一种三态输入信号的检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种三态输入信号的检测电路。


背景技术：

2.目前，电子电路的输入信号包括高电平、低电平和高阻态等三种基本逻辑状态，对于具有这三种逻辑状态的信号，简称为三态信号。
3.对于现有的检测芯片(如单片机)，只能够识别高电平和低电平两种信号状态。
4.为了让现有的检测芯片(如单片机)，能够对输入信号进行三种基本逻辑状态的识别，现有的对三态输入信号进行检测的电路，需要采用对两个输出端口的信号进行组合的方式，例如为：两个输出端口分别连接检测芯片(如单片机)的两个输入输出(i/o)端口，并且，两个输出端口在汇流相交后，再连接检测芯片上的第三个输入输出端口，这样就会占用检测芯片较多的输入输出端口，造成检测芯片的端口资源紧张，不易满足其他电子模块的连接需求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种三态输入信号的检测电路。
6.为此，本实用新型提供了一种三态输入信号的检测电路，包括输入模块、输出模块、使能模块和电源模块，其中：
7.输入模块的输入端vin，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
8.输入模块的电源输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
9.输入模块的输出端，连接输出模块的输入端a2，用于为所述输出模块提供不同状态的输入信号a2，从而控制所述输出模块的输出信号vo的变化；
10.使能模块的第一输入端，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
11.使能模块的第二输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
12.使能模块的输出端，连接输入模块的输入端a1，用于为所述输入模块提供使能信号a1；
13.输出模块的输入端a2，连接输入模块的输出端，用于接收所述输入模块提供的输出信号a2；
14.输出模块的电源输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
15.输出模块的输出端vo，与检测芯片50的一个输入输出端口相连接，用于为检测芯片50提供检测输出信号vo；
16.其中，检测输出信号vo具有三种状态：高电平、低电平和0v。
17.优选地，所述输入模块包括：电阻r1～r3和运放u1，其中：
18.电阻r1的第1管脚，作为输入模块的输入端vin，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
19.电阻r1的第2管脚，连接运放u1的第2管脚，该第2管脚是信号负极输入端；
20.运放u1的第1管脚，是运放u1的信号正极输入端，分别连接电阻r2的第2管脚和电阻r3的第1管脚；
21.运放u1的第3管脚，作为输入模块的输入端a1，用于接收使能模块输出的使能信号a1；
22.运放u1的第4管脚，作为输入模块的电源输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
23.运放u1的第4管脚，还连接电阻r2的第1管脚；
24.电阻r2的第1管脚，作为输入模块的电源输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
25.运放u1的第5管脚，连接接地端gnd；
26.电阻r3的第2管脚，连接接地端gnd；
27.运放u1的第6管脚，作为输入模块的输出端，连接输出模块的输入端a2，用于为所述输出模块提供不同状态的输入信号a2。
28.优选地，所述使能模块包括：电阻r4～r9和开关管q1～q3，其中：
29.电阻r4和电阻r5的第1管脚，作为使能模块的第一输入端，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
30.电阻r4的第2管脚，分别连接开关管q1的源极s和开关管q2的栅极g；
31.开关管q2的源极s，连接电阻r7的第2管脚；
32.开关管q2的漏极d，分别连接电阻r8的第1管脚和开关管q3的基极b；
33.电阻r7的第1管脚，作为使能模块的第二输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
34.电阻r7的第1管脚，还连接电阻r9的第2管脚；
35.电阻r8的第2管脚，连接接地端gnd；
36.开关管q3的集电极c，作为使能模块的输出端，连接输入模块的输入端a1，用于为所述输入模块输出使能信号a1，该使能信号a1用于控制所述输入模块中的运放u1处于禁用或激活状态；
37.开关管q3的集电极c，还连接电阻r9的第1管脚；
38.电阻r5的第2管脚，分别连接电阻r6的第1管脚和开关管q1的栅极g；
39.电阻r6的第2管脚，连接接地端gnd；
40.开关管q1的漏极d和q3的发射极e，均连接接地端gnd。
41.优选地，所述输出模块包括：电阻r10～r15和和开关管q4～q6，其中：
42.电阻r10的第1管脚，作为输出模块的输入端a2，连接所述输入模块的输出端，用于接收所述输入模块提供的输出信号a2，该输出信号a2的状态有三种：高电平、低电平和高阻态；
