信号采集装置、方法、充电设备、车载控制设备及电动汽车与流程

本发明涉及信号采集领域，具体而言，主要涉及一种精确高的信号采集装置，具有该信号采集装置的充电设备、车载控制设备及电动汽车，信号采集方法、计算机设备及计算机存储介质。

背景技术：

随着科技水平的不断提高，电子设备越来越多进入生活，电子设备的应用中，涉及大量电信号的接收和传输，电子设备内的元件相互传输电信号以实现数据的传递，进而实现电子设备的控制动作。电信号的传递对电子设备实现功能起到重要的作用，因此，对电信号的采集成为了越来越被关注的课题。

目前的电子设备中，对可变信号的采集的常规做法为，通过多路采集单元进行采集，这样造成采集电路复杂，功耗增大，采集效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、精确度高的信号采集装置，具有该信号采集装置的充电设备、车载控制设备及电动汽车，以及信号采集装置、计算机设备及计算机存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，一种信号采集装置，包括：

滤波电路，用于接收待采集信号，并对所述待采集信号进行滤波处理以生成滤波信号；

放大电路，用于接收所述滤波信号，并根据所述滤波信号生成采集信号；以及，

模数转换电路，用于接收所述采集信号，对所述采集信号进行模数转换，并输出转换的数字采集信号。

第二方面，一种充电设备，包括根据第一方面所述的信号采集装置，所述信号采集装置的转换输出端vout3用于向电动汽车输出所述数字采集信号。

第三方面，一种车载控制设备，包括根据第一方面所述的信号采集装置，所述信号采集装置的滤波输入端vin1用于接收充电设备的所述待采集信号。

第四方面，一种电动汽车，包括根据第一方面所述的信号采集装置，所述信号采集装置的滤波输入端vin1用于接收充电设备的所述待采集信号。

第五方面，一种信号采集方法，包括：

接收待采集信号，并对所述待采集信号进行滤波处理以生产滤波信号；

根据所述滤波信号生成采集信号；以及，

对所述采集信号进行模数转换，并输出转换的数字采集信号。

第六方面，一种计算机设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；以及，

处理器，用于执行所述计算机程序从而完成第五方面所述的信号采集方法。

第七方面，一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现第五方面所述的信号采集方法。

本发明的有益效果：

本发明的提供的信号采集装置及信号采集方法，依次通过滤波电路滤波处理，放大电路运算处理以及模数转换电路模数转换，使得输入的待采集信号转换为能够被识别的数字采集信号，结构简单，采集精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1为本发明一较佳实施例的信号采集装置的结构框示意图；

图2为图1中信号采集装置的电路结构示意图；

图3为本发明另一实施例的信号采集方法的流程示意图；

图4为图3中滤波处理步骤的流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“a或/和b”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，例如，可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

本发明实施例提供一种信号采集装置100，所述信号采集装置100应用于充电过程中对控制引导cp信号的采集，充电设备向电动汽车的充电过程中，充电设备通过发送不同的cp信号实现不同的控制引导，例如，发出+12v电平的cp信号，表示电动汽车未连接充电设备；发出+9v电平的cp信号，表示充电设备的充电线缆与电动汽车连接；发出+6v电平的cp信号，表示充电设备的充电线缆已经接通电动汽车且充电准备就绪，等等。

所述信号采集装置100采集充电设备输出的待采集信号后，处理生成数字采集信号后传输给电动汽车，可以理解，所述信号采集装置100可以设置于充电设备的输出端，对充电设备的信号处理后输出给电动汽车，或者设置于电动汽车的输入端或者电动汽车上车载控制设备的输入端，接收充电设备的待采集信号，并进行处理。

可以理解，在其他实施例中，所述信号采集装置100还能够用于其他设备中，例如测试领域中，采集电子设备的电平信号，进一步进行测试。

请参考图1，示出了本发明一较佳实施例的信号采集装置100的结构框图。

所述信号采集装置100，包括：

滤波电路10，用于接收待采集信号，并对所述待采集信号进行滤波处理以生成滤波信号；

放大电路20，用于接收所述滤波信号，并根据所述滤波信号生成采集信号；以及，

模数转换电路30，用于接收所述采集信号，对所述采集信号进行模数转换，并输出转换的数字采集信号。

本实施例中，所述信号采集装置100，依次通过滤波电路10滤波处理，放大电路20运算处理以及模数转换电路30模数转换，使得输入的待采集信号转换为数字采集信号并输出，数字采集信号相较于待采集信号，信号稳定精度高，并且能够被直接识别，以进行控制。

请参考图2，所述滤波电路10包括信号滤波输入端vin1、滤波输出端vout1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一开关q1、第二开关q2、第一电容c1、第二电容c2，所述滤波输入端vin1用于接收所述待采集信号，所述滤波输出端vout1用于输出所述滤波信号，所述滤波输入端vin1依次通过所述第三电阻r3及所述第一电阻r1接地，所述滤波输入端vin1依次通过所述第三电阻r3及所述第一电容c1接地，所述第一开关q1的控制端通过所述第三电阻r3连接所述滤波输入端vin1，所述第一开关q1的第二端接地，所述第一开关q1的第一端通过依次通过所述第二电阻r2及所述第五电阻r5连接所述滤波输入端vin1，所述第一开关q1的第一端还连接所述第二开关q2的控制端，所述第二开关q2的第一端通过所述第五电阻r5连接所述滤波输入端vin1，所述第二开关q2的第二端通过所述第四电阻r4连接所述滤波输出端vout1，所述第二开关q2的第二端依次通过所述第四电阻r4及第二电容c2接地，所述滤波输出端vout1连接所述放大电路。

