一種離散信號采集接口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到一種離散信號采集接口，由信號調(diào)理電路1，輸入信號選擇電路2，采集選擇電路3，第一采集電路4，第二采集電路5，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6，控制器電路7組成。本發(fā)明一種新型離散信號采集接口設(shè)計了兩種標準采集電路，控制器通過配置信息選擇其中的一種采集電路進行信號采集，使采集電路可以適用于兩種標準。采用A/D轉(zhuǎn)換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比較器進行采集，解決了以往用比較器進行采集時，比較閾值設(shè)置復(fù)雜、可選閾值少所帶來的采集電路不能覆蓋采集所有開關(guān)量類型的局限性。
【專利說明】一種罔散信號采集接口
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及到一種離散信號采集接口。
【背景技術(shù)】
[0002]離散量信號是機載設(shè)備通訊中常用的一種信號，又稱為開關(guān)量信號，傳輸類型主要包括28V/地、28V/懸空、5V/地、地/懸空等。目前，機載上離散量信號的采集標準主要有兩個:民航上的ARINC717 (飛行數(shù)據(jù)采集和記錄系統(tǒng))標準和GJB2355-95 (機載計算機模塊設(shè)計要求)國內(nèi)軍用標準。
[0003]傳統(tǒng)的離散信號采集接口電路主要有兩種:(1)根據(jù)需求要采集的離散量接口類型，設(shè)計專用類型的采集接口，如圖1所示，這種專用的采集電路優(yōu)點是采集電路簡單，采集穩(wěn)定可靠，不易受到干擾；缺點是當前端信號類型發(fā)生變化或需求方要求采集電路所適用的標準發(fā)生變化后，需要對電路做相應(yīng)的修改才能正確的采集信號，且每一路開關(guān)量通道占用的印制板面積大，不利于集成化。(2)采用可配置的方式進行采集，即預(yù)先將前端要采集的接口類型作為配置信息寫入控制器存儲起來，然后設(shè)計一種通用的采集電路按照配置信息進行各種類型離散量信號的采集，如圖2所示，這種采集方式的優(yōu)點是采集電路接口簡單，可以通過配置信息設(shè)置采集電路狀態(tài)來適用于不同的離散量類型采集，比較靈活；缺點是電路設(shè)置比較閾值復(fù)雜，能設(shè)置的比較閾值數(shù)量少，因此采集電路只能覆蓋部分離散量類型的采集，并且設(shè)計上只有部分離散量類型的采集可以符合標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:提供一種離散信號采集接口，既能夠繼承傳統(tǒng)離散量采集電路可配置的優(yōu)點，并能夠解決傳統(tǒng)離散量采集接口電路采集離散量類型少、不完全覆蓋標準的缺陷。
[0005]技術(shù)方案:一種離散信號采集接口，由信號調(diào)理電路1，輸入信號選擇電路2，采集選擇電路3，第一采集電路4，第二采集電路5，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6，控制器電路7組成，其中，所述的信號調(diào)理電路I連接至通道選擇電路2，信號選擇電路2輸出端連接至采集模式選擇電路3，采集模式選擇電路3輸出端分別連接至第一采集電路4和第二采集電路5上，第一采集電路4和第二采集電路5的輸出分別連接至雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6上，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6的數(shù)字輸出接口、控制信號連接到控制器電路7的數(shù)據(jù)總線上，由控制器電路7設(shè)置輸入信號選擇電路2的采集通道并選擇采集選擇電路3的采集模式。
[0006]輸入信號選擇電路2是一個多選一耐高壓模擬開關(guān)Dl，Dl的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7，Dl的輸出端連接至采集選擇電路3的輸入端，采集選擇電路3是一個二選一耐高壓模擬開關(guān)D2，D2有兩個輸出端，分別連接至第一采集電路4和第二采集電路5上的輸入端，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7。
[0007]采集選擇電路3的輸入端為一根線，連接輸入信號選擇電路2，輸出端為兩根線，分別連接著第一采集電路4和第二采集電路5兩種采集電路。
[0008]第一采集電路4由隔離二極管V2，電阻R2和電阻R3組成，隔離二極管V2的負端連接2選I耐高壓模擬開關(guān)D2的第一路輸出，V2的正端連接電阻R2和R3的公共端，R2的另外一端連接電源+15V，R3的另外一端接地；第二采集電路5由穩(wěn)壓管Vl和電阻R4組成，穩(wěn)壓管Vl的負端連接二選一耐高壓模擬開關(guān)D2的第二路輸出，Vl的正端接地，電阻R4 —端連接Vl的負端，另外一端接地。
[0009]雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6由一個雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl構(gòu)成，對調(diào)理后的開關(guān)量信號進行電壓采集，ADl的兩路模擬輸入接口連接至第一采集電路4和第二采集電路5的輸出，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路7的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路7的I/O端口上。
[0010]控制器電路7包括微控制器D3，D3實現(xiàn)配置信息的存儲，設(shè)置多選一耐高壓模擬開關(guān)Dl及二選一耐高壓模擬開關(guān)D2、設(shè)置雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
