專利名稱：模擬量輸入板卡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種插接在計算機自動控制系統(tǒng)中的信號輸入部件。
背景技術：
在各類計算機自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要輸入電流、電壓模擬量，再變換為數(shù)字量交由計算機處理，因而需要使用模擬量輸入板卡。目前市場上的各種模擬量輸入板卡，多是采用PC104、ISA或者PCI接口，接口比較復雜，且體積較大，不適合某些控制系統(tǒng)的要求。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)比較簡單，體積小型化的模擬量輸入板卡，以適應某些計算機自動控制系統(tǒng)的要求。
本實用新型的技術方案是模擬量輸入板卡包括以下部分兩個模擬開關，它們外接多對模擬信號，在單片機發(fā)出地址信號的控制下，每次接通一對模擬信號輸入；一個差分運算放大器，它對上述兩個模擬開關接入的一對模擬信號進行差分運算；一個模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，它接受單片機經(jīng)光電隔離電路發(fā)來的多種控制指令，在其控制下，將上述差分運算放大器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；，一個光電隔離電路，它將模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出經(jīng)光電隔離后送給單片機，將單片機發(fā)出的多種控制指令經(jīng)光電隔離后傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并將單片機發(fā)出的地址信號經(jīng)光電隔離后發(fā)給上述兩個模擬開關；一個單片機，它經(jīng)光電隔離電路向上述兩個模擬開關發(fā)出地址信號，選擇輸入的模擬信號對；經(jīng)光電隔離電路向上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路發(fā)出多種控制指令，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的工作狀態(tài)，并讀取模數(shù)轉(zhuǎn)化電路的輸出；向雙端口RAM發(fā)送數(shù)據(jù)、地址、讀、寫和片選信號；一個雙端口RAM，它一側(cè)連接到上述單片機，在單片機發(fā)出的地址、讀、寫和片選信號控制下接受和存貯單片機輸送的數(shù)據(jù)，或者被單片機所讀?。涣硪粋?cè)連接到計算機控制系統(tǒng)總線，在系統(tǒng)總線的地址、讀、寫和片選信號控制下將存貯的數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，或者將計算機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線發(fā)來的指令與數(shù)據(jù)進行存貯，再被單片機所讀取。
本實用新型由于電路和接口簡單，所以成本低，體積小，可靠性高。


圖1為本實用新型實施例的原理框圖；圖2為本實用新型實施例中模擬開關和差分運算放大器的電原理圖；圖3為本實用新型實施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電原理圖；圖4為本實用新型實施例中光電隔離電路的電原理圖；圖5為本實用新型實施例中單片機的電原理圖；圖6為本實用新型實施例中雙端口RAM的電原理圖。
具體實施方式
參見各附圖，模擬量輸入板卡包括兩個模擬開關1、2，它們?yōu)閮蓚€ADG508F芯片，每個芯片的8個輸入端S1-S8各接入一路模擬信號CH0+至CH7+或CH0-至CH7-，共接入8對模擬信號，兩個芯片的地址端A0-A2共同接受由單片機6經(jīng)光電隔離電路5發(fā)來的地址信號CHSEL0-CHSEL2，在地址信號CHSEL0-CHSEL2的控制下，兩個芯片每次接通一對模擬信號輸入；并經(jīng)各自的8腳將這對模擬信號AOUT+、AOUT-送到差分運算放大器3；一個差分運算放大器3，它為一個INA128A芯片，它的兩個輸入端VIN+和VIN-分別接到上述兩個模擬開關1、2的輸出端8腳，對兩個模擬開關1、2接通的一對模擬信號AOUT+、AOUT-進行差分運算，從INA128A芯片VO端輸出差分信號AOUT；在該芯片的1腳、8腳之間，連接有一個負反饋電阻R19；一個模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4，它為一個AD7712芯片和一個74HC125芯片，其中AD7712芯片的17腳連接到差分運算放大器3的INA128A芯片VO端，接收差分信號AOUT，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由AD7712芯片的22腳輸出數(shù)字信號AD DOUT到74HC125芯片的5腳，再由74HC125芯片的6腳經(jīng)光電隔離電路5傳送給單片機6；AD7712芯片的21腳經(jīng)由光電隔離電路5向單片機6發(fā)出模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束標志AD DRDY；AD7712芯片的4、20、19腳分別接收由單片機6經(jīng)光電隔離電路5發(fā)來的片選信號AD A0、接收數(shù)據(jù)標志AD RFS、發(fā)送數(shù)據(jù)標志AD TFS，在這些信號的控制下，AD7712芯片接收單片機6發(fā)出的指令和數(shù)據(jù)，或者向單片機6發(fā)送數(shù)據(jù)；
