一种输入输出端口复用电路及方法与流程

1.本发明涉及端口复用领域，特别涉及一种输入输出端口复用电路及方法。


背景技术：

2.现在随着技术的发展，各种智能控制产品应运而生，市面多数控制器产品，都是单功能端口，一个端口要么是作为输入要么作为输出用，不能随意更改用途，用起来有局限性，不能满足更多需求。
3.io模块，是工业级远程采集与控制模块，该模块提供了数字量输入端口与数字量输出端口，可以实现控制器的i/o模块快速扩展；市面上io模块一个端口要么是作为输入要么作为输出用。


技术实现要素：

4.基于此，本技术实施例提供了一种输入输出端口复用电路及方法，能够用户对端口功能需求，可随意配置作为输入或输出，更灵活，达到一端口多用目的。
5.第一方面，提供了一种输入输出端口复用电路，该电路包括：
6.所述配置模块与mcu连接，其中，mcu根据所述配置模块所输入的命令信号进行处理得到控制信号；
7.所述输入输出电路的输入端与mcu的输出端连接，所述输入输出电路根据所述控制信号进行端口配置，根据所述命令信号所指示的输入/输出模式对输入输出电路中的输出端子进行配置。其中，所述输入输出电路包括输入子电路、输出子电路和判断子电路；所述判断子电路根据控制信号确定接入输入子电路或输出子电路。
8.可选地，所述输入子电路具体包括：端子j1的1脚与2脚连接固体放电管的1脚与2脚，二极管d18的负极连接端子j1的1脚，二极管d20的负极连接端子j1的2脚，二极管d20的正极接地，二极管d18的正极连接ptc热敏电阻p4的1脚，热敏电阻p4的2脚连电阻r64的1脚，电阻r64的2脚连二极管d17的负极，二极管d17的正极接15v电源，热敏电阻p4的2脚连tvs管tvs10的负极，tvs管tvs10的正极接地，电阻r67的1脚接p4的2脚，电阻r67的2脚接光耦ps10的1脚，光耦ps10的2脚接地，电容c43并联在ps10的1脚2脚，电容c44并联在ps10的3脚4脚，光耦ps10的4脚通过电阻r65上拉至+3.58v，光耦ps10的4脚连接电阻r68的1脚，电阻r68的2脚连接电阻r66的1脚，电阻r66的2脚直接接芯片的io口，或r68的2脚连接斯密特触发器u15的1脚，斯密特触发器u15的5、6脚接电源+3.58v，斯密特触发器u15的2、3脚接地，斯密特触发器u15的4脚接芯片的io口。
9.可选地，所述输出子电路具体包括：晶闸管驱动光电耦合器ps16的1脚接电源+3.58v，晶闸管驱动光电耦合器ps16的2脚接电阻r84的1脚，电阻r84的2脚接三极管q9的3脚，三极管q9的1脚接电阻r81的1脚，电阻r81的2脚接芯片io口，三极管q9的2脚接地，电阻r80的1脚接信号do，电阻r80的2脚接地，晶闸管驱动光电耦合器ps16的3脚接晶闸管ps15的3脚，晶闸管驱动光电耦合器ps16的3脚还接电阻r82的1脚，电阻r82的2脚接晶闸管ps15的1
脚，晶闸管驱动光电耦合器ps16的4脚接电阻r83的1脚，电阻r83的2脚接晶闸管ps15的2脚，晶闸管ps15的1脚接端子j1的1脚，晶闸管ps15的2脚接端子j1的2脚。
10.可选地，所述判断子电路具体包括：光耦ps11的1脚接电源+3.58v，光耦ps11的2脚连接电阻r71的1脚，电阻r71的2脚连接三极管q5的3脚，三极管q5的2脚接地，三极管q5的1脚接电阻r70的1脚，电阻r70的2脚接芯片io口，电阻r69的1脚接信号di_en，电阻r68的2脚接地，光耦ps11的3脚接二极管d20的正极，光耦ps11的4脚接二极管d20的负极；其中，根据控制信号di_en确定接入输入子电路或输出子电路。
11.可选地，所述根据控制信号di_en确定接入输入子电路或输出子电路，包括：
12.当控制信号di_en输出高电平时，则确定接入输入子电路；
13.当控制信号di_en输出低电平时，则确定接入输出子电路。
14.可选地，当确定接入输入子电路时，根据芯片io口的信号电平判断当前端口j1的通断状态。
