一种用ad通道实现开关量通用采集的电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，包括箝位二极管、电阻和电容，所述箝位二极管包括箝位二极管D1和D2；所述电阻包括电阻R450、R453、R522和R562；所述电容包括电容C233；所述电阻R450与所述电容C233并联后和所述箝位二极管D1并联；所述电阻R453与所述箝位二极管D2并联；所述箝位二极管D1的阴极分别所述箝位二极管D2的阳极、所述电阻R562的一端以及所述电阻R522的一端连接。这种电路可实现车辆开关量信号的通用采集和断路故障判断。
【专利说明】—种用AD通道实现开关量通用采集的电路
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种电路，具体讲涉及一种用AD通道实现车辆开关量通用采集的电路。
【背景技术】
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[0002]车辆信息化、数字化程度的逐渐提升的客观现实，折射出电气系统中各种电子控制单元的不断增加。而对车辆内部各种形式的信号采集就成为控制单元实现车辆自动化控制的基础。这些信号包括电压、电流、电阻、脉冲等模拟信号以及由高低电平表示的开关量信号。
[0003]现有的单片机硬件电路一般由I/O通道采集开关量信号，为了适应单片机I/O 口所能接收的电压信号，采集高、低电压信号还需要不同的电压调理电路来调理，因此成本较高，操作不便；
[0004]现有的调理电路一方面不能实现高、低电平的通用化采集，另一方面，当输入信号为空时，其不具备故障判断功能。
[0005]为解决上述问题，需要提供一种新的开关量采集电路，用于实现开关量的通用采集和故障判断。
【发明内容】
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[0006]为了克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种用AD通道实现开关量通用采集的电路。
[0007]本发明提供的技术方案是:一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，包括箝位二极管、电阻和电容，其改进之处在于:所述箝位二极管包括箝位二极管D1和D2 ;所述电阻包括电阻R450、R453、R522和R562 ;所述电容包括电容C233 ；
[0008]所述电阻R450与所述电容C233并联后和所述箝位二极管D1并联；所述电阻R453与所述箝位二极管D2并联；
[0009]所述箝位二极管D1的阴极分别所述箝位二极管D2的阳极、所述电阻R562的一端以及所述电阻R522的一端连接。
[0010]优选的，所述电阻R562的另一端为开关量信号的输入端。
[0011]优选的，所述电阻R522的另一端为与单片机相连的开关量信号输出端。
[0012]优选的，所述箝位二极管D1的阳极接地，所述箝位二极管D2的阴极接+5V电源。
[0013]进一步，所述单片机根据采集到的电压值U确定所述开关量的输入状态。
[0014]进一步，所述单片机采用如下方法判定所述开关量的输入状态:
[0015]1)，当采集到的电压U值大于或等于3.7V时，判定开关量输入电压为高电平；
[0016]2)，当采集到的电压U值等于2.5V时，判定为断路故障；
[0017]3)，当采集到的电压U值小于或等于1.5V时，判定开关量输入电压为低电平；
[0018]4)，当采集到的电压U值小于3.7V且大于2.5V或采集到的电压值U大于1.5V且小于2.5V时，判定开关量输入信号为被禁止输入的信号。
[0019]与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进行:
[0020](1)本发明采用AD通道实现开关量采集的通用电路，既不需要对电压信号进行复杂调理，又实现了宽范围的高电平、低电平开关量的通用采集；
[0021 ] (2)在未采集到电压信号情况下通过判断采集到的电压值可以判断输入脚是否悬空，具有故障诊断功能；
[0022](3)本发明大大降低了采集电路设计的复杂性，增强了设计的可靠性，提高了硬件平台对不同设计输入的适应性，节省了接口电路改动的成本。
【专利附图】
【附图说明】
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[0023]图1为本发明提供的开关量通用采集电路；
[0024]图2为开关量输入电压W彡7.15V时图1的等效电路；
[0025]图3为开关量输入电压W ^ -2.15V时图1的等效电路；
[0026]图4为开关量输入电压-2.15V < ff < 7.15V时图1的等效电路。
【具体实施方式】
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[0027]为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