74HC125芯片的4、2、12、1腳分別接收由單片機6經(jīng)光電隔離電路5發(fā)來的讀數(shù)據(jù)指令ADDIR IN、數(shù)據(jù)輸入指令AD DIN、時鐘信號AD SCLK、數(shù)據(jù)方向標志AD DIR；74HC125芯片的11腳將時鐘信號AD CLK傳送到AD7712芯片的1腳，74HC125芯片的3腳將數(shù)據(jù)輸入指令AD DIN傳送到AD7712芯片的22腳；一個光電隔離電路5，它由8個TLP112光電隔離器件U30-U33、U40-U43和1個TLP521-4光電隔離組件U21所組成，其中TLP521-4光電隔離組件U21中有3路U21A、U21D、U21C的輸入端分別連接在單片機6的15、16、17腳，對應的輸出端分別連接到兩個模擬開關1、2的地址端A0、A1、A2，傳送單片機6發(fā)出的地址信號CHSEL0-CHSEL2；TLP521-4光電隔離組件U21中的另一路U21B，以及3個TLP112光電隔離器件U31、U32、U43的輸入端分別連接在單片機6的6、9、3、2腳，對應的輸出端分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4中74HC125芯片的4、2、12、1腳，分別傳送單片機6向模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4發(fā)出的讀數(shù)據(jù)指令ADDIR IN、數(shù)據(jù)輸入指令AD DIN、時鐘信號AD SCLK、數(shù)據(jù)方向標志AD DIR；3個TLP112光電隔離器件U33、U41、U42的輸入端分別連接在單片機6的31、4、5腳，對應的輸出端分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4中AD7712芯片的4、20、19腳，分別傳送單片機6向AD7712芯片發(fā)出的片選信號AD A0、接收數(shù)據(jù)標志AD RFS、發(fā)送數(shù)據(jù)標志AD TFS；1個TLP112光電隔離器件U30的輸入端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4中74HC125芯片的6腳，輸出端連接在單片機6的7腳，傳送模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4向單片機6發(fā)送的數(shù)據(jù)D0UT；1個TLP112光電隔離器件U40的輸入端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4中AD7712芯片的21腳，輸出端連接在單片機6的4腳，傳送模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4向單片機6發(fā)送的模數(shù)轉(zhuǎn)化結(jié)束標志AD DRDY；一個單片機6，它由一個AT89C51-PLCC單片機芯片和一個74HC373緩存器芯片組成，AT89C51-PLCC單片機芯片在向雙端口RAM7發(fā)送地址信號MA0-MA9時，從P0.0至P0.7端將0-7位地址信號MA0-MA7送至74HC373緩存器芯片的D0至D7端，再由74HC373緩存器芯片U7的Q0至Q7端提供給雙端口RAM7，而8-9位地址信號MA8-MA9則直接由AT89C51-PLCC單片機芯片的P2.0、P2.1端提供給雙端口RAM7；輸出地址信號MA0-MA9后，AT89C51-PLCC單片機芯片從P0.0至P0.7端與雙端口RAM7交換數(shù)據(jù)AD0-AD7；AT89C51-PLCC單片機芯片的33腳向74HC373緩存器芯片的11腳發(fā)出清零指令；AT89C51-PLCC單片機芯片的18、19、31腳分別向雙端口RAM7發(fā)出寫指令MCU WR、讀指令MCU RD和片選信號CS DPRAM；一個雙端口RAM7，它為一個CY7C131/141-PLCC芯片，它從D0L至D7L端連接計算機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線SLOT4 D0-SLOT4 D7，從A0L至A5L端連接計算機控制系統(tǒng)地址總線0-5位SLOT A0-SLOT A5，從1腳接收系統(tǒng)片選指令CS SLOT4，從2腳接收系統(tǒng)寫指令SLOT WR，從6腳接收系統(tǒng)讀指令SLOT OE；從D0R至D7R端與單片機6的P0.0至P0.7端交換數(shù)據(jù)AD0-AD7，從A0R至A9R端接收單片機6發(fā)出的地址信號MA0-MA9，分別從46、50、51腳接收單片機6發(fā)出的讀指令MCU RD、寫指令MCU WR和片選信號CS DPRAM。
