本实用新型涉及工程机械检测控制领域，特别涉及一种复用采集端口电路、模拟量输入采集系统和工程机械。
背景技术：
：随着现代化电子技术的高速发展，需要加入更多的传感器监测单元来进行数据监测。常用的模拟量传感器类型包括0-5V电压型、4-20mA电流型及电阻型，在不同的控制系统中，这三种类型的传感器几乎都会同时用到，而且其对应的使用数量也都会有所差别，现有技术方案中的控制器的模拟量输入采用的是两种处理方案：(1)单输入模式：只支持一种传感器输入；(2)手动切换：内部通过手动跳线变换处理，以选择不同的模拟量传感器需求。现有技术中的方案(1)兼容性较差，会影响控制器的选型，无法满足复杂系统的控制输入；现有技术中的方案(2)由于需要手动跳线处理，就会存在操作失误导致错误测量的风险，所以这两种方式都不能满足现场的多样化需求。技术实现要素：鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种复用采集端口电路、模拟量输入采集系统和工程机械，可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型的模拟量传感器进行信号采集。根据本实用新型的一个方面，提供一种复用采集端口电路，其中：复用采集端口电路的一端与输入信号接口连接，另一端与控制器连接；复用采集端口电路根据控制器的控制信号，采集与所述控制信号相对应的多种类型模拟量输入信号中的一种。在本实用新型的一些实施例中，所述多种类型模拟量输入信号为电阻型传感器输入信号、电压型传感器输入信号及电流型传感器输入信号中的至少一项。在本实用新型的一些实施例中，所述复用采集端口电路包括电阻型分压电路、电阻型控制开关、滤波电路和限压电路，其中：滤波电路与输入信号接口连接，限压电路分别与滤波电路和控制器的输入接口连接；电阻型分压电路与电阻型控制开关连接，电阻型控制开关还分别与滤波电路和控制器的电阻开关控制端口连接。在本实用新型的一些实施例中，所述复用采集端口电路还包括电流型分压电路、电流型控制开关，其中：电流型分压电路与电流型控制开关连接，电流型控制开关还分别与滤波电路和控制器的电流开关控制端口连接。在本实用新型的一些实施例中，所述复用采集端口电路包括电流型分压电路、电流型控制开关、滤波电路和限压电路，其中：滤波电路与输入信号接口连接，限压电路分别与滤波电路和控制器的输入接口连接；电流型分压电路与电流型控制开关连接，电流型控制开关还分别与滤波电路和控制器的电流开关控制端口连接。在本实用新型的一些实施例中，所述复用采集端口电路还包括下拉电路，其中：下拉电路分别与限压和控制器的输入接口连接。根据本实用新型的另一方面，提供一种模拟量输入采集系统，其特征在于，包括输入信号接口、控制器、以及如上述任一实施例所述的复用采集端口电路。在本实用新型的一些实施例中，所述模拟量输入采集系统还包括抗干扰电路，其中：抗干扰电路，设置在输入信号接口与复用采集端口电路之间，用于电路的抗干扰。在本实用新型的一些实施例中，抗干扰电路包括保险元件、瞬态电压抑制管和滤波元件中的至少一项，其中：保险元件，用于防止后级电路短路；瞬态电压抑制管，用于防止静电高电压冲击；滤波元件，用于防止高频电压干扰。在本实用新型的一些实施例中，所述控制器包括输入接口，其中：输入接口与复用采集端口电路连接，以接收复用采集端口电路3转换后的电压信号。在本实用新型的一些实施例中，所述控制器还包括电阻开关控制端口和电流开关控制端口中的至少一项，其中：电阻开关控制端口和电流开关控制端口均与复用采集端口电路连接，用于控制电压型采集通道、电阻型采集通道、或电流型采集通道中的一个通道导通。根据本实用新型的另一方面，提供一种工程机械，包括如上述任一实施例所述的模拟量输入采集系统。本实用新型可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型提高了控制器的通用性，满足了现场的多样化使用需求。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型模拟量输入采集系统一些实施例的示意图。图2为本实用新型模拟量输入采集系统另一些实施例的示意图。图3为本实用新型一些实施例中抗干扰电路的示意图。图4为本实用新型一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。图5为本实用新型另一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。