分壓電路分壓后都依次經(jīng)所述RC低通濾波電路和所述共模濾波電容濾波后獲得正極濾波信號和負(fù)極濾波信號，該正極濾波信號和負(fù)極濾波信號分別經(jīng)過一所述電壓跟隨電路后輸入所述差分輸入電路的正負(fù)輸入端，所述差分輸入電路的輸出端向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊輸出單端的模擬信號。
[0042]所述模擬量信號調(diào)理電路作用在于對輸入的模擬量進(jìn)行調(diào)理和濾波，圖2的電路結(jié)構(gòu)僅作為一種可選的實施例，其中各電路結(jié)構(gòu)不限于圖2，可以根據(jù)其功能做相應(yīng)的替換。
[0043]如圖2所示為模擬量信號調(diào)理電路，輸入的模擬量信號的正負(fù)端分別連接圖2中的IN+和IN-，電阻R21用于將輸入電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，當(dāng)需輸入電壓信號時R21不焊接。R17和R19、R18和R20分別構(gòu)成分壓電路，使輸入電壓值在后級運算放大器U7、U13能夠工作的范圍內(nèi)。R22和C29、R23和C30分別構(gòu)成RC低通濾波器，用于濾除輸入模擬量信號上的差模干擾信號，C31為共模濾波電容，用于濾除輸入模擬量信號上的共模干擾信號。1]78、1?26、1?24構(gòu)成電壓跟隨電路，1]74、1?27、1?25構(gòu)成電壓跟隨電路，R28、R29、R30、R31及運算放大器U13C構(gòu)成差分輸入電路，將U7A、U7B輸出的電壓相減，相減后的電壓從U13C的輸出端輸出，U13C的輸出端連接CMC芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊的輸入引腳。
[0044]若輸入的模擬量為電流信號，則如圖2所示，所述分壓電路之前還設(shè)置有電流變電壓電路；所述電流變電壓電路用于將電流形式的所述模擬信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后輸入所述分壓電路。本實施例中，該電流變電壓電路可選地設(shè)置為是圖2中所示的電阻R21。
[0045]作為一種實施例，所述芯片外圍電路還包括如圖4所示的復(fù)位電路；所述復(fù)位電路與所述片上控制芯片的復(fù)位引腳相連。如圖4所示為復(fù)位電路，復(fù)位芯片為MAX706S，3.3V電源經(jīng)過磁珠BL1、電容C1、C2濾波后給復(fù)位芯片MAX706S供電，復(fù)位芯片MAX706S的輸出端經(jīng)過電阻R1、電容C3濾波后連接CMC芯片的復(fù)位引腳。
[0046]作為一種實施例，所述片上控制芯片還包括CAN總線控制器(CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱:Controller Area Network, CAN)。所述芯片外圍電路還包括與所述CAN總線控制器對應(yīng)的CAN收發(fā)器。所述片上控制芯片通過所述CAN總線控制器與所述CAN總線收發(fā)器進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。所述CAN總線接收的數(shù)據(jù)也同樣存儲于所述存儲模塊中，以備后續(xù)使用。如圖3所示為CAN總線收發(fā)器的電路示意圖，CAN總線收發(fā)器為常用的TJA1040，該CAN總線收發(fā)器電路中TJA1040的CAN TXD引腳和CAN RXD引腳與CMC芯片的CAN總線功能塊相連，用于接收發(fā)送CAN總線數(shù)據(jù)。CAN TXD引腳從所述CMC芯片接收其待發(fā)送的數(shù)據(jù)后向外發(fā)送，而外部的CAN總線數(shù)據(jù)被所述CAN收發(fā)器接收后通過所述CAN RXD引腳傳輸給所述CMC芯片，由此實現(xiàn)CMC芯片通過CAN收發(fā)器接收外界發(fā)來的CAN總線數(shù)據(jù)，并向外界發(fā)送CAN總線數(shù)據(jù)的功能。
[0047]作為一種實施例，所述片上控制芯片還包括通用輸入輸出接口，如圖1中所示的通用I/O ;所述芯片外圍電路還包括與所述通用輸入輸出接口對應(yīng)的指示燈；所述指示燈用于受所述輸入輸出接口控制，指示所述輸入輸出接口的運行狀態(tài)。
[0048]指示燈5由CMC芯片的通用I/O控制，當(dāng)有相應(yīng)的信號輸入或輸出時，相應(yīng)的指示燈點亮。圖1中所示的通用I/O直接與IEC61131-3執(zhí)行器相連，圖中未示出，其功能根據(jù)用戶編寫的標(biāo)準(zhǔn)程序而定，比如提供一種開關(guān)信號。指示燈僅用于顯示模塊運行狀態(tài)。
[0049]如圖5所示為RJ45電路，以太網(wǎng)PHY芯片采用DP83849I，RJ45接口采用JX0026D21BNL，以太網(wǎng)PHY電路及RJ45電路均采用常規(guī)電路連接方式。
[0050]本發(fā)明提供的一種可編程模擬量輸入模塊基于CMC芯片設(shè)計，可以使模擬量輸入模塊脫離CPU模塊而獨立運行，可以省去CPU模塊的成本，從而降低整個系統(tǒng)的成本；一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊可以使用符合執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)的語言對模塊進(jìn)行編程，使模塊的運行按照用戶編寫的程序執(zhí)行。
[0051]用戶可以使用符合執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)的語言對本發(fā)明的一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊進(jìn)行隨意編程，實現(xiàn)各種用戶想要的運行方式，對模擬量輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過以太網(wǎng)或CAN總線將數(shù)據(jù)傳送到需要的地方，也可以通過以太網(wǎng)或CAN總線接收外界設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶編寫的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理、執(zhí)行相應(yīng)的動作，可以擔(dān)當(dāng)控制系統(tǒng)中小型CPU模塊的功能。