、RS232接口方式，組網(wǎng)時只能選擇RS422或RS485接口方式;通過4位撥碼開關(guān)選擇與主機的通信接口和組網(wǎng)站點，最多可組網(wǎng)個數(shù)為14個。
[0009]其中，所述兩路模數(shù)輸入模塊能進行12位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，對外采集-1OV到+1V的模擬電壓，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后通過SPI數(shù)據(jù)口輸出給微處理芯片;所述兩路數(shù)模輸出模塊能進行12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，由SPI接口接收數(shù)字信號，然后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出-1OV到+1V的模擬電壓。
[0010]其中，所述的24路數(shù)字輸出接口電路設(shè)有專用的8.5-50V輸出驅(qū)動電源，此電源驅(qū)動外部開關(guān)裝置和繼電器裝置以及其他外部裝置，電源正極連接外部裝置，通過某一路接口電路再連接到電源負極形成一個完整的電流回路；所述的24路數(shù)字輸入接口電路設(shè)有專用的12-24V輸人驅(qū)動電源，此電源為外部裝置提供驅(qū)動電源，電源正極連接外部裝置，通過某一路接口電路連接光藕器電路再到電源負極形成一個完整的電流回路。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本實用新型的一種可擴展的多路I/O接口板，可以實現(xiàn)多個擴展I/O接口板組網(wǎng)應(yīng)用，以適應(yīng)需要控制和采集數(shù)量更多的數(shù)字、模擬信號的應(yīng)用場合，靈活適合各種需求。串口通訊距離最高遠可達1000米，非常方便地進行中遠距離的信號采集和控制，進行了電氣隔離，提高了通訊的抗干擾能力，運用三態(tài)門特性，將輸入信號延時控制在微秒級。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的電路元件組成實施例示意圖；
[0013]圖2是本實用新型的三態(tài)門模塊組連接實施例示意圖；
[0014]圖3是本實用新型的擴展I/O接線板連接實施例示意圖；
[0015]圖4是模數(shù)輸入模塊、數(shù)模輸出模塊連接實施例示意圖；
[0016]圖5是輸入回路等效實施例示意圖；
[0017]圖6是輸出回路等效實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的一種可擴展的多路I/O接口板作進一步的詳細說明。
[0019]見圖1實施例示意圖所示，它由控制模塊，串口1、串口 2、4位撥碼開關(guān)、三態(tài)門模塊組、24路輸入光耦器、24路輸出光耦器、24路數(shù)字輸入接口電路、24路數(shù)字輸出接口電路、兩路模數(shù)輸入模塊、兩路數(shù)模輸出模塊、多組電源接口，多組插接端子組成;所述的串口 I的一端與外部計算機或智能設(shè)備相連接，另一端與控制模塊連接，所述的串口 2能連接拓展多個I/O接口板組成拓展網(wǎng)，所述的控制模塊連接控制三態(tài)門模塊組，所述的三態(tài)門模塊組連接并控制24路輸入光耦器和24路輸出光耦器以及兩組模數(shù)輸入模塊和兩組數(shù)模輸出模塊，所述的24路輸入光耦器連接24路數(shù)字輸入接口電路，所述的24路輸出光耦器連接24路數(shù)字輸出接口電路。24路輸入光耦器、24路輸出光耦器能進行電氣隔離，提高產(chǎn)品的抗干擾能力。
[0020]見圖2所示，所述的控制模塊采用MODBUS規(guī)約標準，使用STM32微處理控制芯片，主頻達50MHZ，能進行實時的數(shù)字、模擬信號的輸出輸入控制;微處理控制芯片的片選電路不停地掃描8位輸入狀態(tài)，然后通過三條地址線分時選通三態(tài)門模塊組中的某個三態(tài)門芯片，然后對其進行輸入或輸出控制。所述的三態(tài)門模塊組設(shè)置有多個三態(tài)門芯片，主要起多路電子開關(guān)的作用，分時選通某個三態(tài)門芯片時，三態(tài)門芯片兩端的多路信號直接連通，不選通時芯片端為高阻態(tài)，不對其它三態(tài)門電路輸出產(chǎn)生影響。這樣的作用是控制模塊用較少的引腳就可以采集較多的輸入信號，并方便擴展采集更多的輸入信號。輸入信號的延時非常低可以控制在微秒級。
[0021 ]見圖3所示，所述的串口 I和串口 2通信接口能通過插接端子選擇RS422雙工模式、RS485單工模式、RS232接口方式，組網(wǎng)時只能選擇RS422或RS485接口方式;通過