专利名称：端口复用电路的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种端口复用电路，特别是关于一种于仪表设计中对端口进行复
用以达到检测与控制信号目的的端口复用电路。
背景技术：
通常在仪表设计中，许多信号都需要MCU来检测，也有一些报警灯由MCU来控制。图1为现有技术采用MCU来控制报警灯及检测输入电平信号的简单电路图。如图l所示，SIGNAL—A为电平信号，需要送MCU检测电平状态，AJN为最送入MCU的信号。BJ)UT是MCU输出的电平信号，通过输出高低电平，可以控制报警灯Dl亮或灭。 虽然采用图1的设计方式可以控制报警灯及检测输入电平信号，但其为通过不同端口来控制报警灯及检测输入电平信号，而仪表在设计时，往往会出现端口资源不足的情况，现有技术中一般采用的方法是扩展1/0 口或升级MCU。这样做法固然可以实现设计的要求，但却大大增加了成本，尤其是在只缺少1 2个端口的情况下，扩展1/0或升级MCU无疑显得很浪费资源。因此，如果能够通过使用端口复用的方法，一方面实现设计的要求，另一方面降低扩展I/O 口或升级MCU的成本，无疑将大大提高仪表设计的效率。[0004] 综上所述，可知先前技术中通过扩展I/O 口或升级MCU来解决仪表设计中端口资源不足的问题会存在增加成本且造成资源浪费的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
实用新型内容为克服上述现有技术的种种缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种端口复用电路，以使电平信号的输入与控制信号的输出共享MCU的一个1/0端口 ，通过分时控制该1/O端口作为输入口或输出口以达到端口复用的目的。 为达上述及其它目的，本实用新型提供一种端口复用电路，包括一MCU、一电平输入端以及一控制信号输出端，该电平输入端连接至该MCU的一端口以通过该端口输入电平信号，该控制信号输出端与该端口连接以通过该端口输出控制信号，该MCU还包含一分时控制模块，用于分时设置该端口为输入口或输出口 ，以使该MCU能够通过该端口输入该电平信号或输出该控制信号。 在该电平输入端及该电平信号输入之间还设有一过流保护电路，用于防止输入该MCU的输入信号过大。 该过流保护电路可以为一过流保护电阻，或一过流保护电路与一上拉电阻。[0009] 在该电平输入端与该过流保护电路之间还设有一稳压电路，用于保护该端口。[0010] 该稳压电路为一稳压二极管，该稳压二极管阳极接地，阴极连接该过流保护电路的输出端。 在该电平输入端与该稳压电路之间还设有一隔离电路，用于防止该端口输出为高电平时，电流倒灌。[0012] 该隔离电路为一二极管，该二极管阳极连接该稳压电路输出端，阴极藕接至该电 平输入端。 该控制信号输出端与一驱动电路连接，用于输出有效的控制信号。 该驱动电路为一三极管基极偏置电路。 在该三极管基极与发射极之间，还设置一 电容，用于平滑尖脉冲信号。 该端口为1/0端口，且该1/0端口具有推挽输出功能。 与现有技术相比，本实用新型端口复用电路通过将输入与输出连接至MCU的一个 I/O端口 ，并通过MCU的分时控制模块分时设置I/O端口的工作状态，将该I/O端口分时设 置为输入口或输出口 ，达到了输入输出复用一个I/O端口的目的，实现了通过一个端口既 可以控制报警灯又可以检测输入电平信号的目的，解决了现有技术中输入输出必须使用两 个端口以致浪费资源的问题，并且可以降低扩展1/0端口或升级MCU的成本，增加了效率。
图1是现有技术中MCU控制仪表信号输入、输出电路示意图； 图2是本实用新型端口复用电路的简单电路图； 图3是本实用新型较佳实施例的端口复用电路的电路图； 图4是本实用新型较佳实施例的控制时序图； 图5是本实用新型较佳实施例的脉冲削弱示意图1 ; 图6是本实用新型较佳实施例的脉冲削弱示意图2。
