專利名稱:信號采集電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單片機技術，特別涉及單片機模擬量采集端口。
背景技術：
在單片機的開發(fā)中，信號的檢測數(shù)量由單片機提供的A/D端口的數(shù)量決定。例如，一個單片機集成電路有10個A/D端口，那么它所檢測的信號數(shù)量不能超過10個，一個A/D端口只能檢測一路信號，這已經(jīng)成為了一種慣例。所以，集成電路開發(fā)商為了適應市場需要，開發(fā)了具有更多A/D端口，結構更復雜，成本更高的芯片，用以滿足用戶的需求。實際應用中，一般單片機用戶需要檢測的模擬量(信號)很多，但輸入輸出量卻用的較少。為了滿足模擬量的檢測，卻不得不選擇A/D端口足夠的芯片，這就有可能多出了更多無用的I/O端口，這些I/O端口只能懸空或接地，極大地浪費了系統(tǒng)資源。

發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題，就是針對現(xiàn)有技術的單片機端口，結構分配不盡合理，特別是A/D端口數(shù)量不足的缺點，提供一種通過單片機外圍電路，擴展單片機A/D端口的信號檢測電路。
本發(fā)明解決所述技術問題，采用的技術方案是，信號采集電路，包括具有I/O端口和A/D端口的單片機；所述I/O端口可以根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口用于連接信號，進行信號采集；其特征在于，2路或2路以上信號通過切換開關與所述A/D端口連接，所述I/O端口與所述切換開關連接，控制所述切換開關的通斷。
本發(fā)明的有益效果是，能夠將成本較低、A/D端口較少的單片機，應用于需要較多模擬量檢測的場合，可以根據(jù)設計需要靈活地增加單片機檢測的模擬量數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本，避免了系統(tǒng)資源的浪費，具有實用電路簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明實施例1的電路圖；圖2是本發(fā)明實施例2的電路圖。
具體實施方式以下結合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。
本發(fā)明利用受單片機程序控制的I/O端口(輸入/輸出端口)，用少量元器件，擴展單片機的A/D端口(信號采集端口)。本發(fā)明中，N路信號在單片機控制下，按時序接入同一個信號采集端口，從而完成N路信號的采集。
本發(fā)明的技術方案，信號采集電路，包括具有I/O端口和A/D端口的單片機；所述I/O端口可以根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口用于連接信號，進行信號采集；其特征在于，2路或2路以上信號通過切換開關與所述A/D端口連接，所述I/O端口與所述切換開關連接，控制所述切換開關的通斷；進一步的，所述A/D端口連接有抗干擾電路；具體的，所述抗干擾電路為RC濾波網(wǎng)絡；優(yōu)選的切換開關為光電耦合器；具體的，所述光電耦合器導通控制端一端接高電平，另一端接I/O端口；進一步的，所述切換開關為多選一開關；所述多選一開關的控制端與I/O端口連接。
實施例1下面以單片機采集模擬量為例，說明本發(fā)明的技術方案。
如圖2所示，本例模擬變量共有N路，以RTn(1≤n≤N)表示模擬量，光電耦合器Dn(1≤n≤N)構成本例的切換開關，單片機U1的N個I/O端口(標記為PKn，n＝1、2……N)與光電耦合器Dn的控制端2腳連接，光電耦合器Dn的另一控制端1腳，通過限流電阻R1連接+5V電源。圖中，瓷介電容C1與電阻R2構成本例的抗干擾電路，用于濾出高頻干擾，電阻R2還為單片機U1的A/D端口(標記為AN1)提供合適的采集信號電壓；電感L1具有抗干擾作用，GND為接地端。
需要檢測的N個模擬量，通過N個單路控制的光電耦合器Dn連接到單片機U1的A/D端，再選擇單片機U1未使用的N個I/O端口作為控制端，通過單片機U1對N個I/O端口進行控制，同時控制N個光電耦合器(D1、D2、D3、……Dn)的工作狀態(tài)，限流電阻R1防止灌入單片機U1的電流過大，分壓電阻R2主要作用是和模擬變量RTK串聯(lián)，給單片機U1提供一個可檢測的線性變量，選擇適當?shù)碾娮鑂2會提高對模擬變量RT1、RT2、RT3、……RTn的檢測精度，瓷介電容C1用于過濾電路中的高頻段交流成分，固定電感L1作為一個儲能元件在直流電路中可忽略其阻值，對+5V電源具有濾波和穩(wěn)壓作用。