權(quán)利要求1.一種模擬量輸入板卡，其特征是它包括兩個模擬開關(1、2)，它們外接多對模擬信號(CH0+至CH7+、CH0-至CH7-)，在單片機(6)發(fā)出地址信號(CHSEL0-CHSEL2)的控制下，每次接通一對模擬信號輸入；一個差分運算放大器(3)，它對上述兩個模擬開關(1、2)接入的一對模擬信號(AOUT+、AOUT-)進行差分運算；一個模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)，它接受單片機(6)經(jīng)光電隔離電路(5)發(fā)來的多種控制指令，在其控制下，將上述差分運算放大器(3)輸出的模擬量(AOUT)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量(AD DOUT)；一個光電隔離電路(5)，它將模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的輸出(AD DOUT)經(jīng)光電隔離后送給單片機(6)，將單片機(6)發(fā)出的多種控制指令經(jīng)光電隔離后傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)，并將單片機(6)發(fā)出的地址信號(CHSEL0-CHSEL2)經(jīng)光電隔離后發(fā)給上述兩個模擬開關(1、2)；一個單片機(6)，它經(jīng)光電隔離電路(5)向上述兩個模擬開關(1、2)發(fā)出地址信號(CHSEL0-CHSEL2)，選擇輸入的模擬信號對；經(jīng)光電隔離電路(5)向上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)發(fā)出多種控制指令，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的工作狀態(tài)，并讀取模數(shù)轉(zhuǎn)化電路(4)的輸出(AD DOUT)；向雙端口RAM(7)發(fā)送數(shù)據(jù)(AD0-AD7)、地址(MA0-MA9)、讀(MCU RD)、寫(MCU WR)和片選信號(CS DPRAM)；一個雙端口RAM(7)，它一側(cè)連接到上述單片機(6)，在單片機(6)發(fā)出的地址(MA0-MA9)、讀(MCU RD)、寫(MCU WR)和片選信號(CS DPRAM)控制下接受和存貯單片機(6)輸送的數(shù)據(jù)(AD0-AD7)，或者被單片機(6)所讀?。涣硪粋?cè)連接到計算機控制系統(tǒng)總線，在系統(tǒng)總線的地址(SLOT A0-SLOT A5)、讀(SLOT OE)、寫(SLOT WR)和片選(CS SLOT4)信號控制下將存貯的數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(SLOT4 D0-SLOT4 D7)，或者將計算機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(SLOT4 D0-SLOT4 D7)發(fā)來的指令與數(shù)據(jù)進行存貯，再被單片機(6)所讀取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸入板卡，其特征是所述兩個模擬開關(1、2)為兩個ADG508F芯片，每個芯片的8個輸入端(S1-S8)各接入一路模擬信號(CH0+至CH7+、CH0-至CH7-)，共接入8對模擬信號，兩個芯片的地址端(A0-A2)共同接受由單片機(6)經(jīng)光電隔離電路(5)發(fā)來的地址信號(CHSEL0-CHSEL2)，在地址信號(CHSEL0-CHSEL2)的控制下，兩個芯片每次接通一對模擬信號輸入；并經(jīng)各自的8腳將這對模擬信號(AOUT+、AOUT-)送到差分運算放大器(3)；所述差分運算放大器(3)為一個INA128芯片，它的兩個輸入端(VIN+和VIN-)分別接到上述兩個模擬開關(1、2)的輸出端8腳，對兩個模擬開關(1、2)接通的一對模擬信號(AOUT+、AOUT-)進行差分運算，從INA128A芯片V0端輸出差分信號(AOUT)；在該芯片的1腳、8腳之間，連接有一個負反饋電阻(R19)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)，它為一個AD7712芯片和一個74HC125芯片，其中AD7712芯片的17腳連接到差分運算放大器3的INA128A芯片V0端，接收差分信號(AOUT)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由AD7712芯片的22腳輸出數(shù)字信號(AD DOUT)到74HC125芯片的5腳，再由74HC125芯片的6腳經(jīng)光電隔離電路(5)傳送給單片機(6)；AD7712芯片的21腳經(jīng)由光電隔離電路(5)向單片機(6)發(fā)出模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束標志(AD DRDY)；AD7712芯片的4、20、19腳分別接收由單片機(6)經(jīng)光電隔離電路(5)發(fā)來的片選信號(AD A0)、接收數(shù)據(jù)標志(AD RFS)、發(fā)送數(shù)據(jù)標志(AD TFS)，在這些信號的控制下，AD7712芯片接收單片機(6)發(fā)出的指令和數(shù)據(jù)，或者向單片機(6)發(fā)送數(shù)據(jù)；74HC125芯片的4、2、12、1腳分別接收由單片機(6)經(jīng)光電隔離電路(5)發(fā)來的讀數(shù)據(jù)指令(ADDIR IN)、數(shù)據(jù)輸入指令(AD DIN)、時鐘信號(AD SCLK)、數(shù)據(jù)方向標志(AD DIR)；74HC125芯片的11腳將時鐘信號(AD CLK)傳送到AD7712芯片的1腳，74HC125芯片的3腳將數(shù)據(jù)輸入指令(AD