一种多路数字量输入输出装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种多路数字量输入输出装置，包括：用于控制数字量输入输出的微处理器；输入端光电隔离模块；至少两路数字量输入电路，该数字量输入电路通过所述输入端光电隔离模块与所述微处理器连接；与所述微处理器连接，用于使所述微处理器复位的看门狗复位电路。本实用新型中，输入端光电隔离模块将干扰源和易受干扰的部分隔离开来，从而维持数据的完整性并保护互连设备。看门狗复位电路，一旦微处理器运行出现故障，就强制对微处理器进行硬件复位，使其重新处于可控状态。因此，本实用新型使用的稳定性以及数据输出输入的正确性都进一步提高，并且价格可控，有利于工业化推广利用。
【专利说明】一种多路数字量输入输出装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数字量输入输出设备领域，具体涉及一种多路数字量输入输出装置。
【背景技术】
[0002]随着自动化程度的不断提高，越来越多的领域采用自动化控制来进行本领域的工业控制。数据采集，是指从传感器或其他待测设备等模拟量或数字量被检测单元自动采集信息的过程。在绝大多数工业自动化控制中都不可避免地会涉及数字量采集的问题，数字量信号采样的准确可靠性对于整个测控系统能否正常稳定可靠地工作，起着重要的作用。当前，数字量信号采集电路的发展重点基本上集中在提高采集精度，增强抗干扰能力，降低功耗以及防腐蚀、冲击、震动等方面。
[0003]在实际的MCU (微控制单元)应用系统中，由于常常会受到来自外界的某些干扰，有可能造成程序跑飞而进入死循环，从而导致整个系统的陷入停滞状态并且不会自动恢复到可控的工作状态。指令技术、软件陷阱技术不能使失控的程序摆脱“死循环”的困境，这时系统完全瘫痪。如果操作者在场，就可以按下人工复位安钮，强制系统复位。但操作者往往不可能一直监视着系统，也往往是在引起不良后果之后才进行人工复位。
[0004]申请公布号为CN102467106A (申请号为201010544492.2)的中国发明专利申请公开了一种PLC数字量输入控制装置及其控制方法，该装置包括可编辑逻辑控制器PLC数字量输入处理模块和至少一路数字量输入控制电路，所述PLC数字量输入处理模块与所述数字量输入控制电路相连接，其中，所述数字量输入控制电路包括第一数字量输入电路和第二数字量输入电路，所述第一数字量输入电路和第二数字量输入电路接受同一输入端输入的数字量，并对所述数字量进行控制输出；所述PLC数字量输入处理模块包括至少一个输入故障检测模块，用于接收所述第一数字量输入电路和第二数字量输入电路控制输出的数字量信号，并检测所述数字量输入控制电路是否出现故障，当检测结果为是时，设置故障状态告警信息。当其中一路输入电路发生故障生效时，还有另外一路输入电路保证数字量的正常输入，可有效解决现有技术中数字量输入的可靠性问题。但是，当遇到异常情况，造成死机时，PLC无法进行自动复位，无法使PLC重新正常工作。
[0005]申请公布号为CN103064318A (申请号为201310030565.X)的中国发明专利申请公开了 一种自检式数字量采集器，包括:微处理器、USB接口供电电路、数字量输入接口和自检测电路，所述的数字量输入接口依次通过一个滤波电路、一个缓冲电路连接到微处理器，USB接口供电电路包括USB转换模块，USB转换模块一端连接到微处理器，另一端通过USB接口连接外端，所述的自检测电路的输入端连接到微处理器，输出端通过一个单向导通电路连接到数字量输入接口。虽然该技术方案能够通过自检测模块迅速地检测出数字量输入端出现的故障，加快了维修速度，但是出现故障无法自动复位，无法自动重启使采集器重新正常工作。实用新型内容
[0006]本实用新型提供了一种多路数字量输入输出装置，输入端光电隔离模块，将干扰源和易受干扰的部分隔离开来，看门狗复位电路，一旦微处理器运行出现故障，会对强制对微处理器进行硬件复位，使整个多路数字量输入输出装置重新处于可控状态。
[0007]—种多路数字量输入输出装置，包括:
[0008]用于控制数字量输入输出的微处理器；
[0009]输入端光电隔离模块；
[0010]至少两路数字量输入电路，该数字量输入电路通过所述输入端光电隔离模块与所述微处理器连接；
[0011]与所述微处理器连接，用于使所述微处理器复位的看门狗复位电路。