[0028]本发明提供的开关量通用采集电路图如图1所示:
[0029]箝位二极管D1和D2具有电压箝位功能，其型号为BAT54S，导通压降为0.3V ；
[0030]电阻R450的阻值为100K Ω，电阻R453的阻值为100K Ω，电阻R522的阻值为10ΚΩ，电阻R562的阻值为33ΚΩ，额定功率为0.5W ;箝位二极管D1的阳极接地，箝位二极管D2的阴极接+5V电源。
[0031]通过该采集电路可将车辆开关量的电压输入采样点电压值保持在单片机AD引脚所能承受的(-0.3-5.3V)电压范围内。
[0032]10ΚΩ的电阻R522可对输出电流进行限制，防止过大电流对单片机造成损伤。由于单片机的输入阻抗非常高，因此电阻R522两端的电压基本相等。
[0033]电阻R562的额定功率为0.5W，能够有效防止开关量输入电压过大时烧坏电阻。
[0034]采集电路的输出电压范围可通过如下方法确定:
[0035]设定两个二极管中间电位点处电压也即AD采样通道电压为U，开关量输入电压为I
[0036](1)当开关量输入电压W彡7.15V时，右侧箝位二极管导通，左侧钳位二极管不导通，等效电路图如图2所示，电流流向如箭头指向；此时AD采样通道电压U被钳位在5.3V ；
[0037](2)当开关量输入电压-2.15V时，左侧箝位二极管导通，右侧箝位二极管不导通，等效电路图如图3所示，电流流向如箭头指向，此时AD采样通道电压U被箝位在-0.3V ；
[0038](3)当开关量输入电压-2.15V<ff<7.15V时，左右两侧箝位二极管均不导通，等效电路如图4所示，AD采样通道电压U可根据基尔霍夫电流定律计算得到，如公式⑴:
W-U U-5 U…
[0039]-=-+--(1)
R562 K451 /?45()
[0040](4)当开关量输入引脚悬空时，电路等效为电阻R453和电阻R450串联分压，AD采样通道电压U为2.5V。
[0041]实际车辆中开关量电压一般为0V或24V输入，AD采样点电压值U对应的采样电压为0.99V和5.3V，均满足单片机的电压输入要求和逻辑判断要求。
[0042]单片机接收AD采样通道电压U，根据电压U确定开关量输入的状态:
[0043]1)，当采集到的电压U大于或等于3.7V时，判定开关量输入电压为高电平；
[0044]2)，当采集到的电压U等于2.5V时，判定为断路故障；
[0045]3)，当采集到的电压U小于或等于1.5V时，判定开关量输入电压为低电平；
[0046]4)，当采集到的电压U小于3.7V且大于2.5V或采集到的电压U大于1.5V且小于2.5V时，判定开关量输入信号为被禁止输入的信号。
[0047]以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，包括箝位二极管、电阻和电容，其特征在于:所述箝位二极管包括箝位二极管Dl和D2 ;所述电阻包括电阻R450、R453、R522和R562 ;所述电容包括电容C233 ； 所述电阻R450与所述电容C233并联后和所述箝位二极管Dl并联；所述电阻R453与所述箝位二极管D2并联； 所述箝位二极管Dl的阴极分别所述箝位二极管D2的阳极、所述电阻R562的一端以及所述电阻R522的一端连接。
2.如权利要求1所述的一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，其特征在于: 所述电阻R562的另一端为开关量信号的输入端。
3.如权利要求1所述的一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，其特征在于: 所述电阻R522的另一端为与单片机相连的开关量信号输出端。
4.如权利要求1所述的一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，其特征在于: 所述箝位二极管Dl的阳极接地，所述箝位二极管D2的阴极接+5V电源。
5.如权利要求3所述的一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，其特征在于: 所述单片机根据采集到的电压值U确定所述开关量的输入状态。
6.如权利要求5所述的一种用AD通道实现开关量通用采集的电路，其特征在于: 所述单片机采用如下方法判定所述开关量的输入状态: .1)，当采集到的电压U值大于或等于3.7V时，判定开关量输入电压为高电平； .2)，当采集到的电压U值等于2.5V时，判定为断路故障； .3)，当采集到的电压U值小于或等于1.5V时，判定开关量输入电压为低电平； .4)，当采集到的电压U值小于3.7V且大于2.5V或采集到的电压值U大于1.5V且小于2.5V时，判定开关量输入信号为被禁止输入的信号。
【文档编号】H03K19/0175GK104270136SQ201410489710
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】倪永亮, 王美靖, 李艳明, 张玉海, 刘新权, 王道灿, 乔凤普, 蒋任君, 李怡麒, 吴婷婷 申请人:中国北方车辆研究所