具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人 员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可 通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应 用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。 图2为本实用新型一种端口复用电路的简单电路图，该端口复用电路包括电平输 入端AJN、控制信号输出端B_OUT以及一 MCU，其中该电平输入端A_IN与该控制信号输出 端B_OUT均连接至该MCU之一端口 ，该端口为一 I/O端口 。同时，该MCU还包含有一分时控 制模块10，用于分时设置该I/O端口为输入口或输出口 ，例如，当该分时控制模块10设置 该I/O端口为输入口时，该MCU可以透过该I/O端口接收该电平输入端A_IN输入的信号， 而当该分时控制模块10设置该I/O端口为输出口时，该MCU可以透过该I/O端口向该控制 信号输出端B_OUT输出控制信号。 图3为本实用新型一种端口复用电路之一较佳实施例之电路图。在图3中， SIGNAL_A为一 电平信号，需要送入一 MCU检测电平状态，A_IN为电平输入端，电平信号 SIGNAL_A最终通过该电平输入端A_IN送入该MCU。 B_OUT为控制信号输出端，MCU通过该 控制信号输出端BJ)UT输出高低电平的控制信号，用来控制报警灯D1的亮或灭。在本较佳 实施例中，为了减少对MCU端口的使用，该电平输入端A_IN与该控制信号输出端B_OUT共 同连接至一个该MCU的一个I/O端口 ，也就是说，该电平输入端A_IN与该控制信号输出端 B_OUT共享该MCU的一个I/O端口 。同样，该MCU中包含一分时控制模块10，当通过该MCU的分时控制模块10设置为输入口时，该MCU可以透过该I/O端口以及该电平输入端A_IN 检测SIGNAL_A信号，当该I/O端口被设置为输出口时，则该MCU可以透过该I/O端口及该 控制信号输出端B_OUT输出控制信号以控制报警灯Dl。需要说明的是，本较佳实施例中要 求该1/0端口具有推挽输出功能。 在本较佳实施例中，为防止电平信号SIGAL—A输入的信号过大，在电平信号 SIGAL_A与电平输入端A—IN之间设置一过流保护电路101，该过流保护电路101具体可以 为一过流保护电阻R2，其将该电平信号SIGAL_A通过一该过流保护电阻R2后再进入该电 平输入端A—IN，也可以为一上拉电阻R1与一过流保护电阻R2共同组成的电路，其将该电 平信号SIGAL_A经一上拉电阻Rl后再通过该过流保护电阻R2进入该电平输入端A_IN，另 外，还可以增加一电容C1，其一端接地，另一端藕接该过流保护电阻R2，但本实用新型不以 此为限。另外为保护该I/O端口 ，在该电平信号SIGNA_A输入至该电平输入端A_IN之前还 设有一稳压电路102，具体可以为一稳压二极管D3，较佳的，该稳压二极管D3为5. IV的稳 压管，其阳极接地，阴极连接该过流保护电路101的输出端。较佳的，本实用新型实施例在 电平信号SIGAL—A经过流保护电路101和稳压电路102后，在输入至该电平输入端A—IN之 前，还设有一隔离电路103，以防止该1/0端口输出高电平时，电流倒灌，影响到SIGNAL_A， 具体该隔离电路可以为一二极管D2，即在该电平输入端A_IN与该稳压电路102之间藕接 一二极管D2，该二极管D2阳极连接该稳压电路输出端，阴极藕接至该电平输入端A_IN，与 该I/0端口相接。 在本较佳实施例中，控制信号输出端B_0UT通过驱动电路104与报警灯Dl之阴极 连接，该驱动电路具体可以为一三极管基极偏置电路，其包含三极管Q1以及对其进行基极 偏置的电阻R4及R5，电阻R4连接于控制信号输出端B_0UT及三极管Ql基极之间，电阻R5 连接于三极管Ql基极与发射极之间，较佳的，为平滑尖脉冲信号，在三极管Ql基极与发射 极之间，还可设置一电容C2，其具体作用容后再详细说明。 承前所述，本实用新型需通过MCU中的分时控制模块10对共享的1/0端口进行分 时设置来实现端口复用，在本实用新型较佳实施例中，控制时序如图3所示，在tl时间内设 置该1/0端口为输出口 ，输出控制报警灯Dl，在t2时间内设置该1/0端口为输入口 ，检测电 平信号SIGNAL_A的电平状态。tl+t2为一个周期，通过分时控制模块10循环控制即可同时 实现信号检测和报警灯的控制功能。 本实用新型较佳实施例可根据仪表实际工作需要，点亮报警灯所需要的时间要远 远高于电平检测的时间。因此tl是ms级的，t2是us级的，如图4所示。 