43.电阻r10的第1管脚，还连接电阻r11的第1管脚；
44.电阻r10的第2管脚，连接开关管q4的栅极g；
45.开关管q4的源极s，连接电阻r12的第2管脚；
46.开关管q4的漏极d，作为输出模块的输出端vo，与检测芯片50的一个输入输出端口相连接，用于为检测芯片提供检测输出信号vo，该检测输出信号vo有三种状态：高电平、低电平和0v；
47.开关管q4的漏极d，还分别连接电阻r13的第1管脚、开关管q5的发射极e和电阻r15的第1管脚；
48.电阻r11的第2管脚，分别连接开关管q5的基极b和开关管q6的基极b；
49.开关管q6的集电极c，连接电阻r15的第2管脚；
50.开关管q6的发射极e，连接接地端gnd；
51.开关管q5的集电极c，连接电阻r14的第2管脚；
52.电阻r14的第1管脚，作为输出模块的电源输入端，连接电源模块的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
53.电阻r14的第1管脚，还与电阻r12的第1管脚相连接。
54.由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种三态输入信号的检测电路，其设计科学，可以实现一个输出端口具有三种状态的信号量，通过一个输出端口即可表征输入信号的三种状态，能够显著减少需要占用的检测芯片的输入输出端口数量(只需要占用一个)，节约了宝贵的检测芯片的硬件资源，具有重大的生产实践意义。
55.对于本实用新型，其输出端口具有的高、低电平的电压幅值，可以根据实际需要灵活调节，既便于芯片识别信号状态，又有利于减少需要占用的检测芯片(例如单片机)的输入输出端口数量。
56.对于本实用新型的技术方案，硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型且元器件价格低廉，因此，本实用新型的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
57.图1为本实用新型提供的一种三态输入信号的检测电路的结构方框图；
58.图2为本实用新型提供的一种三态输入信号的检测电路的具体原理图。
具体实施方式
59.为使本实用新型实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分。
60.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
61.此外，还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装、设置”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。
62.对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含
义。
63.参见图1、图2，本实用新型提供了一种三态输入信号的检测电路，包括输入模块10、输出模块30、使能模块20和电源模块40，其中：
64.输入模块10的输入端vin，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
65.需要说明的是，外部电子电路应与本实用新型中的输入模块10共地，也就是都由同一个电源vdd供电，外部电子电路提供的检测信号vin为三态信号，其高电平和低电平的电压幅值需根据电源vdd来设定。
66.具体实现上，外部电子电路可以是现有的、能够提供三态信号(即包括高电平、低电平和高阻态等三种基本逻辑状态的信号)的任意一种电路。
67.输入模块10的电源输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
68.输入模块10的输出端，连接输出模块30的输入端a2，用于为所述输出模块30提供不同状态的输入信号a2，从而控制所述输出模块30的输出信号vo的变化；
69.使能模块20的第一输入端，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
70.使能模块20的第二输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
71.使能模块20的输出端，连接输入模块10的输入端a1，用于为所述输入模块10提供使能信号a1；
72.输出模块30的输入端a2，连接输入模块10的输出端，用于接收所述输入模块10提供的输出信号a2；
73.输出模块30的电源输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
74.输出模块30的输出端vo，与检测芯片50(如单片机mcu)的一个输入输出端口相连接，用于为检测芯片50(如单片机mcu)提供检测输出信号vo，该检测输出信号vo具有三种状态：高电平、低电平和0v，便于检测芯片50对信号状态的识别。
75.需要说明的是，检测芯片50，用于预先存储并设置三种不同状态的检测输出信号vo与三种不同状态的检测输入信号之间的对应关系，并根据当前接收到的检测输出信号vo的状态，对应判断获得检测输入信号的状态。
76.在本实用新型中，具体实现上，需要说明的是，检测芯片50可以应用目前普遍应用的品牌、系列和型号，如恩智浦的mc9s12系列等，检测芯片50的型号不在本实用新型保护范围内。