本实施例中，所述第一开关q1为三极管，所述第二开关q2为mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,金氧半场效晶体管)。具体地，所述第一开关q1为npn-三极管，所述第二开关q2为n-mosfet。可以理解，在其他实施例中，所述第一开关q1还可以是mos管，具体可以设置为p-mosfet；所述第二开关q2还可以是三极管，具体可以设置为pnp-三极管。

电路工作时，所述滤波输入端vin1接收到cp信号，当cp信号为负电平时，所述第一开关q1的控制端为负电平，所述第一开关q1的第一端及第二端不导通，所述第二开关q2的第一端与第二端也不导通，因此滤波输出端vout1不能输出滤波信号。当cp信号为正电平时，所述第一开关q1的控制端为正电平，所述第一开关q1的控制端与第二端的电压差达到预设值，具体为大于0.7v，所述第一开关q1的第一端与第二端被导通，此时，第五电阻r5及第二开关q2的控制端接地，第二开关q2的控制端与第一端的电压差达到预设值，具体为大于0.3v，使得所述第二开关q2的第一端与第二端导通，此时，cp信号依次通过第五电阻r5、第二开关q2、第四电阻r4传输至滤波输出端vout1。经过上述过程，滤波电路10将cp信号的负电平滤除，生成保留正电平的cp滤波信号。

其中，滤波输入端vin1通过第三电阻r3及所述第一电容c1接地，用于滤除滤波输入端vin1与接地端之间信号的高频噪声，使得所述第一开关q1控制端的电平稳定，而实现准确的开关控制。

所述第二开关q2的第二端通过第四电阻r4及第二电容c2接地，用于滤除输出到滤波输出端vout1的高频噪声。

所述第五电阻r5用于限制输入至第二开关q2控制端的电流，所述第六电阻r6用于限制输入至第一开关q1第一端的电流。

可以理解，在另一实施例中，所述第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一电容c1及第二电容c2可以省略。即，所述滤波电路10中，所述滤波输入端vin1通过所述第一电阻r1接地，所述第一开关q1的控制端连接所述滤波输入端vin1，所述第一开关q1的第二端接地，所述第一开关q1的第一端通过所述第二电阻r2连接所述滤波输入端vin1，所述第一开关q1的第一端还连接所述第二开关q2的控制端，所述第二开关q2的第一端连接所述滤波输入端vin1，所述第二开关q2的第二端连接所述滤波输出端vout1，所述滤波输出端vout1连接所述放大电路。

进一步地，基于前述实施例，所述滤波电路还包括第三电阻r3及第一电容c1，所述滤波输入端vin1依次通过所述第三电阻r3及所述第一电阻r1接地，并且所述滤波输入端vin1依次通过所述第三电阻r3及所述第一电容c1接地。

进一步地，基于前述实施例，所述滤波电路还包括第四电阻r4及第二电容c2，所述第二开关q2的第二端通过所述第四电阻r4连接所述滤波输出端vout1，并且所述第二开关q2的第二端依次通过所述第四电阻r4及所述第二电容c2接地。

进一步地，基于前述实施例，所述滤波电路还包括第五电阻r5，所述滤波输入端vin1通过所述第五电阻r5连接所述第二开关q2的第一端，以及所述滤波输入端vin1依次通过所述第五电阻r5及所述第二电阻r2连接所述第二开关q2的控制端。

进一步地，基于前述实施例，所述滤波电路还包括第六电阻r6，所述第一开关q1的控制端依次通过所述第六电阻r6及所属第一电阻r1接地。

进一步地，基于前述实施例，所述第二开关q2的第一端及第二端分别包括至少两个引脚。本实施例中，所述第二开关q2的第一端及第二端设置为至少两个引脚，能够增大导通的电流限值，提高信号通过效率。具体地，所述第二开关q2的第一端设置为两个引脚，第二端设置为五个引脚。

进一步地，基于前述实施例，所述第一开关q1为三极管或mosfet，所述第二开关q2为三极管或mosfet，所述第一开关q1或第二开关q2的控制端为三极管的基极或者mosfet的栅极，所述第一开关q1或第二开关q2的第一端为三极管的发射极或mosfet的源极，所述第一开关q1或第二开关q2的第三端为三极管的集电极或mosfet的漏极。

所述放大电路20为运算放大电路，用于对输入信号的幅值进行放大运算，使输入信号以一定比例变化，根据不同实际需求，其幅值可以变大、减小，反相变大或减小。

进一步地，所述放大电路20对所述滤波信号的进行放大处理生成所述采集信号，放大处理的放大比例小于1。本实施例中，所述放大电路20通过减小所述滤波信号的幅值，生成幅值较小的采集信号。