[0011]有益效果:本發(fā)明一種新型離散信號采集接口設(shè)計了兩種標準采集電路，控制器通過配置信息選擇其中的一種采集電路進行信號采集，使采集電路可以適用于兩種標準。采用A/D轉(zhuǎn)換器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比較器進行采集，解決了以往用比較器進行采集時，比較閾值設(shè)置復(fù)雜、可選閾值少所帶來的采集電路不能覆蓋采集所有開關(guān)量類型的局限性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)型的固定電路采集離散量電路圖；
[0013]圖2為傳統(tǒng)型可配置離散量采集電路電路圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實施方式的電路原理框圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實施方式的電路圖；
[0016]圖5為通過第一采集電路4采集時的等效示意圖；
[0017]圖6為通過第二采集電路5采集時的等效示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述，參閱圖3至圖6。
[0019]參閱圖3至圖6，一種離散信號采集接口，由信號調(diào)理電路1，輸入信號選擇電路2，采集選擇電路3，第一采集電路4，第二采集電路5，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6，控制器電路7組成，其中，所述的信號調(diào)理電路I連接至通道選擇電路2，信號選擇電路2輸出端連接至采集模式選擇電路3，采集模式選擇電路3輸出端分別連接至第一采集電路4和第二采集電路5上，第一采集電路4和第二采集電路5的輸出分別連接至雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6上，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6的數(shù)字輸出接口、控制信號連接到控制器電路7的數(shù)據(jù)總線上，由控制器電路7設(shè)置輸入信號選擇電路2的采集通道并選擇采集選擇電路3的采集模式。
[0020]輸入信號選擇電路2是一個多選一耐高壓模擬開關(guān)Dl，Dl的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7，Dl的輸出端連接至采集選擇電路3的輸入端，采集選擇電路3是一個二選一耐高壓模擬開關(guān)D2，D2有兩個輸出端，分別連接至第一采集電路4和第二采集電路5上的輸入端，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7。
[0021]采集選擇電路3的輸入端為一根線，連接輸入信號選擇電路2，輸出端為兩根線，分別連接著第一采集電路4和第二采集電路5兩種采集電路。[0022]第一采集電路4由隔離二極管V2，電阻R2和電阻R3組成，隔離二極管V2的負端連接2選I耐高壓模擬開關(guān)D2的第一路輸出，V2的正端連接電阻R2和R3的公共端，R2的另外一端連接電源+15V，R3的另外一端接地；第二采集電路5由穩(wěn)壓管Vl和電阻R4組成，穩(wěn)壓管Vl的負端連接二選一耐高壓模擬開關(guān)D2的第二路輸出，Vl的正端接地，電阻R4 —端連接Vl的負端，另外一端接地。
[0023]雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6由一個雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl構(gòu)成，對調(diào)理后的開關(guān)量信號進行電壓采集，ADl的兩路模擬輸入接口連接至第一采集電路4和第二采集電路5的輸出，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路7的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路7的I/O端口上。
[0024]控制器電路7包括微控制器D3，D3實現(xiàn)配置信息的存儲，設(shè)置多選一耐高壓模擬開關(guān)Dl及二選一耐高壓模擬開關(guān)D2、設(shè)置雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
[0025]工作過程如下:
[0026]離散量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路I進行信號的濾波處理，控制器電路7根據(jù)存儲在其內(nèi)部的配置信息設(shè)置輸入信號選擇電路2選中將要被采集的離散量信號，輸入信號選擇電路2的輸出端連接至采集選擇電路3的輸入端，采集選擇電路3的兩個輸出端分別連接到第一采集電路4和第二采集電路5上，采集選擇電路3根據(jù)控制器電路7的設(shè)置來決定是將信號選擇電路2的輸入連接到選擇第一采集電路4還是選擇第二采集電路5來進行信號的處理，第一采集電路4和第二采集電路5的輸出電壓分別連接到雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6的兩個信號輸入端，通過雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6進行電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)換?？刂破麟娐?用于存儲配置信息、控制輸入信號選擇電路2、控制采集選擇電路3和讀取A/D轉(zhuǎn)換器電路6中的數(shù)據(jù)。
[0027]參閱圖4:
[0028]信號調(diào)理電路I是一個低通濾波器，由電阻Rl和電容Cl組成，可以濾除總線上的聞頻干擾。
[0029]離散量輸入信號經(jīng)過信號調(diào)理電路I濾波后連接至輸入信號選擇電路2的輸入端，輸入信號選擇電路2是一個多選一的耐高壓模擬開關(guān)D1，用于實現(xiàn)從前端的多通道開關(guān)量輸入信號中選擇一路進行輸出，Dl的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7，接受控制器電路7的控制。
[0030]Dl的輸出端連接至采集選擇電路3的輸入端，采集選擇電路3是一個二選一的模擬開關(guān)D2，D2有兩個輸出端，分別連接至第一采集電路4和第二采集電路5上的輸入端，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路7，接受控制器電路7的控制。