77.参见图1，对于本实用新型提供的三态输入信号的检测电路，具体工作原理和工作模式如下：
78.一、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高阻态(悬空态)时，所述使能模块20使所述输入模块10的输入端a1为高电平，则所述输入模块10处于禁用状态，使所述输出模块30的输入端a2为高阻态，从而使所述输出模块30的输出端vo为0v；因此，检测芯片50根据0v的检测输出信号vo，可以对应判断输入检测信号vin为高阻态；
79.二、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高电平时，所述使能模块20使所述输入模块的输入端a1为低电平，激活所述输入模块10，使其输出端的信号状态跟随检测输入信号vin的状态而变化；由于检测输入信号vin为高电平，使所述输入模块10的输出端为
低电平，从而使所述输出模块30的输出端vo为高电平；因此，检测芯片50根据高电平的检测输出信号vo，可以对应判断输入检测信号vin为高电平；
80.三、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为低电平时，所述使能模块20使所述输入模块的输入端a1为低电平，激活所述输入模块10，使其输出端的信号状态跟随检测输入信号vin的状态而变化；由于检测输入信号vin为低电平，使所述输入模块10的输出端为高电平，从而使所述输出模块30的输出端vo为低电平；因此，检测芯片50根据低电平的检测输出信号vo，可以对应判断输入检测信号vin为低电平。
81.在本实用新型中，具体实现上，参见图2，所述输入模块10包括：电阻r1～r3和运放u1，其中：
82.电阻r1的第1管脚，作为输入模块10的输入端vin，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
83.电阻r1的第2管脚，连接运放u1的第2管脚，该第2管脚是信号负极输入端；
84.运放u1的第1管脚，是运放u1的信号正极输入端，分别连接电阻r2的第2管脚和电阻r3的第1管脚；
85.运放u1的第3管脚，作为输入模块10的输入端a1，用于接收使能模块20输出的使能信号a1；
86.运放u1的第4管脚，作为输入模块10的电源输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
87.运放u1的第4管脚，还连接电阻r2的第1管脚；
88.电阻r2的第1管脚，作为输入模块10的电源输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
89.运放u1的第5管脚，连接接地端gnd；
90.电阻r3的第2管脚，连接接地端gnd；
91.运放u1的第6管脚，作为输入模块10的输出端，连接输出模块30的输入端a2，用于为所述输出模块30提供不同状态的输入信号a2，从而控制所述输出模块30的检测输出信号vo的变化。
92.需要说明的是，运放u1的第3管脚是关断模式使能端，该关断模式使能端为高电平时，禁用运放u1，运放u1的输出端(即第6管脚)为高阻态；该关断模式使能端为低电平时，激活运放u1，使运放u1的输出端(即第6管脚)的信号状态跟随输入端信号vin的状态而相应地变化，也就是说，当检测输入信号vin为高电平时，所述运放u1的输出端(即第6管脚)为低电平；当检测输入信号vin为低电平时，所述运放u1的输出端(即第6管脚)为高电平。
93.需要说明的是，运放u1的输出应为推挽型输出。
94.在本实用新型中，具体实现上，参见图2，所述使能模块20包括：电阻r4～r9和开关管q1～q3，其中：
95.电阻r4和电阻r5的第1管脚，作为使能模块20的第一输入端，连接外部电子电路的检测信号输出端，用于接收外部电子电路提供的检测输入信号vin；
96.电阻r4的第2管脚，分别连接开关管q1的源极s和开关管q2的栅极g；
97.开关管q2的源极s，连接电阻r7的第2管脚；
98.开关管q2的漏极d，分别连接电阻r8的第1管脚和开关管q3的基极b；
99.电阻r7的第1管脚，作为使能模块20的第二输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
100.电阻r7的第1管脚，还连接电阻r9的第2管脚；
101.电阻r8的第2管脚，连接接地端gnd；
102.开关管q3的集电极c，作为使能模块20的输出端，连接输入模块10的输入端a1，用于为所述输入模块10输出使能信号a1，该使能信号a1用于控制所述输入模块10中的运放u1处于禁用或激活状态；
103.开关管q3的集电极c，还连接电阻r9的第1管脚；
104.电阻r5的第2管脚，分别连接电阻r6的第1管脚和开关管q1的栅极g；
105.电阻r6的第2管脚，连接接地端gnd；
106.开关管q1的漏极d和q3的发射极e，均连接接地端gnd。
107.在本实用新型中，具体实现上，所述使能模块20的工作原理和工作模式如下：
108.一、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高阻态(悬空态)时，所述开关管q1的栅极g被电阻r6下拉为与接地端gnd相等的低电位而截止，所述开关管q2的栅极g被电阻r4～r6下拉为与接地端gnd相等的低电位而截止，使所述开关管q3截止，则所述使能模块20的输出端被电阻r9上拉为与电源vdd相等的高电位，即所述输入模块10的输入端a1为高电平，使所述输入模块10中的运放u1处于禁用状态；