[0012]本实用新型中，输入端光电隔离模块，将干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使至少两路数字量输入电路与微处理器仅保持信号联系，避免工业应用环境中的瞬变脉冲影响，从而维持数据的完整性并保护互连设备。输入端光电隔离模块的主要优点是:信号单向传输，完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。看门狗复位电路，一旦微处理器运行出现故障，就强制对微处理器进行硬件复位，使整个多路数字量输入输出装置重新处于可控状态。如遇异常情况致使死机，看门狗复位电路会强制微处理器进行自动复位，使其重新正常工作。
[0013]作为优选，所述微处理器采用嵌入式微功耗智能芯片MSP430 (美国德州仪器)，一种16位具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器，具有处理能力强、运算速度快、超低功耗等优点。
[0014]作为优选，所述至少两路数字量输入电路为8路脉冲信号输入电路，脉冲信号是一种离散信号，波形之间在时间轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性。在实际工业应用中，多种传感器可以提供脉冲信号，如接近开关等，适用性广。并且采用8路，方便扩展和应用。
[0015]作为优选，所述多路数字量输入输出装置，还包括:按键输入模块，所述按键输入模块通过所述输入端光电隔离模块与所述微处理器连接。按键输入模块可根据现场情况和实际需要，向微处理器输入数字量信号。进一步优选，所述按键输入模块包括8路工业按键，方便扩展和应用。
[0016]作为优选，所述微处理器接有数据存储模块，用于存储多个关键参数，防止掉电意外发生，减少不必要损失。进一步优选，所述数据存储模块上接有稳压二极管，当外部电压出现波动或者停电时，稳压二极管迅速截止，通知微处理器对重要数据进行存储，以备电压恢复后重新初始化并恢复数据后运行。
[0017]作为优选，所述微处理器接有通信接口，该通信接口可采用物理接口 RS485，可组网，从而实现与外部设备数据交换，方便扩展和工业控制。
[0018]作为优选，所述微处理器通过输出端光电隔离模块连接有继电器输出模块。该微处理器可以通过继电器控制输出，从而实现工业控制，并且，输出端光电隔离模块，当对外围继电器操作时，可避免大电流对内部电路的冲击，从而维持数据的完整性并保护互连设备。进一步优选，所述继电器输出模块为16路控制输出，通过16路继电器控制输出，对应于8路脉冲信号输入电路和8路工业按键，方便扩展和应用。[0019]所述多路数字量输入输出装置，还包括:电源模块，为各部件供电。
[0020]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:
[0021]本实用新型多路数字量输入输出装置，包括微处理器、输入端光电隔离模块、数字量输入电路以及看门狗复位电路，其中，输入端光电隔离模块将干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使至少两路数字量输入电路与微处理器仅保持信号联系，避免工业应用环境中的瞬变脉冲影响，从而维持数据的完整性并保护互连设备。看门狗复位电路，一旦微处理器运行出现故障，就强制对微处理器进行硬件复位，使整个多路数字量输入输出装置重新处于可控状态。因此，本实用新型多路数字量输入输出装置使用的稳定性以及数据输出输入的正确性都进一步提高，并且价格可控，有利于工业化推广利用，具有广阔的应用前景。
[0022]本实用新型多路数字量输入输出装置，优选技术方案中，还包括按键输入模块、数据存储模块、通信接口、继电器，进一步提高本实用新型的性能以及进一步方便其扩展应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型多路数字量输入输出装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型多路数字量输入输出装置作进一步详细描述。
