专利名称：一种嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板的制作方法
技术领域：
本发明属于电子电路和印刷电路板设计技术领域，涉及一种用于大型复杂系统中PC总线的，特别是PC104总线的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板。
背景技术：
目前，在电路系统的电压状态量检测技术中，对于电压状态量的检测一般采用光电隔离型检测技术，该技术一般具有状态信号输入电路、状态信号调理电路、光电隔离芯片、数据信号读取电路。但是，由于标准的PC104模板体积小，光电隔离型电压状态量检测电路板的检测通道一般不超过16个，仅能实现对外部信号检测的功能，不能够进行自检，且可检测的状态信号范围一般仅为0～12伏，这种检测状况，远不能够满足大型复杂系统的多通道的光隔离检测要求。
发明内容
针对目前嵌入式系统电压状态量光电隔离型检测电路板存在的集成度低，检测通道少，状态电压检测的范围窄，不具备自检功能的缺陷，本实用新型的目的在于为嵌入式系统电压状态量光电隔离型检测电路板中引入可编程逻辑器件CPLD，将分离元器件的功能通过软件编程来实现，以提高系统集程度，适用大型复杂系统状态检测，实现多通道电压状态量的检测，扩大电压状态量检测电压的范围，并实现系统的自我检测和过载保护功能。
现将本实用新型技术解决方案叙述如下本实用新型嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，基于PC总线进行设计，以可编程逻辑器件(CPLD)EMP7128SQC为核心，对电压状态量实施光电隔离检测，在标准的PC104模板上采用CPLD芯片将分立元器件的功能通过软件编程实现，具有状态信号接口电路、状态信号调理电路、光电隔离芯片、数据信号读取电路，其特征在于所述的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板中采用两个复杂可编程芯片CPLD1和CPLD2；CPLD2与PC104总线连接；CPLD1与信号调理电路连接；所述的光电隔离芯片包括控制码光隔输出芯片和检测信号光隔输入芯片；CPLD1和CPLD2之间由控制码光隔输出芯片和检测信号光隔输入芯片连接；PC总线的2根地址信号线接CPLD2的地址译码器，6根地址信号线接CPLD2的地址译码比较器；PC总线的写控制信号端和读控制信号端分别接数据驱动1和数据驱动2；数据驱动1和数据驱动2分别与控制码光隔输出芯片和检测信号光隔离输入芯片相接；CPLD1在8路控制信号的控制下工作；控制码光隔输出芯片的8位控制信号中的3路控制信号连接CPLD1的译码器产生6个测试通道的选通，3路控制信号连接另一译码器产生6个自检测通道的选通，1路控制信号连接自检控制端，1路控制信号连接自检输入端，CPLD1产生的的测试信号和自检测信号通过数据线D0、D7接检测信号光隔输入芯片；PC总线内部和外部具有可在电路发生电源短路的情况下自动切断对CPLD2供电的过载自保护电路。
本实用新型系统的工作原理如下PC总线中的控制线信号、地址线信号和数据线信号连接到CPLD2芯片，CPLD2在地址波段开关的协助下设置电路板的地址码，在CPLD2内部通过地址译码形成8位控制信号输出和8位数据信号输入。控制信号通过控制码光电隔离输出芯片送给CPLD1，形成对CPLD1工作状态控制，8位控制信号的定义为控制线D7为自检信号控制(0或1信号)，当D7＝1或0时，自检码输入为1或0；控制线D6、D5、D4为自检通道3-8译码，当电路板处于测试状态时，D6、D5、D4的译码输出使6个自检通道控制信号无效，当电路板处于自检测状态时，D6、D5、D4译码输出选通1～6的自检测通道中的一个通道进行自检测；控制线D3为自检使能信号，D3＝0时电路板处于自检测状态，输入信号被隔离，D3＝1时电路板处于测试状态，输入信号允许进入数据总线；控制线D2、D1、D0为测试通道3-8译码，当电路板自检测或者测试时需要选通相应的通道，使该通道的数据可以送到数据线D7-D0上。
本实用新型嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，可提高系统集成度，实现48个电压状态量的光电隔离型检测，扩大状态量检测电压的范围到0伏至36伏，同时该电路板还具有自我检测功能和负载过载自保护功能，可以很好的适用于大型复杂系统的状态监测。