當電路上電工作時，單片機U1首先進行程序初始化，I/O端口輸出全部為高電平。然后，單片機U1將某I/O一端口PKn置于低電平，其余I/O端口置于高電平，使光電耦合器Dn處于導通工作狀態(tài)，即圖1中7、8腳導通；其余各路光電耦合器均處于截止狀態(tài)，那么此時只有與處于導通工作狀態(tài)的這一路光電耦合器連接的模擬變量RTn得到采樣，單片機U1的A/D采樣接口AN1采樣到一個信號電壓，通過單片機程序查表可以知道該模擬變量的屬性。當采樣一段時間T以后，單片機U1對采樣到的數(shù)據(jù)進行記憶并及時處理，同時單片機U1通過對端口PKn的控制，將另一路光電耦合器置于導通狀態(tài)，進行下一個模擬量采集。如此反復循環(huán)，直至將N個模擬變量檢測完畢，并做出了相應的處理，再進行下一個周期的檢測。如此，即可將N個模擬變量通過一個A/D端口AN1和N個I/O接口PKn(1≤n≤N)檢測完成。
實施例2本例切換開關采用多選一開關(如常用的MMC4051八選一開關等，下面以八選一開關為例進行說明)。8路模擬量連接到八選一開關U2的輸入端X1、X2……X8；八選一開關U2的輸出端Xo與單片機U1的A/D端口AN1連接，八選一開關U2的控制端a、b、c分別與單片機U1的三個I/O端口PKn、PKp、PKm連接。如圖2所示。在單片機U1的控制下，三個I/O端口PKn、PKp、PKm各具有高/低電平2種狀態(tài)，他們的組合共8種狀態(tài)，分別對應八選一開關U2的8個輸入端X1、X2……X8與輸出端Xo的接通狀態(tài)。當某一輸入端與輸出端接通時，對應的模擬量即被采集。這樣，通過3個三個I/O端口和1個A/D端口，就可以對8個模擬量進行采集，達到了擴展A/D端口的目的。
權利要求
1.信號采集電路，包括具有I/O端口和A/D端口的單片機；所述I/O端口可以根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口用于信號采集；其特征在于，2路或2路以上信號通過切換開關與所述A/D端口連接，所述I/O端口與所述切換開關連接，控制所述切換開關的通斷。
2.根據(jù)權利要求
1所述的信號采集電路，其特征在于，所述A/D端口連接有抗干擾電路。
3.根據(jù)權利要求
2所述的信號采集電路，其特征在于，所述抗干擾電路為RC濾波網(wǎng)絡。
4.根據(jù)權利要求
1、2或3所述的信號采集電路，其特征在于，所述切換開關為光電耦合器。
5.根據(jù)權利要求
4所述的信號采集電路，其特征在于，所述光電耦合器導通控制端一端接高電平，另一端接I/O端口。
6.根據(jù)權利要求
1、2或3所述的信號采集電路，其特征在于，所述切換開關為多選一開關；所述多選一開關的控制端與I/O端口連接。
專利摘要
本發(fā)明涉及單片機技術，特別涉及單片機模擬量采集端口。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的單片機端口，結構分配不盡合理，特別是A/D端口數(shù)量不足的缺點，提供了一種通過單片機外圍電路，擴展單片機A/D端口的信號檢測電路。本發(fā)明的信號采集電路，將2路或2路以上信號通過切換開關與單片機1個A/D端口連接，在單片機控制下，所述切換開關按一定的時序關系導通、關斷。本發(fā)明的有益效果是，能夠將成本較低、A/D端口較少的單片機，應用于需要較多模擬量檢測的場合，可以根據(jù)設計需要靈活地增加單片機檢測的模擬量數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本，避免了系統(tǒng)資源的浪費，具有實用電路簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點。
文檔編號G06F3/05GK1996223SQ200610022455
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月8日
發(fā)明者潘宇, 劉運中, 錢中源, 劉啟武 申請人:四川長虹電器股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan