模擬量外設接口的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種通用外設接口，具體涉及一種模擬量外設接口。
【背景技術】
[0002]在空調的控制系統中，經常需要做模擬量輸入和輸出操作，以對外部模擬量采集和給外部傳感器供電。例如，采用模擬量輸入/輸出模塊，用于對模擬量信號的檢測，及對調節閥等設備的模擬量輸出。具體地，例如，可通過RS485通訊接口，實現內部參數的輸入和控制信號的輸出等。
[0003]通常，模擬量輸入信號用來做模擬量采集，模擬量輸入類型有:0?10V采樣，4?20mA采樣，以及溫度采樣。而模擬量輸出類型有:0?10V輸出和4?20mA輸出。用于實現模擬量輸出的有兩種輸出電路，模擬量輸入的則有四種檢測電路。不同的工程可能會有不同類型電路，例如，輸出模擬量類型有不同的機組，具體用到的溫度檢測元件也不同。從而導致不同的機組需要開發不同的對應檢測電路，無法實現控制電路PCB的通用化，進一步導致主板不能固定，不利于硬件開發的通用化。
[0004]因此，有必要提供一種模擬量外設接口，實現PCB的通用化。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型是鑒于現有技術中存在的上述問題而提出。本實用新型提供一種模擬量外設接口，能同時用于多種模擬量輸入和輸出，簡單便捷地切換模擬量電路，從而實現外設接口的通用化，并進一步實現控制電路的通用化。
[0006]根據本實用新型的一種模擬量外設接口，包括:模擬量輸出模塊，包括:第一數模轉換芯片；以及模擬量輸入模塊，包括:第一模數轉換芯片和連接到所述第一模數轉換芯片的模擬量輸入端的多路模擬通道選擇開關；經過對所述第一數模轉換芯片的配置、和/或對所述第一模數轉換芯片及多路模擬通道選擇開關的配置，實現在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進行切換。
[0007]進一步地，實現在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進行切換，包括:切換預定范圍的電壓和/或電流的模擬量輸出；和/或，切換預定范圍的電壓、電流和/或溫度采樣的模擬量輸入。
[0008]進一步地，其中，模擬量輸出模塊實現0?10V模擬量輸出和/或0?20mA模擬量輸出；和/或，模擬量輸入模塊實現0?10V模擬量輸入、0?20mA模擬量輸入、溫度采樣。
[0009]進一步地，其中，對第一數模轉換芯片的串行外設接口進行配置，使第一數模轉換芯片的電壓輸出端口(V0UT)輸出0?10V可變的電壓信號。
[0010]進一步地，其中，所述模擬量輸出模塊包括運算放大器(U1)，其同相輸入端電連接到所述第一數模轉換芯片的所述電壓輸出端口(V0UT)。
[0011]進一步地，其中，對第一數模轉換芯片的串行外設接口進行配置，使得所述第一數模轉換芯片的電流輸出端口(1UT)輸出0?20mA可變的電流信號。
[0012]進一步地，其中，所述模擬量輸出模塊還包括連接在所述第一數模轉換芯片的所述電流輸出端口(10UT)和栗升電壓端口之間的低功耗改善電路。
[0013]進一步地，其中，所述低功耗改善電路由三極管(Q)、電阻及續流二極管(D)構成；并且栗升電壓端口連接在所述三極管(Q)的集電極，所述第一數模轉換芯片的電流輸出端口(10UT)連接在三極管(Q)的基極及電阻(R)的一端，三極管(Q)的發射極連接在電阻(R)的另一端及續流二極管(D)的陽極，續流二極管(D)的陰極連接在所述第一數模轉換芯片的電壓輸出端口(V0UT)。
[0014]進一步地，其中，在采集溫度傳感器的輸入時，通過第一模數轉換芯片外圍接口對內部寄存器的配置輸出激勵電流，該激勵電流經由所述多路模擬通道選擇開關給溫度傳感器供電；溫度傳感器產生的電壓值又通過該多路模擬通道選擇開關傳送到該第一模數轉換芯片的第一模擬量輸入端(AIN5)。
[0015]進一步地，其中，所述第一模數轉換芯片包括:內部集成有可編程增益放大器PGA，將采集到的所述電壓值放大后再轉換，以完成溫度傳感器溫度采樣。