[0031]第一采集電路4由隔離二極管V2，電阻R2和電阻R3組成，二極管V2的負端連接模擬開關(guān)D2的第一路輸出，V2的正端連接電阻R2和R3的公共端，R2的另外一端連接電源+15V, R3的另外一端接地。
[0032]第二采集電路5由穩(wěn)壓管Vl和電阻R4組成，穩(wěn)壓管Vl的負端連接模擬開關(guān)D2的第二路輸出，Vl的正端接地，Vl用于過壓保護，保護后端的雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6。電阻R4 —端連接Vl的負端，另外一端接地，用于對輸入的開關(guān)量信號進行分壓處理。
[0033]雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路6主要由一個雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl構(gòu)成，主要功能是對調(diào)理后的開關(guān)量信號進行電壓采集。ADl的兩路模擬輸入接口連接至第一采集電路4和第二采集電路5的輸出，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路7的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路7的I/O端口上。
[0034]控制器電路7主要由微控制器D3組成，D3主要實現(xiàn)配置信息的存儲，設(shè)置控制模擬開關(guān)D1、設(shè)置模擬開關(guān)D2、設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
[0035]當?shù)讦峭ǖ离x散量輸入信號的類型為:
[0036](I).地 / 懸空
[0037]控制器電路7設(shè)置模擬開關(guān)Dl選通第η通道，設(shè)置模擬開關(guān)D2，使輸入信號連接到第一采集電路4，這時整個采集電路可以等效為圖5所示，當Rl取值150k Ω、R2取值150k Ω、R3取值300k Ω，V2選擇1N4148時，不同離散量輸入信號下雙通道A/D轉(zhuǎn)換器的通道I輸入端所采集到的電壓值如下:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種離散信號采集接口，其特征在于:由信號調(diào)理電路[1]，輸入信號選擇電路[2]，采集選擇電路[3]，第一采集電路[4]，第二采集電路[5]，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路[6]，控制器電路[7]組成，其中，所述的信號調(diào)理電路[I]連接至通道選擇電路[2]，信號選擇電路[2]輸出端連接至采集模式選擇電路[3]，采集模式選擇電路[3]輸出端分別連接至第一采集電路[4]和第二采集電路[5]上，第一采集電路[4]和第二采集電路[5]的輸出分別連接至雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路[6]上，雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路[6]的數(shù)字輸出接口、控制信號連接到控制器電路[7]的數(shù)據(jù)總線上，由控制器電路[7]設(shè)置輸入信號選擇電路[2]的采集通道并選擇采集選擇電路[3]的采集模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散量信號采集接口，其特征在于:輸入信號選擇電路[2]是一個多選一耐高壓模擬開關(guān)D1，D1的使能端和通道選擇端連接至控制器電路[7]，D1的輸出端連接至采集選擇電路[3]的輸入端，采集選擇電路[3]是一個二選一耐高壓模擬開關(guān)D2，D2有兩個輸出端，分別連接至第一采集電路[4]和第二采集電路[5]上的輸入端，D2的使能端和通道選擇端連接至控制器電路[7]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散量信號采集接口，其特征在于:采集選擇電路[3]的輸入端為一根線，連接輸入信號選擇電路[2]，輸出端為兩根線，分別連接著第一采集電路[4]和第二米集電路[5]兩種米集電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散信號采集接口，其特征在于:第一采集電路[4]由隔離二極管V2，電阻R2和電阻R3組成，隔離二極管V2的負端連接2選I耐高壓模擬開關(guān)D2的第一路輸出，V2的正端連接電阻R2和R3的公共端，R2的另外一端連接電源+15V，R3的另外一端接地；第二采集電路[5]由穩(wěn)壓管Vl和電阻R4組成，穩(wěn)壓管Vl的負端連接二選一耐高壓模擬開關(guān)D2的第二路輸出，Vl的正端接地，電阻R4 —端連接Vl的負端，另外一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散信號采集接口，其特征在于:雙通道A/D轉(zhuǎn)換器電路[6]由一個雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl構(gòu)成，對調(diào)理后的開關(guān)量信號進行電壓采集，ADl的兩路模擬輸入接口連接至第一采集電路[4]和第二采集電路[5]的輸出，ADl的數(shù)字輸出接口連接到控制器電路[7]的數(shù)據(jù)總線上，ADl的控制信號連接至控制器電路[7]的I/O端口上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離散信號采集接口，其特征在于:控制器電路[7]包括微控制器D3，D3實現(xiàn)配置信息的存儲，設(shè)置多選一耐高壓模擬開關(guān)Dl及二選一耐高壓模擬開關(guān)D2、設(shè)置雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl以及讀取雙通道A/D轉(zhuǎn)換器ADl轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的功能。
【文檔編號】H03K19/0175GK103684405SQ201310632911
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】劉安章, 宋恒, 張智超 申請人:陜西千山航空電子有限責任公司