15.可选地，当控制信号di_en为低电平时，三极管q5不能导通，光耦ps11不能闭合，确定接入输出子电路。
16.可选地，在根据控制信号di_en确定接入输入子电路或输出子电路之后，还包括：
17.根据信号电平判断端口的通断情况。
18.可选地，所述晶闸管ps15为双向可控硅ct408d。
19.第二方面，提供了一种输入输出端口复用方法，应用于上述第一方面的输入输出端口复用电路中，该方法包括：
20.通过配置模块确定需要输入/输出模式；
21.mcu根据所输入的命令信号进行处理得到控制信号；
22.输入输出电路根据所述控制信号进行端口配置，根据所述命令信号所指示的输入/输出模式对输入输出电路中的输出端子进行配置；
23.最后根据芯片io口的信号电平判断当前端口的通断状态。
24.本技术实施例提供的技术方案中配置模块与mcu连接，其中，mcu根据配置模块所输入的命令信号进行处理得到控制信号；输入输出电路的输入端与mcu的输出端连接，输入输出电路根据控制信号进行端口配置，根据命令信号所指示的输入/输出模式对输入输出电路中的输出端子进行配置。其中，输入输出电路包括输入子电路、输出子电路和判断子电路；判断子电路根据控制信号确定接入输入子电路或输出子电路。可以看出，本发明的有益效果在于通过巧妙的电路设计，达到了端口复用效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
26.图1为本技术实施例提供的一种输入输出端口复用电路的示意图；
27.图2为本技术实施例的输入输出端口复用电路具体电路原理图；
28.图3为本技术可选的一种实施例中的电路示意框图；
29.图4为本技术可选的一种实施例的输入输出端口复用方法流程图；
30.附图标记：
31.101-配置模块，102-mcu，103-输入输出电路，104-端子。
具体实施方式
32.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
33.在本发明的描述中，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
34.具体地，请参考图1，其示出了本技术实施例提供的一种输入输出端口复用电路的示意图，该电路可以包括：
35.配置模块101，mcu102，输入输出电路103；配置模块101与mcu连接102，其中，mcu101根据配置模块所输入的命令信号进行处理得到控制信号；输入输出电路103的输入端与mcu102的输出端连接，输入输出电路103根据控制信号进行端口配置，根据命令信号所指示的输入/输出模式对输入输出电路中的输出端子104进行配置。其中，输入输出电路103包括输入子电路、输出子电路和判断子电路；判断子电路根据控制信号确定接入输入子电路或输出子电路。
36.如图2，给出了本技术实施例中输入子电路、输出子电路和判断子电路的具体电路原理图，其中电路原理图中元件及连接关系具体地：
37.端子j1(型号kf2edgr-y-5.08-2p-1g)的1脚与2脚连接固体放电管tss6(型号weos4-100/58as)的1脚与2脚，二极管d18(型号ll4148)的负极连接j1的1脚，二极管d20(型号ll4148)的负极连接j1的2脚，d20的正极接地(di_gnd_efgh)，d18的正极连接ptc热敏电阻p4(型号ptc_smdc014f)的1脚，p4的2脚连电阻r64(20kω)的1脚，r64的2脚连二极管d17(型号ll4148)的负极，d17的正极接15v电源(di+15v_efgh)，p4的2脚连tvs管tvs10(smbj15a)的负极，tvs10的正极接地(di_gnd_efgh)，电阻r67(1k)的1脚接p4的2脚，r67的2脚接光耦ps10(orpc-817sb-tp-c)的1脚，ps10的2脚接地(di_gnd_efgh)，电容c43(100pf)并联在ps10的1脚2脚，电容c44(100pf)并联在ps10的3脚4脚，ps10的4脚通过电阻r65(47k)上拉至+3.58v，ps10的4脚连接电阻r68(1k)的1脚，r68的2脚连接电阻r66(0欧姆)的1脚，r66的2脚直接接芯片的io口(网络名称di)，或者r68的2脚连接斯密特触发器u15(74lvc1g57)的1脚，u15的5、6脚接电源+3.58v，u15的2、3脚接地(gnd)，u15的4脚接芯片的io口(网络名称di)。此部分电路是数字输入模式的主电路部分。