图6为本实用新型又一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，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，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：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讨论。图1为本实用新型模拟量输入采集系统一些实施例的示意图。如图1所示，所述模拟量输入采集系统包括输入信号接口1、复用采集端口电路3以及控制器(MCU)4，其中：复用采集端口电路3的一端与输入信号接口1连接，另一端与控制器4连接。复用采集端口电路3，用于根据控制器4的控制信号，从输入信号接口1采集与所述控制信号相对应的多种类型模拟量输入信号中的一种。在本发明的一些实施例中，所述多种类型模拟量输入信号为电阻型传感器输入信号、电压型传感器输入信号及电流型传感器输入信号中的至少一项。输入信号接口1可以直接接入电流型传感器信号、电压型传感器信号或者电阻型传感器信号。在本实用新型的一些实施例中，复用采集端口电路3是一种模拟量输入端口，其中模拟量输入端口称AI端口，主要用来采集电流、电压及电阻型传感器信号，其内部采用ADC模块完成模拟量到数字量的转换。为了能够采集电流、电阻型信号，电路中都会进行一定电路转换设计，把电流、电阻型信号转换为电压信号传递给ADC模块。其中，ADC指的是模数转换器，模拟量到数字量之间的转换过程就是通过该电路模块完成，ADC转换的模拟量信号为电压信号。因此对于电流、电阻输入的采集必须经过一定的电路转换为电压信号后才能完成。对于分辨率为10位的ADC模块，0-5V信号会转换为0-1023之间数字量，使用者需要进行一定的线性转换，才能通过数字量计算出实际的电压值。在本实用新型的一些实施例中，MCU为微控制单元或者单片机，指的是多种IO接口集成在一起的芯片，包括ADC接口、CAN总线接口、CPU、SDRAM内存单元、FLASH存储单元等，可通过设计不同的程序代码达到不同的运行控制效果，现有控制器都是在MCU的基础上加入外部电路进行设计。在本实用新型的一些实施例中，所述复用采集端口电路3还可以用于将所述模拟量输入信号(例如电流型传感器信号或电阻型传感器信号)转换为电压信号，并将所述电压信号发送给控制器4。基于本实用新型上述实施例提供的模拟量输入采集系统，可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型上述实施例提高了控制器的通用性，满足了现场的多样化使用需求。图2为本实用新型模拟量输入采集系统另一些实施例的示意图。与图1实施例相比，图2实施例中，控制器4可以包括输入接口41和至少一个开关控制端口42，其中。输入接口41与复用采集端口电路3连接，用于接收复用采集端口电路3转换后的电压信号。开关控制端口42可以包括电阻开关控制端口和电流开关控制端口中的至少一个。开关控制端口42与复用采集端口电路3连接。控制器4，用于根据用户输入的模拟量端口采集方式，通过开关控制端口42向复用采集端口电路3发送相应的开关控制信号，控制复用采集端口电路3开通电压型采集通道、电阻型采集通道和电流型采集通道等采集通道中的一项。在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，控制器4具有两个控制端口42。本实用新型上述实施例的模拟量输入采集系统，可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型上述实施例的使用可以提高控制器的通用性，满足现场的多样化使用需求。本实用新型上述实施例采用了程序配置方法来进行不同类型的模拟量传感器信号采集电路的自动选择，操作过程简单，相对于跳线方式降低了操作复杂度，减弱了人为干扰因素影响。如图2所示，控制器4的两个控制端口42为DO端口，控制器4的输入接口41为模数转换器ADC端口。由此图2实施例中，输入信号接口1直接接入电流型传感器信号、电压型传感器信号或者电阻型传感器信号，输入信号连接抗电磁干扰电路2，经抗电磁干扰电路2处理后的信号连接复用端口电路3；控制器MCU4的两个DO端口连接复用端口3的控制端，用于配置输入信号类型；ADC端口连接复用端口4的输出，用于采集前端模拟量信号以进行AD转换。本实用新型上述实施例在控制器MCU的内置ADC电路单元的基础上，在单个ADC引脚上加入可以检测电阻型、电压型及电流型传感器的外部电路，使用者在进行控制器程序设计时可编写配置文件进行三种类型的外部电路形式选择，控制器中的MCU根据设定值进行三种类型外部电路断开、闭合控制，保证单个ADC引脚只有一种与设定值相同的模拟量采集电路形式连通，由于三种外部电路对外接口即控制器模拟量输入引脚为同一个，所以通过这种方法就实现了模拟量输入端口的复用采集。申请人发现：随着现代化电子技术的高速发展，电磁环境日益复杂，面对工程机械越来越广泛的应用环境，工程机械产品有时不可避免地会出现在一些电磁干扰强烈的场所进行施工作业，控制对象也变的更加复杂，为了能够更加准确有效地掌握工程机械工作状态，控制系统设计时不仅需要进行相应的抗干扰电路设计，而且需要加入更多的传感器监测单元来进行数据监测，其中模拟量传感器会接入控制器的模拟量输入端口，控制器配合获取到的模拟量采样值，通过执行预编制的程序代码就可以达到控制复杂对象的目的。与图1实施例相比，本实用新型图2实施例中的模拟量输入采集系统还可以包括抗干扰电路2，其中：抗干扰电路2，设置在输入信号接口1与复用采集端口电路3之间，用于电路的抗干扰。本实用新型上述实施例还在输入电路前端进行了抗干扰电路设计，有效地防止静电高电压冲击、高频电压干扰，达到端口的抗干扰功能。图3为本实用新型一些实施例中抗干扰电路的示意图。如图3所示，图1或图2实施例的抗干扰电路2可以包括保险元件F1、瞬态电压抑制管D1和滤波元件中的至少一项，其中：保险元件F1，用于防止后级电路短路，可以保证在短路或过流故障撤销后，自动恢复到正常工作状态。在本实用新型的一些实施例中，所述保险元件F1可以为自动恢复保险元件或正温度系数可恢复保险。瞬态电压抑制管D1，可以有效防止静电高电压冲击。在本实用新型的一些实施例中，瞬态电压抑制管D1可以为小功率瞬态电压抑制管。滤波元件，可以防止高频电压干扰，提升电磁耐受EMS(ElectroMagneticSusceptibility，电磁抗干扰)能力。在本实用新型的一些实施例中，滤波元件可以包括由图3所示的C1、C2和L1组成的滤波电路，其中，C1、C2为陶瓷电容、L1为磁珠。本实用新型上述实施例的抗电磁干扰电路单元能够有效地防止静电高电压冲击、高频电压干扰，从而提升模拟量输入复用端口的抗电磁干扰性能。下面通过具体实施例对本实用新型上述实施例进行进一步说明。图4为本实用新型一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。如图4所示，图1或图2实施例的复用采集端口电路3可以包括电阻型分压电路5、电阻型控制开关6、滤波电路7和限压电路8，其中：滤波电路7与输入信号接口1或抗干扰电路2连接，以接入输入信号；限压电路8分别与滤波电路7和控制器4的输入接口41连接。电阻型分压电路5与电阻型控制开关6连接，电阻型控制开关6还分别与滤波电路7和控制器4的电阻开关控制端口DO1连接。在本实用新型的一些实施例中，在模拟量端口采集方式配置为电压型的情况下，控制器4，用于通过电阻开关控制端口输出电阻型控制开关关信号；在接收到电阻型控制开关关信号的情况下，电阻型控制开关6断开，滤波电路7和限压电路8构成电压型采集通道。在本实用新型的另一些实施例中，在模拟量端口采集方式配置为电阻型的情况下，控制器4通过电阻开关控制端口输出电阻型控制开关6开信号；在接收到电阻型控制开关6开信号的情况下，电阻型控制开关6闭合，电阻型分压电路5、电阻型控制开关6、滤波电路7和限压电路8构成电阻型采集通道。基于本实用新型上述实施例提供的复用采集端口电路，可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型(电阻型或电压型)的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型上述实施例提高了控制器的通用性，满足了现场的多样化使用需求。在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，图1或图2实施例的控制器(MCU)4可以包括电阻开关控制端口DO1和模数转换模块ADC。电压型采集通道和电阻型采集通道共用控制器一个对外统一信号输入接口，另外两种电路采集形式连接的MCU的ADC管脚也为同一个。在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，滤波电路7用于滤除输入信号上引入的杂波信号，防止杂波造成的测量结果影响。