DIN)傳送到AD7712芯片的22腳；所述光電隔離電路(5)由8個TLP112光電隔離器件(U30-U33、U40-U43)和1個TLP521-4光電隔離組件(U21)所組成，其中TLP521-4光電隔離組件(U21)中有3路(U21A、U21D、U21C)的輸入端分別連接在單片機(6)的15、16、17腳，對應的輸出端分別連接到兩個模擬開關(1、2)的地址端(A0、A1、A2)，傳送單片機(6)發(fā)出的地址信號(CHSEL0-CHSEL2)；TLP521-4光電隔離組件(U21)中的另一路(U21B)，以及3個TLP112光電隔離器件(U31、U32、U43)的輸入端分別連接在單片機(6)的6、9、3、2腳，對應的輸出端分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)中74HC125芯片的4、2、12、1腳，分別傳送單片機(6)向模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)發(fā)出的讀數(shù)據(jù)指令(ADDIR IN)、數(shù)據(jù)輸入指令(AD DIN)、時鐘信號(AD SCLK)、數(shù)據(jù)方向標志(AD DIR)；3個TLP112光電隔離器件(U33、U41、U42)的輸入端分別連接在單片機(6)的31、4、5腳，對應的輸出端分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)中AD7712芯片的4、20、19腳，分別傳送單片機(6)向AD7712芯片發(fā)出的片選信號(AD A0)、接收數(shù)據(jù)標志(ADRFS)、發(fā)送數(shù)據(jù)標志(AD TFS)；1個TLP112光電隔離器件(U30)的輸入端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4中74HC125芯片的6腳，輸出端連接在單片機(6)的7腳，傳送模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)向單片機(6)發(fā)送的數(shù)據(jù)(DOUT)；1個TLP112光電隔離器件(U40)的輸入端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)中AD7712芯片的21腳，輸出端連接在單片機(6)的4腳，傳送模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)向單片機(6)發(fā)送的模數(shù)轉(zhuǎn)化結(jié)束標志(AD DRDY)；所述單片機(6)由一個AT89C51-PLCC單片機芯片和一個74HC373緩存器芯片組成，AT89C51-PLCC單片機芯片在向雙端口RAM(7)發(fā)送地址信號時，從P0.0至P0.7端將0-7位地址信號(MA0-MA7)送至74HC373緩存器芯片的D0至D7端，再由74HC373緩存器芯片U7的Q0至Q7端提供給雙端口RAM(7)，而8-9位地址信號(MA8-MA9)則直接由AT89C51-PLCC單片機芯片的P2.0、P2.1端提供給雙端口RAM(7)；輸出地址信號(MA0-MA9)后，AT89C51-PLCC單片機芯片從P0.0至P0.7端與雙端口RAM(7)交換數(shù)據(jù)(AD0-AD7)；AT89C51-PLCC單片機芯片的33腳向74HC373緩存器芯片的11腳發(fā)出清零指令；AT89C51-PLCC單片機芯片的18、19、31腳分別向雙端口RAM(7)發(fā)出寫指令(MCU WR)、讀指令(MCU RD)和片選信號(CS DPRAM)；所述雙端口RAM(7)為一個CY7C131/141-PLCC芯片，它從D0L至D7L端連接計算機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(SLOT4 D0-SLOT4 D7)，從A0L至A5L端連接計算機控制系統(tǒng)地址總線0-5位(SLOT A0-SLOT A5)，從1腳接收系統(tǒng)片選指令(CS SLOT4)，從2腳接收系統(tǒng)寫指令(SLOT WR)，從6腳接收系統(tǒng)讀指令(SLOT OE)；從D0R至D7R端與單片機(6)P0.0至P0.7端交換數(shù)據(jù)(AD0-AD7)，從A0R至A9R端接收單片機(6)發(fā)出的地址信號(MA0-MA9)，分別從46、50、51腳接收單片機(6)發(fā)出的讀指令(MCU RD)、寫指令(MCU WR)和片選信號(CS DPRAM)。
專利摘要模擬量輸入板卡涉及一種插接在計算機自動控制系統(tǒng)中的信號輸入部件。其目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小型化的模擬量輸入板卡。其組成為模擬開關(1、2)，差分運算放大器(3)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)，光電隔離電路(5)，單片機(6)，雙端口RAM(7)。在單片機(6)控制下，多路模擬量輸入中的一對信號被模擬開關(1、2)接入，經(jīng)差分運算、模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電隔離，被單片機(6)寫入雙端口RAM(7)，再被計算機控制系統(tǒng)總線所讀取。本實用新型電路和接口簡單，成本低，體積小，可靠性高。
文檔編號G06F3/00GK2729788SQ200420093389
公開日2005年9月28日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者臧奎 申請人:北京碩人時代科技有限公司