图1嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板原理框图图2嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板原理图图3实施例电路板工作流程图由图2可知，当电路板处于自检测状态时，D3使隔离/驱动芯片处于隔离状态，这样就实现了外部输入信号和内部数据线之间的信号隔离，通过选通相应的数据通道和自检测通道，使得由控制线的D7产生设定的输入信号(1或0)送到数据总线上。PC104总线通过比较设定输入和实际输入两个数据的一致性来判断电路是否发生了故障。当电路板处于测试状态时，控制线D6、D5、D4译码使6个自检通道控制信号都无效，实现自检测控制码设定的状态信号与数据信号的隔离，控制线D2、D1、D0译码依次选通6个测试通道，使状态信号分时传送到数据线。由此，CPLD1芯片中电路采用了48路状态量信号分成6个8路信号，并且公用同一个数据线分时进行传输的设计方法，大大减少了系统的硬件开销，使得电路在复杂程度上得到最大程度的简化，不但实现了48路状态量信号的检测，而且还实现了电路板的自我功能检测。
图1、2中，实现过载保护的方法是在电源电路上串联过载保险丝，当电路内部由PC104总线供电的电路发生意外短路情况时，如果负载电路超过1安培，过载保险自动断开总线供电电路。为实现对外部状态信号的隔离检测，需要一个与外部状态信号共地连接的+5V电源给CPLD芯片供电，当由外部电源供电的电路发生意外短路情况时，如果负载电流超过1安培，过载保险自动断开供电。
具体实施方式
应用例对某控制设备进行在线状态监测。该电路板直接连接到标准接口的PC104计算机主板上构成测试系统，被检测信号直接连接到电路板外部检测接口。首先设置通过波段开关的上下波动调节电路板在系统中基地址码。在PC104计算机系统采用TC语言编程。
测试开始(见图3)，用户首先选择电路板的工作状态，并输入相应的控制码，若进入自检测状态，则由CPLD2经过控制码光隔输出芯片分时向CPLD1中的通道1～6输出自检测控制码，并由CPLD2经过检测信号光隔输入芯片读取各个通道的测试结果，判断测试结果是否与设定输入一致，若否，则相应通道发生故障，若是，则通道自检正常。
如进入测试状态，由CPLD2经过控制码光隔输出芯片分时向CPLD1中的通道1～6输出测试控制码，并由CPLD2经过检测信号光隔输入芯片读取各个通道的测试结果。电路板技术参数为48个状态量检测通道，所有通道共地连接；每个通道负载阻抗大于7.5兆欧；被检测状态电压范围为0V～36V；负载电流大于1安培断电自保护。
权利要求1.一种嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，具有状态信号接口电路、状态信号调理电路、光电隔离芯片、数据信号读取电路，其特征在于所述的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板中采用两个复杂可编程芯片CPLD1和CPLD2；CPLD2与PC104总线连接；CPLD1与信号调理电路连接；所述的光电隔离芯片包括控制码光隔输出芯片和检测信号光隔输入芯片；CPLD1和CPLD2之间由控制码光隔输出芯片和检测信号光隔输入芯片连接。
2.根据权利要求1所述的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，其特征在于PC总线的2根地址信号线接CPLD2的地址译码器，6根地址信号线接CPLD2的地址译码比较器；PC总线的写控制信号端和读控制信号端分别接数据驱动1和数据驱动2；数据驱动1和数据驱动2分别与控制码光隔输出芯片和检测信号光隔离输入芯片相接。
3.根据权利要求1所述的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，其特征在于控制码光隔输出芯片中8位控制信号中的3路控制信号连接CPLD1的译码器产生6个测试通道的选通，3路控制信号连接另一译码器产生6个自检测通道的选通，1路控制信号连接自检控制端，1路控制信号连接自检输入端，CPLD1产生的的测试信号和自检测信号通过数据线D0、D7接检测信号光隔输入芯片。
4.根据权利要求1所述的嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板，其特征在于PC总线对电路板供电通路上连接过载自保护电路。
专利摘要本实用新型涉及一种用于大型复杂系统的PC总线嵌入式电压状态量光电隔离型检测电路板。具有接口、调理、光电隔离和信号读取，特征是采用两个复杂可编程芯片分别实现对PC总线的地址译码和控制协调、对状态信号的分组检测和自检测；芯片之间通过光电隔离芯片实现信号线的连接。本电路板可提高系统集成度，实现多通道电压状态量的光电隔离型检测，扩大信号检测的范围，还具有自检测和过载自保护功能，特别适用于大型复杂系统。
文档编号G01R31/28GK2777562SQ20042004140
公开日2006年5月3日 申请日期2004年1月5日 优先权日2004年1月5日
发明者胡昌华, 何华锋, 李爱华, 慕晓冬, 代延民, 张伟 申请人:第二炮兵工程学院对外技术服务部