进一步地，所述放大电路包括放大输入端vin2、放大输出端vout2、放大器u1、第七电阻r7及第八电阻r8，所述放大输入端vin2用于接收所述滤波信号，所述放大输出端vout2用于输出所述采集信号，所述放大输入端vin2依次通过所述第七电阻r7及所述第八电阻r8接地，所述放大输入端vin2还通过所述第七电阻r7连接所述放大器u1的正相输入管脚inp，所述放大器u1的反相输入管脚inn连接所述放大器u1的输出管脚out，所述输出管脚out连接所述放大输出端vout2，所述放大输出端vout2连接模数转换电路。

本实施例中，所述放大器u1的输出信号v-out等于反相输入信号v-inn且等于正相输入信号v-inp，正相输入信号v-inp通过第七电阻r7及第八电阻r8对放大电路20的输入电压v-vin2进行分压，综上，可以理解，根据实际需要，可以对第八电阻r8及第九电阻r9的阻值进行调整，使得放大电路20对信号进行不同程度的缩小。

进一步地，所述放大电路20还包括第九电阻r9，所述反相输入管脚inn通过第九电阻r9与所述输出管脚out连接，用于限制线路的电流。所述放大电路还包括第十电阻r10，所述输出管脚out通过第十电阻r10连接放大输出端vout2，用于限制线路的电流。

进一步地，所述放大器u1的正电压管脚v+连接第一电源vdd，所述放大器u1的负电压管脚v-接地。

进一步地，所述模数转换电路30包括转换输入端vin3、转换输出端vout3及模数转换芯片u2，所述转换输入端vin3用于接收所述采集信号，所述转换输出端vout3用于输出所述数字采集信号，所述转换输入端vin3连接所述模数转换芯片u2的正电压输入管脚vin+，所述模数转换芯片u2的负电压输入管脚vin-接地，所述模数转换芯片u2的数字输出管脚mdat连接所述转换输出端vout3。

本实施例中，所述模数转换芯片u2的正电压输入管脚vin+与负电压输入管脚vin-的信号输入模拟cp信号的脉冲信号，芯片u2对信号模数转换后生成数字采集信号并输出。

进一步地，所述模数转换芯片u2的第一电源电压管脚vdd1连接所述第一电源vdd_1，所述模数转换芯片u2的第二电源电压管脚vdd2连接系统电源vdd_sys。

上述信号采集装置100用于对充电设备与电动汽车之间cp信号的采集，可以理解，信号采集装置100可以设置在充电设备，用于对充电设备的cp信号输出进行采集，其中，所述信号采集装置的转换输出端vout3用于向电动汽车输出所述数字采集信号。

可以理解，上述信号采集装置100还可以设置于电动汽车的车载控制设备，所述信号采集装置的滤波输入端vin1用于接收充电设备的所述待采集信号。

可以理解，上述信号采集装置100还可以设置于电动汽车，所述信号采集装置的滤波输入端vin1用于接收充电设备的所述待采集信号。

本发明的提供的信号采集装置，依次通过滤波电路滤波处理，放大电路运算处理以及模数转换电路模数转换，使得输入的待采集信号转换为能够被识别的数字采集信号，结构简单，采集精度高。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

请参考图3，本发明实施例还提供一种信号采集方法，包括步骤：一种信号采集方法，包括：

步骤s10，接收待采集信号，并对所述待采集信号进行滤波处理以生产滤波信号；

步骤s20，根据所述滤波信号生成采集信号；以及，

步骤s30，对所述采集信号进行模数转换，并输出转换的数字采集信号。

本实施例中，依次通过滤波、运算放大及模数转换处理，将待采集信号转换为能够被识别的数字采集信号，提高了采集的准确度及效率。

进一步地，所述步骤s10，接收待采集信号，并对所述待采集信号进行滤波处理以生产滤波信号，包括：

步骤s11，接收待采集信号；

步骤s12，检测所述待采集信号的正电平及负电平；以及，

步骤s13，滤除所述待采集信号的负电平，输出滤除后的正电平滤波信号。

进一步地，所述步骤s12，检测所述待采集信号的正电平及负电平，包括：滤除待采集信号的高频噪声，检测滤除高频噪声后的待采集信号的正电平与负电平。

进一步地，所述步骤s13，滤除所述待采集信号的负电平，输出滤除后的正电平滤波信号，包括：滤除所述待采集信号的负电平信号，对滤除后的正电平信号进行高频噪声滤波处理，输出正电平滤波信号。

进一步地，所述步骤s20，根据所述滤波信号生成采集信号，包括：接收所述滤波信号，根据预设比例对所述滤波信号进行放大，输出放大后的采集信号。

进一步地，所述预设比例小于1。所述放大处理实际是减小所述滤波信号的幅值。

本发明的实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；以及，处理器，用于执行所述计算机程序从而完成上述的信号采集方法。

本发明的实施例还提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实上述的信号采集方法。

应注意：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施方式的流程。其中，本申请所提供的各实施方式中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。