在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，限压电路10用于降低滤波电路后的电压值，把其降压到MCU的正常工作电压范围，从而保护MCU不会过压损坏。一般MCU的工作电压为5V或者3.3V，如果信号输入接口连线时误连接到高于MCU工作电压的线路上，会导致MCU的损坏。本实用新型上述实施例加入了限压电路单元，能够有效防止因人为接线错误导致控制器MCU单元损坏的问题出现。在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，所述复用采集端口电路还可以包括下拉电路11，其中：电阻型采集电路单元(电阻型采集通道)可以包括电阻型分压电路5、电阻型控制开关6、滤波电路7、限压电路10和下拉电路11。电压型采集电路单元(电压型采集通道)可以包括滤波电路7、限压电路10和下拉电路11。下拉电路11，用于保证对信号输入接口不接任何传感器处于开路状态时，MCU4的ADC检测到的电压值为0V，否则设置为电压型模拟量采集方式时，会导致电路处在悬空态。此时ADC检测到电压值处于一种不确定状态，会影响程序执行。在本实用新型的一些实施例中，使用者在进行控制器程序设计时可编写配置文件进行三种类型的外部电路形式选择。控制器中的MCU4，用于在运行时根据配置值进行两种类型外部电路断开、闭合控制。如果使用者把模拟量输入配置为电阻型，则MCU4通过DO1控制引脚把电阻型控制开关6打开，使得电阻型采集通道导通。如果配置为电压型，则MCU4同时关闭控制电阻型控制开关6，使得电压型采集通道导通。在本实用新型的一些实施例中，控制器4具体可以根据表1控制电阻开关控制端口DO1的输出值，进而控制不同类型采集通道的导通和关闭。表1配置值操作结果电阻型采集模式DO1输出低电平电阻型通道开，其它关闭电压型采集模式DO1输出高电平电压型通道开，其它关闭基于本实用新型上述实施例提供的控制器，可以根据配置进行模拟量输入采集类型选择，采用了程序配置方法来进行不同类型(电阻型或电压型)的模拟量传感器信号采集电路的自动选择，操作过程简单，在进行控制器程序设计时即可完成配置过程；相对于跳线方式，本实用新型上述实施例降低了操作复杂度，减弱了人为干扰因素影响。图5为本实用新型另一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。与图4实施例相比，图5实施例中，图1或图2实施例的复用采集端口电路3还可以包括电流型采集电路，具体还可以包括电流型控制开关8和电流型转换电压电路9，而控制器4还可以包括电流开关控制端口DO2，其中：(1)本实用新型上述实施例在控制器MCU4的内置ADC电路单元的基础上，在单个ADC引脚上加入可以检测电阻型、电压型及电流型传感器的外部电路。其中电阻型采集电路单元包括电阻型分压电路5、电阻型控制开关6、滤波电路7、限压电路10、下拉电路11；电压型采集电路单元包括滤波电路7、限压电路10、下拉电路11；电流型采集电路单元包括电流型转换电压电路9、电流型控制开关8、滤波电路7、限压电路10、下拉电路11。这三种电路采集形式共用控制器一个对外统一信号输入接口，另外三种电路采集形式连接的MCU的ADC管脚也为同一个。(2)使用者在进行控制器程序设计时可编写配置文件进行三种类型的外部电路形式选择，控制器中的MCU4运行时，可以根据配置值进行三种类型外部电路断开、闭合控制(具体可以如表2所示)。如果使用者把模拟量输入配置为电阻型，则MCU4通过DO控制引脚把电阻型控制开关6打开，电流型控制开关8关闭；如果配置为电压型，则MCU4同时关闭控制电阻型控制开关6以及电流型控制开关8电路；如果配置为电流型，则MCU4通过DO控制引脚把电流型控制开关8打开，电阻型控制开关6关闭。表2配置值操作结果电流型采集模式DO1输出高电平、DO2输出高电平电流型通道开，其它关闭电压型采集模式DO1输出高电平、DO2输出低电平电压型通道开，其它关闭电阻型采集模式DO1输出低电平、DO2输出低电平电阻型通道开，其它关闭(3)滤波电路7，用于滤除输入信号上引入的杂波的信号，防止杂波造成的测量结果影响。(4)限压电路10，用于降低滤波电路后的电压值，把其降压到MCU的正常工作电压范围，从而保护MCU不会过压损坏。一般MCU的工作电压为5V或者3.3V，如果信号输入接口连线时误连接到高于MCU工作电压的线路上，会导致MCU的损坏。