专利名称：一种码分多址法扩展模拟量输入通道的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算数据检测技术，尤其涉及一种码分多址法扩展模拟量输入通道的 电路。
背景技术：
模拟量检测输入通道在微机检测系统中是至关重要的外设部分，一般指比较微弱 的电压信号或电流信号，经过外部电路的信号整理和转换将这些信号接入到单片机提供的 模拟量检测通道以进行检测。但是一般单片机直接提供的模拟量检测通道数量往往较少， 不足以满足实际检测的需要。所以在外电路扩展系统的模拟量检测通道在一般检测条件下 都是十分必要的。现在通常采用的解决方案是通过增加专用的模拟量信号检测模块或辅助 系统来实现增加系统模拟量检测能力和容量。额外增加的专用模块或辅助系统通过通讯或 编码的形式将检测到的信息反馈给主检测系统。这种解决方案存在以下问题1、额外增加辅助检测系统大大增加了整个检测系统的的体积和构架复杂程度。2、额外辅助检测系统与主检测系统之间通讯或编码需要协议、时序、编码等诸多 条件制定，编程复杂，而且维护困难，灵活性很低。3、额外引入的辅助检测系统检测速度较低，再加上通讯、编码所占用的时间，最后 主检测系统得到模拟量检测结果往往需要较长时间，远远慢于主检测系统的单片机时序， 使系统等待时间过长，响应缓慢。当需要检测的模拟量较多，引入几个辅助检测系统时，这 种响应缓慢的现象更加明显，在实时性要求较高的场合会造成较严重的问题。4、由于增加了额外的辅助检测系统，特别是当模拟检测量比较多需要引入几个辅 助检测系统来满足检测要求时，将导致整个检测系统功耗大大增加，系统很难做到用简单 移动电源或电池供电，使系统应用场合和范围受到限制。5、辅助检测系统的引入增加了整个检测系统建立的成本，尤其是当需要检测的模 拟量信号比较多，需要引入若干个辅助检测系统时，建立成本增加更加严重。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种使单独的单片机为核心的 微机检测系统也可以检测数量远多于单片机所提供的模拟量输入通道数量的模拟量，响应 速度大大提高，而且消耗较低的功耗和使用成本较低的码分多址法扩展模拟量输入通道的 电路。本发明的目的是这样现的一种码分多址法扩展模拟量输入通道的电路，包括单 个多路模拟开关芯片，在多路模拟开关芯片的每路信号输入端通过一个由阻容元件和运算 放大器组成的射随滤波电路连接到模拟量信号输入，地址控制总线形成地址编码选通模拟 量检测输入通道，选通通道的信号经由输出端直接送到单片机的模量信号输入脚进行检 测。为了更好地实现本发明的目的，所述码分多址法扩展模拟量输入通道的电路由多个单级扩展电路并列，各个并列扩展电路的输出端接到下一级扩展电路的各个输入端。为了更好地实现本发明的目的，所述多级码分多址法扩展模拟量输入通道的电路 由多个单级扩展电路串列，每一级扩展电路的输出端接至下一级扩展电路的输入端。采用本发明的方案，全部扩展电路可以制作在一块电路板上，与单片机微机检测 系统可以高度集成，大大降低了整个检测系统的体积和构架复杂程度；仅通过简单的码分 多址方式使单片机得以直接检测每一路模拟量输入通道，省去了复杂的通讯要求，编程简 单，维护容易；整个电路完全由硬件连接，系统响应速度完全取决于硬件建立速度，检测系 统检测模拟量输入的响应速度将大大提高，即使在实时性要求比较高的环境下也可以满足 要求；由于只运用了一些无源电子器件和低功耗电子芯片，所以不会带来大功耗的问题； 可以使用移动电源供电，使整个系统应用更加灵活，适应场合更多；电路实现简单，使整个 检测系统扩展成本大大降低。
图1为本发明实施例的单级扩展电路原理图；图2为本发明实施例的并列扩展电路原理图；图3为本发明实施例的串列扩展电路原理图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例硬件电路的核心元件采用CD4067芯片，利用它的多路选通功能，实 现硬件地址译码目的。在⑶4067的每路信号输入端通过一个由阻容元件和运算放大器组 成的射随滤波电路连接到模拟量信号输入。为了实现更多模拟量检测输入通道的扩展，该 电路设计为单片或多片CD4067级联工作的方式，这包括单片4067扩展电路、多片4067并 联扩展方式和多片4067串联扩展方式。参看图1。在单级扩展电路中，A1-A4是4位地址控制总线，用于产生地址编码以 分别选通不通的模拟量检测输入通道。Input-I到Input-16分别是1到16路模拟量检测 输入通道，这些通道在A1-A4地址控制编码情况下每次只能有一个通道被选通，选通通道 的信号将经由输出端CPU直接送到单片机的模量信号输入脚进行检测。参看图2。在并列扩展电路中，每一片4067附近所接的电路与单级4067扩展电路 原理完全相同。本电路特点在于多个单片4067扩展电路并列，将每个电路的输出端作为下 一级4067扩展电路的输入端供选择提供给单片机。第二级4067可以完全接受第一级4067 的输入，也可以用部分引脚直接通过射随滤波电路接通外部模拟量信号。通过地址控制总 线形成地址编码可以简单的选择任意一级的任意一片4067的任意一个模拟量输入端与单 片检测端口相连接进行检测。参看图3。在串列扩展电路中，每一片4067附近所接的电路与单片4067扩展电路 原理完全相同。本电路特点在于每一级4067输入端除正常通过射随滤波电路接入模拟量输入信号之外，还通过一个输入端接收上一级4067扩展电路的输出，然后本级的输出接到 下一级4067的一个输入引脚上。最末一级4067输出送给单片机检测通道。本电路可以根 据实际需要和情况进行更多扩展。通过地址控制总线形成地址编码可以简单的选择任意一 级的任意一片4067的任意一个模拟量输入端与单片检测端口相连接进行检测。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
1.一种码分多址法扩展模拟量输入通道的电路，包括单个多路模拟开关芯片，在多路 模拟开关芯片的每路信号输入端通过一个由阻容元件和运算放大器组成的射随滤波电路 连接到模拟量信号输入，地址控制总线形成地址编码选通模拟量检测输入通道，选通通道 的信号经由输出端直接送到单片机的模量信号输入脚进行检测。
2.根据权利要求1所述的码分多址法扩展模拟量输入通道的电路，其特征在于多个单 级扩展电路并列，各个并列扩展电路的输出端接到下一级扩展电路的各个输入端。
3.根据权利要求1所述的码分多址法扩展模拟量输入通道的电路，其特征在于多个单 级扩展电路串列，每一级扩展电路的输出端接至下一级扩展电路的输入端。
全文摘要
本发明的码分多址法扩展模拟量输入通道的电路，包括单个多路模拟开关芯片，在多路模拟开关芯片的每路信号输入端通过一个由阻容元件和运算放大器组成的射随滤波电路连接到模拟量信号输入，地址控制总线形成地址编码选通模拟量检测输入通道，选通通道的信号经由输出端直接送到单片机的模量信号输入脚进行检测。可以单级使用，也可以多个单级并列或串列。检测数量远多于单片机所提供的模拟量输入通道数量的模拟量，响应速度大大提高，而且消耗较低的功耗和使用成本较低。
文档编号G05B19/042GK102096385SQ20101059132
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者付学光, 姚鲲鹏, 庞鹏鹏, 梁刚, 王昌东, 蔡志伟, 韩树明, 魏春光 申请人:中国北车集团大连机车车辆有限公司