109.二、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高电平时，所述开关管q1的栅极g被电阻r5、r6提供偏置电压和电流后而导通，使所述开关管q2的栅极g为低电位，从而导通所述开关管q2，然后，所述开关管q3被电阻r7和电阻r8提供偏置电压和电流而导通，使输入模块10的输入端a1变为低电平，进而激活所述输入模块10中的运放u1；
110.三、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为低电平时，所述开关管q1截止，而所述开关管q2导通，所述开关管q3被电阻r7和电阻r8提供偏置电压和电流而导通，使输入模块10的输入端a1变为低电平，进而激活所述输入模块10中的运放u1。
111.在本实用新型中，具体实现上，参见图2，所述输出模块30包括：电阻r10～r15和和开关管q4～q6，其中：
112.电阻r10的第1管脚，作为输出模块30的输入端a2，连接所述输入模块10的输出端(具体连接运放u1的第6管脚)，用于接收所述输入模块10提供的输出信号a2，该输出信号a2的状态有三种：高电平、低电平和高阻态；
113.电阻r10的第1管脚，还连接电阻r11的第1管脚；
114.电阻r10的第2管脚，连接开关管q4的栅极g；
115.开关管q4的源极s，连接电阻r12的第2管脚；
116.开关管q4的漏极d，作为输出模块30的输出端vo，与检测芯片50(如单片机mcu)的一个输入输出端口相连接，用于为检测芯片提供检测输出信号vo，该检测输出信号vo有三种状态：高电平、低电平和0v；
117.开关管q4的漏极d，还分别连接电阻r13的第1管脚、开关管q5的发射极e和电阻r15的第1管脚；
118.电阻r11的第2管脚，分别连接开关管q5的基极b和开关管q6的基极b；
119.开关管q6的集电极c，连接电阻r15的第2管脚；
120.开关管q6的发射极e，连接接地端gnd；
121.开关管q5的集电极c，连接电阻r14的第2管脚；
122.电阻r14的第1管脚，作为输出模块30的电源输入端，连接电源模块40的输出端vdd，用于接收直流电源vdd；
123.电阻r14的第1管脚，还与电阻r12的第1管脚相连接。
124.在本实用新型中，具体实现上，所述输出模块30的工作原理和工作模式如下：
125.一、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高阻态(悬空态)时，所述输入模块10中的运放u1处于禁用状态，而使其输出端(即第6管脚)为高阻态，即所述输出模块30的输入端a2为高阻态，则所述开关管q4～q6都截止，使所述输出模块30的输出端vo被电阻r13下拉为与接地端gnd电位相等的0v；
126.检测芯片根据0v的检测输出信号vo，可以对应识别出当前的检测输入信号vin为高阻态。
127.二、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为高电平时，所述输入模块10中的运放u1处于激活状态，而使其输出端(即第6管脚)的信号跟随检测输入信号vin的状态而相应变化，即所述输出模块30的输入端a2为低电平，使所述开关管q5～q6都截止，而使所述开关管q4导通，则所述输出模块30的输出端vo被电阻r12和电阻r13分压后，变为高电平；
128.检测芯片根据高电平的检测输出信号vo，可以对应识别出当前的检测输入信号vin为高电平。
129.三、当外部电子电路提供的检测输入信号vin为低电平时，所述开关管q4截止，而所述开关管q5～q6导通，则所述输出模块30的输出端vo被电阻r14和电阻r15分压后，变为低电平；
130.检测芯片根据低电平的检测输出信号vo，可以对应识别出当前的检测输入信号vin为低电平。
131.需要说明的是，对于本实用新型，其利用运放的使能功能，能够将输入信号三种状态进行转换，实现了一个输出端口可以表征输入信号的三种状态，从而有利于节约了集成检测芯片或者单片机的i/o(输入输出端口)资源。
132.综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种三态输入信号的检测电路，其设计科学，可以实现一个输出端口具有三种状态的信号量，通过一个输出端口即可表征输入信号的三种状态，能够显著减少需要占用的检测芯片的输入输出端口数量(只需要占用一个)，节约了宝贵的检测芯片的硬件资源，具有重大的生产实践意义。
133.对于本实用新型，其输出端口具有的高、低电平的电压幅值，可以根据实际需要灵活调节，既便于芯片识别信号状态，又有利于减少需要占用的检测芯片(例如单片机)的输入输出端口数量。
134.对于本实用新型的技术方案，硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型且元器件价格低廉，因此，本实用新型的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。
135.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。