38.光耦ps11(orpc-817sb-tp-c)的1脚接电源+3.58v，ps11的2脚连接电阻r71(2.2k)的1脚，r71的2脚连接三极管q5(9013)的3脚，q5的2脚接地(gnd)q5的1脚接电阻r70(4.7k)的1脚，r70的2脚接芯片io口(网络名称di_en)，电阻r69(15k)的1脚接信号di_en，r68的2脚接地(gnd)，ps11的3脚接d20的正极，ps11的4脚接d20的负极。此部分电路是通过控制信号
di_en，来选择是数字输入模式，还是数字输出模式的电路。
39.晶闸管驱动光电耦合器ps16(qxm3063-cuh-s)的1脚接电源+3.58v，ps16的2脚接电阻r84(360欧姆)的1脚，r84的2脚接三极管q9(9013)的3脚，q9的1脚接电阻r81(4.7k)的1脚，r81的2脚接芯片io口(网络名称do)，q9的2脚接地(gnd)，电阻r80(15k)的1脚接信号do，r80的2脚接地(gnd)，ps16的3脚接晶闸管ps15(ct408d-600s/c)的3脚，ps16的3脚还接电阻r82(330欧姆)的1脚，电阻r82的2脚接ps15的1脚，ps16的4脚接电阻r83(39欧姆)的1脚，r83的2脚接ps15的2脚，ps15的1脚接j1的1脚，ps15的2脚接j1的2脚。此部分电路是数字输出模式的主电路。
40.在本技术实施例中，通过控制信号di_en，来选择是数字输入模式，还是数字输出模式。
41.在信号di_en为高电平时，三极管q5导通，光耦ps11闭合，即进入数字输入模式；当端口j1有接通时，电流不经过电阻r67，所以光耦ps10不通，信号di为高电平；当端口j1有断开时，电流经过r67，所以光耦ps10导通，信号di为低电平。即可以信号di电平判断端口是通还是断。达到端口j1作为数字输入端口的目的。(焊接施密特触发器u15，不焊接电阻r66，则支持脉冲计数功能)
42.在信号di_en为低电平时，三极管q5不能导通，光耦ps11不能闭合，即进入数字输出模式；通过控制信号do输出高电平，使得三极管q9导通，使得晶闸管驱动光电耦合器ps16导通，接着触发ps15双向晶闸管ps15(由于电源电压超前负载电流一个相位角，负载电流为0时，电源电压会为反压，加上感性负载反向电动势，避免器件应力超，所以是用ct408d这种双向可控硅)导通，端口j1作为开关即可接通交流负载；通过控制信号do输出低电平即可关闭交流负载。达到端口j1作为数字输出端口的目的。
43.如图3，给出了基于上述电路图形成的示意框图。
44.如图4，本技术实施例还提供的一种输入输出端口复用方法，应用于输入输出端口复用电路中，方法包括：
45.通过配置模块确定需要输入/输出模式；
46.mcu根据所输入的命令信号进行处理得到控制信号；
47.输入输出电路根据控制信号进行端口配置，根据命令信号所指示的输入/输出模式对输入输出电路中的输出端子进行配置；
48.最后根据芯片io口的信号电平判断当前端口的通断状态。
49.本技术实施例提供的输入输出端口复用方法应用于实现上述输入输出端口复用电路，关于输入输出端口复用方法的具体限定可以参见上文中对于输入输出端口复用电路的限定，在此不再赘述。
50.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
51.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。