[0016]進一步地，其中，在進行另一溫度傳感器模擬量采集時，通過第一模數轉換芯片外圍接口對內部寄存器的配置，輸出參考電壓給溫度傳感器供電，將產生的壓降傳到第一模數轉換芯片的第二模擬量輸入端口(ΑΙΝ0)，并通過第一模數轉換芯片的第一模擬量輸入端口(ΑΙΝ5)采集到的多路模擬通道選擇開關前端電壓，以獲得溫度傳感器模擬量。
[0017]進一步地，其中，所述模擬量輸入模塊包括:第一、第二電阻(R4、R6);并且在進行0?10V電壓采集時，通過第一、二電阻(R4、R6)分壓，在所述第一模數轉換芯片的第三模擬量輸入端口(ΑΙΝ1)采集第二電阻(R6)的分壓，通過數模轉換得到相應電壓值。
[0018]進一步地，其中，所述模擬量輸入模塊還包括:第三電阻(R5);并且在進行0?20mA電流采集時，通過電流在第三電阻(R5)上產生壓降，在所述第一模數轉換芯片的第四模擬量輸入端口(AIN4)采集到相應電壓，通過數模轉換得到電流的模擬量。
[0019]進一步地，其中，該外設接口還包括通用I/O接口，共同連接到上述模擬量輸出模塊和模擬量輸入模塊。
[0020]進一步地，其中，所述模擬量輸出模塊還包括:第二數模轉換芯片；以及所述模擬量輸入模塊還包括:連接到所述第一模數轉換芯片的另一模擬量輸入端的另一多路模擬通道選擇開關；經過對所述第二數模轉換芯片的配置、和/或對所述第一模數轉換芯片及另一多路模擬通道選擇開關的配置，實現在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進行切換。
[0021]通過以上設計，我們可以看到兩個外擴端口，只需要通過軟件配置就可以輕松進行兩個模擬量輸入和四種模擬量輸出電路的靈活切換。在工程開發階段，只需要知道模擬量的數目，就可以對本控制器上接口進行靈活配置。這樣就可以大大提高硬件資源的使用率，也可以真正實現控制通用化和小型化，對新一代控制器的發展有深遠的影響。另外，這樣的模擬信號外設接口結構，尤其適用于空調控制系統中作為模擬信號通用接口。
[0022]以下結合本實用新型的【具體實施方式】及附圖對本實用新型的方案做進一步說明，本實用新型的有益效果將進一步明確。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。
[0024]圖1是本實用新型一優選實施例的模擬量外設接口的示意性結構框圖。
[0025]圖2為本實用新型實現圖1所示模擬量外設接口一優選實施例的整體結構電路圖。
[0026]圖3示出了本實用新型一優選實施例的模擬量輸出模塊的電路圖。
[0027]圖4示出了本實用新型一優選實施例的模擬量輸入模塊的電路圖。
[0028]圖5示出了根據本實用新型另一優選實施例的模擬量外設接口的整體結構電路圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型具體實施例及相應的附圖對本實用新型技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]圖1為本實用新型一優選實施例的模擬量外設接口的結構框圖。如圖1所示，該接口包括模擬量輸出模塊1，以及模擬量輸入模塊2。模擬量輸出模塊1包括第一數模轉換芯片DAC1。模擬量輸入模塊2，包括第一模數轉換芯片ADC2，以及電連接到第一模數轉換芯片ADC2的模擬量輸入端口(AIN)的多路模擬通道選擇開關SW1。經過對第一數模轉換芯片DAC1的配置、和/或對第一模數轉換芯片ADC3和所述多路模擬通道選擇開關SW1的配置，實現在不同的模擬量輸出和/或不同的模擬量輸入之間進行切換。
[0031 ] 其中，第一數模轉換芯片DAC1的配置，能夠實現預定范圍的電壓和/或電流模擬量輸出的切換；和/或，通過對第一模數轉換芯片ADC3和所述多路模擬通道選擇開關SW1進行配置，能夠實現預定范圍的電壓和/或電流的模擬量輸入的切換。
[0032]優選地，模擬量輸出模塊1實現輸出0?10V模擬量和