以下通过实际工作状况说明本实用新型较佳实施例可实现输入与输出共享一个 端口的目的，本实用新型较佳实施例的实际工作状况分4个状态 1.当电平输入端AJN输人l，报警灯Dl亮时，如该I/0端口从输出口置为输入口 时，该电平输入端A_IN的高电平会继续使三极管Ql打开，保证报警灯Dl持续点亮。 2.当该电平输入端AJN输人0，报警灯Dl灭时，如该I/0端口从输出口置为输入 口时，该电平输入端A_IN的低电平不会使三极管Ql打开，保证报警灯Dl持续熄灭。 3.当该电平输入端A—IN输人l，报警灯Dl灭时，如该I/0端口从输出口置为输入 口时，会产生一个正脉冲，该电平输入端AJN的高电平会使三极管Q1打开，这时报警灯D1 会瞬间点亮，由于置输入口的时间t2很短，报警灯Dl不会充分被点亮。并且此时电容C2会先被充电，从而削弱了脉冲信号，如图5所示，此时使得报警灯D1被点亮的时间更短，加 上仪表标度盘的作用，从表面上将完全看不到报警灯D1点亮。 4.当该电平输入端AJN输人0，报警灯Dl亮时，如该I/0端口从输出口置为输入 口时，会产生一个脉冲，该电平输入端A_IN的低电平会使三极管Ql闭合，这时报警灯Dl会 瞬间熄灭，由于置输入口的时间t2很短，报警灯D1不会充分被熄灭。并且一直处于充电状 态的电容C2会先放电，从而削弱了脉冲信号，如图6所示，此时使得报警灯Dl熄灭的时间 更短，加上仪表标度盘的作用，从表面上将完全看不到报警灯Dl熄灭。 根据上述本实用新型较佳实施例的实际工作状况，可见本实用新型较佳实施例通 过对一个I/0瑞口复用可实现控制仪表信号的检测和驱动报警灯的目的。但上述实施例仅 例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员 均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新 型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求一种端口复用电路，包括一MCU、一电平输入端以及一控制信号输出端，其特征在于该电平输入端连接至该MCU的一端口以通过该端口输入电平信号，该控制信号输出端与该端口连接以通过该端口输出控制信号，该MCU还包含一分时控制模块，用于分时设置该端口为输入口或输出口，以使该MCU能够通过该端口输入该电平信号或输出该控制信号。
2. 如权利要求1所述的端口复用电路，其特征在于，在该电平输入端及该电平信号输 入之间还设有一过流保护电路。
3. 如权利要求2所述的端口复用电路，其特征在于，该过流保护电路是一过流保护电 阻，或是一过流保护电路与一上拉电阻。
4. 如权利要求2所述的端口复用电路，其特征在于，在该电平输入端与该过流保护电 路之间还设有一稳压电路。
5. 如权利要求4所述的端口复用电路，其特征在于，该稳压电路为一稳压二极管，该稳 压二极管阳极接地，阴极连接该过流保护电路的输出端。
6. 如权利要求4所述的端口复用电路，其特征在于，在该电平输入端与该稳压电路之 间还设有一隔离电路。
7. 如权利要求6所述的端口复用电路，其特征在于，该隔离电路为一二极管，该二极管 阳极连接该稳压电路输出端，阴极藕接至该电平输入端。
8. 如权利要求6所述的端口复用电路，其特征在于，该控制信号输出端与一驱动电路 连接。
9. 如权利要求8所述的端口复用电路，其特征在于，该驱动电路为一三极管基极偏置 电路。
10. 如权利要求9所述的端口复用电路，其特征在于，在该三极管基极与发射极之间还 设置一电容。
11. 如权利要求1所述的端口复用电路，其特征在于，该端口为I/O端口 。
专利摘要本实用新型公开一种端口复用电路，该端口复用电路包括一MCU、一电平输入端以及一控制信号输出端，该电平输入端与该控制信号输出端均与该MCU的一端口连接，通过该MCU的分时控制模块分时设置该端口为输入口或输出口，可以达到通过该端口输入该电平信号或输出该控制信号的目的，本实用新型实现了仪表设计中通过一个端口既可以控制报警灯又可以检测输入电平信号的目的，减少了资源的浪费，并可降低扩展端口或升级MCU的成本。
文档编号G06F13/40GK201540566SQ20092021192
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者杨晓东, 杨毅, 范忠良, 陈刚 申请人:上海德科电子仪表有限公司