[0025]如图1所示，为本实用新型多路数字量输入输出装置，包括:用于控制数字量输入输出的微处理器4 ;输入端光电隔离模3 ;数字量输入电路2，数字量输入电路2通过输入端光电隔离模块3与微处理器4连接；与微处理器4连接，用于使微处理器4复位的看门狗复位电路7。微处理器4采用嵌入式微功耗智能芯片MSP430 (美国德州仪器)。数字量输入电路2为8路高速脉冲信号输入电路。多路数字量输入输出装置还包括按键输入模块1，按键输入模块I也通过输入端光电隔离模块3与微处理器4连接。按键输入模块I包括8路工业按键。微处理器4接有数据存储模块5。微处理器4接有通信接口 6，该通信接口 6可采用物理接口 RS485。微处理器4通过输出端光电隔离模块8连接有16路继电器输出模块9。该多路数字量输入输出装置还包括:电源模块，为各部件供电。
[0026]8路高速脉冲信号输入电路采用中断功能，可以快速检测最多8路数字量脉冲信号，速度最高可达到2MHZ，无丢失脉冲。按键输入模块I可最多支持8路按键同时操作，微处理器4检测到按键输入后，实现产量统计、数据传输、报警提示等功能。
[0027]输入端光电隔离模3和输出端光电隔离模块8均主要用来隔离外部按键信号、高速脉冲信号、继电器输出信号与内部微处理器4及相关的外围电路，使其仅保持信号联系，维持数据的完整性并保护互连设备。防止外部大电流冲击造成的多路数字量输入输出装置不稳定，尤其是对外围继电器操作时，大电流对电路的冲击是难免的。
[0028]看门狗复位电路7采用复位芯片MAX706，其复位管脚与微处理器4的复位脚相连，喂狗管脚与微处理器4的一个IO 口连接，微处理器4在正常工作时对MAX706每隔IS进行一次喂狗操作，如遇异常情况致使软死机，复位芯片MAX706会强制微处理器4进行复位，使其重新正常工作。
[0029]数据存储模块5采用18V稳压二极管设计，当外部电压出现波动或者停电时，稳压二极管迅速截止，通知微处理器4对重要数据进行存储，以备电压恢复后重新初始化并恢复数据后运行。
[0030]通信可采用工业通信标准MODBUS总线协议，采用标准的M0DBUSRTU格式。通信接口 6中使用双485芯片，一路用来备用，另一路可与外部设备构成自动控制系统，可通信控制继电器输出模块的通断，从而达到同时控制外部一个或多个设备的目的。
[0031]16路继电器输出模块9等集成在一块电路板上，自带JTAG烧写口，可方便对电路板进行烧写操作。
[0032]以上所述的【具体实施方式】对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多路数字量输入输出装置，其特征在于，包括: 用于控制数字量输入输出的微处理器； 输入端光电隔离模块； 至少两路数字量输入电路，该数字量输入电路通过所述输入端光电隔离模块与所述微处理器连接； 与所述微处理器连接，用于使所述微处理器复位的看门狗复位电路。
2.根据权利要求1所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述至少两路数字量输入电路为8路脉冲信号输入电路。
3.根据权利要求1所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，还包括:按键输入模块，所述按键输入模块通过所述输入端光电隔离模块与所述微处理器连接。
4.根据权利要求3所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述按键输入模块包括8路工业按键。
5.根据权利要求1所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述微处理器接有数据存储模块。
6.根据权利要求5所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述数据存储模块上接有稳压二极管。
7.根据权利要求1所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述微处理器接有通信接口。
8.根据权利要求1所述的多路数字量输入输出装置，其特征在于，所述微处理器通过输出端光电隔离模块连接有继电器输出模块。
【文档编号】G05B19/04GK203587997SQ201320617075
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】郑东, 何智剑, 肖若发, 周卢 申请人:杭州开源电脑技术有限公司