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，包括:片上控制芯片及芯片外圍電路； 所述片上控制芯片包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊、以太網(wǎng)MAC、執(zhí)行器以及內(nèi)核； 所述芯片外圍電路包括:以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器和模擬量信號調(diào)理電路； 所述片上控制芯片通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊與所述模擬量信號調(diào)理電路相連，所述模擬量信號調(diào)理電路將自外部接收的模擬信號進(jìn)行調(diào)理濾波后輸入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后存儲； 所述片上控制芯片通過所述以太網(wǎng)MAC與所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器相連，所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器將自外部設(shè)備接收的標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)通過所述以太網(wǎng)MAC下載所述片上控制芯片進(jìn)行存儲，所述片上控制芯片還通過所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器向所述外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)程序符合所述執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)； 所述執(zhí)行器與所述內(nèi)核并行執(zhí)行所述標(biāo)準(zhǔn)程序，以及調(diào)用所述存儲的數(shù)字信號和外部數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述模擬量信號調(diào)理電路包括分壓電路、RC低通濾波電路、共模濾波電容、電壓跟隨電路、差分輸入電路； 所述自外部接收的模擬信號的正極電壓信號和負(fù)極電壓信號分別被所述分壓電路分壓后都依次經(jīng)所述RC低通濾波電路和所述共模濾波電容濾波后獲得正極濾波信號和負(fù)極濾波信號，該正極濾波信號和負(fù)極濾波信號分別經(jīng)過一所述電壓跟隨電路后輸入所述差分輸入電路的正負(fù)輸入端，所述差分輸入電路的輸出端向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊輸出單端的模擬信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述分壓電路之前還設(shè)置有電流變電壓電路；所述電流變電壓電路用于將電流形式的所述模擬信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后輸入所述分壓電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述芯片外圍電路還包括復(fù)位電路；所述復(fù)位電路與所述片上控制芯片的復(fù)位引腳相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述片上控制芯片還包括CAN總線控制器；所述芯片外圍電路還包括與所述CAN總線控制器對應(yīng)的CAN收發(fā)器；所述片上控制芯片通過所述CAN總線控制器與所述CAN總線收發(fā)器進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述片上控制芯片還包括通用輸入輸出接口 ；所述芯片外圍電路還包括與所述通用輸入輸出接口對應(yīng)的指示燈； 所述指示燈用于受所述輸入輸出接口控制，指示所述輸入輸出接口的運行狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可編程模擬量輸入模塊，其特征在于，所述片上控制芯片還包括存儲子模塊；所述存儲子模塊用于存儲所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號和所述以太網(wǎng)MAC接收的所述標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可編程模擬量輸入模塊，包括：片上控制芯片及芯片外圍電路；片上控制芯片包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊、以太網(wǎng)MAC、執(zhí)行器以及內(nèi)核；芯片外圍電路包括：以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器和模擬量信號調(diào)理電路；片上控制芯片通過以太網(wǎng)MAC與以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器相連，以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器將自外部設(shè)備接收的標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)MAC下載片上控制芯片進(jìn)行存儲，片上控制芯片還通過以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器向外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)程序符合執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)；執(zhí)行器與內(nèi)核并行執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序，以及調(diào)用存儲的數(shù)字信號和外部數(shù)據(jù)。本發(fā)明大大降低了多功能輸入模塊的制作成本，可編程性又豐富了輸入模塊的功能。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN105373038
【申請?zhí)枴緾N201510767203
【發(fā)明人】謝燦華, 王天林, 李洪偉, 潘再生, 崔鳳勇
【申請人】浙江中控研究院有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月11日