(5)下拉电路11，用于保证对信号输入接口不接任何传感器处于开路状态时，MCU4的ADC检测到的电压值为0V，否则设置为电压型模拟量采集方式时，会导致电路处在悬空态，此时ADC检测到电压值处于一种不确定状态，会影响程序执行。本实用新型上述实施例在控制器MCU的内置ADC电路单元的基础上，在单个ADC引脚上加入可以检测电阻型、电压型及电流型传感器的外部电路，使用者在进行控制器程序设计时可编写配置文件进行三种类型的外部电路形式选择，控制器中的MCU可以根据设定值进行三种类型外部电路断开、闭合控制，保证单个ADC引脚只有一种与设定值相同的模拟量采集电路形式连通。由于三种外部电路对外接口即控制器模拟量输入引脚为同一个，所以通过这种方法就实现了模拟量输入端口的复用采集。本实用新型上述实施例还在输入电路前端进行了抗干扰电路设计，有效地防止静电高电压冲击、高频电压干扰，达到端口的抗干扰功能。图6为本实用新型又一些实施例中复用采集端口电路和控制器的示意图。与图5实施例相比，图6实施例中，复用采集端口电路3不包括如图5实施例所述的电阻型分压电路5、电阻型控制开关6；控制器4不包括如图5实施例所述的电阻开关控制端口DO1，具体而言：(1)本实用新型上述实施例在控制器MCU4的内置ADC电路单元的基础上，在单个ADC引脚上加入可以检测电压型及电流型传感器的外部电路。其中，电压型采集电路单元包括滤波电路7、限压电路10、下拉电路11；电流型采集电路单元包括电流型转换电压电路9、电流型控制开关8、滤波电路7、限压电路10、下拉电路11。这两种电路采集形式共用控制器一个对外统一信号输入接口，另外两种电路采集形式连接的MCU的ADC管脚也为同一个。(2)使用者在进行控制器程序设计时可编写配置文件进行三种类型的外部电路形式选择，控制器中的MCU4运行时，可以根据配置值进行两种类型外部电路断开、闭合控制(具体可以如表3所示)。如果使用者把模拟量输入配置为电压型，则MCU4同时关闭电流型控制开关8电路；如果配置为电流型，则MCU4通过DO控制引脚把电流型控制开关8打开。表3配置值操作结果电流型采集模式DO2输出高电平电流型通道开，其它关闭电压型采集模式DO2输出低电平电压型通道开，其它关闭(3)滤波电路7，用于滤除输入信号上引入的杂波的信号，防止杂波造成的测量结果影响。(4)限压电路10，用于降低滤波电路后的电压值，把其降压到MCU的正常工作电压范围，从而保护MCU不会过压损坏。一般MCU的工作电压为5V或者3.3V，如果信号输入接口连线时误连接到高于MCU工作电压的线路上，会导致MCU的损坏。(5)下拉电路11，用于保证对信号输入接口不接任何传感器处于开路状态时，MCU4的ADC检测到的电压值为0V，否则设置为电压型模拟量采集方式时，会导致电路处在悬空态，此时ADC检测到电压值处于一种不确定状态，会影响程序执行。本实用新型上述实施例可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型(电流型或电压型)的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型上述实施例提高了控制器的通用性，满足了现场的多样化使用需求。申请人发现：现有方案中设计的模拟量扩展模块虽然整合了多种模拟量采集电路类型，但是要完成某种采集类型的选择需要根据使用者要求在电路上进行跳线器的硬件跳线连接，这种方式存在人为操作跳线失误的风险，操作失误后就会引入错误的测量值给控制器。本实用新型上述实施例公开的是一种抗干扰模拟量输入复用采集端口及控制器、模拟量输入采集方法和系统，通过该方法可以在不更改电路连接的情况下，使用同一个外部接口对不同类型的模拟量传感器进行信号采集。本实用新型上述实施例方法的使用可以提高控制器的通用性，满足了现场的多样化使用需求，另一方面，本实用新型上述实施例采集端口的抗干扰电路设计提升了其电磁兼容性能。根据本实用新型的另一方面，提供一种工程机械，包括如上述任一实施例所述的模拟量输入采集系统。本实用新型上述实施例的复用采集端口电路、控制器和模拟量输入采集系统可以广泛应用于各种工程机械产品。在上面所描述的控制器可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器4(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。当前第1页1 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