端口狀態采集電路及方法
【專利摘要】本發明揭示了一種端口狀態采集電路及方法。端口狀態采集電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，第一電阻的一端與端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，第二電阻的一端與端口連接且其另一端與第三電阻的一端、模/數轉換器連接，第三電阻的另一端接地；其中，端口狀態包括接地信號狀態、懸空信號狀態及電源信號狀態，模/數轉換器用于采集電路的電壓值并轉換為數字信號輸出，不同的所述端口狀態對應的數字信號范圍不同。本發明的端口可同時配置為電源信號、懸空信號、地信號，使電路端口同時實現多種信號間的轉換；還可在實際應用中，準確識別端口的狀態，以及判斷端口的電壓值。
【專利說明】端口狀態采集電路及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種端口狀態采集電路及方法，屬于電子電路【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電路中，端口一般會存在兩種狀態:連續模擬信號和開關信號，而開關信號又包括三種:電源信號、懸空信號和地信號。現有技術的電路中，一般端口會采用任意兩種信號的組合，并通過端口狀態檢測技術檢測并判斷兩種信號的端口狀態。隨著電子技術水平的提升，在實際應用中，逐漸要求端口同時具有三種或三種以上信號，而采用目前的已知電路很難實現。且當端口可以實現三種信號的轉換時，實際應用中也很難區分端口所采用的是哪種信號。因此，開發一種端口可實現多種信號狀態相互轉換，且可以輕松識別端口實際狀態的電路，成為電子電路【技術領域】的重要課題之一。
【發明內容】
[0003]為至少解決上述技術問題之一，本發明的目的在于提供一種端口狀態采集電路及端口狀態采集方法，所述電路的端口可實現多種信號狀態相互轉換，且可以輕松識別端口的實際狀態。
[0004]為實現上述發明目的之一，本發明一實施方式提供了一種端口狀態采集電路，所述電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，所述第一電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，所述第二電阻的一端與所述端口連接且其另一端與所述第三電阻的一端、所述模/數轉換器連接，所述第三電阻的另一端接地；
其中，所述端口狀態包括接地信號狀態、懸空信號狀態及電源信號狀態，所述模/數轉換器用于采集所述電路的電壓值并轉換為數字信號輸出，不同的所述端口狀態對應的所述數字信號范圍不同。
[0005]作為本發明的進一步改進，所述第一恒壓電源的電壓為+5V。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻的大小分別為 1K Ω、100Κ Ω、20ΚΩ。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述電路包括判斷模塊，所述判斷模塊與所述模/數轉換器連接，所述判斷模塊用于接收所述模/數轉換器輸出的所述數字信號，且所述判斷模塊根據所述數字信號判斷所述端口狀態。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述判斷模塊設置有第一數值和第二數值，所述第一數值不大于所述第二數值，其中，
當所述數字信號小于所述第一數值時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為接地信號狀態；
當所述數字信號介于所述第一數值至所述第二數值定義的范圍內時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為懸空信號狀態；
當所述數字信號大于所述第二數值時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為電源信號狀態。
[0009]為實現上述發明目的之一，本發明一實施方式還提供了一種端口狀態采集方法，所述方法包括以下步驟:
提供一種端口狀態采集電路，所述電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，所述第一電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，所述第二電阻的一端與所述端口連接且其另一端與所述第三電阻的一端、所述模/數轉換器連接，所述第三電阻的另一端接地；
設置所述端口狀態為接地信號狀態、懸空信號狀態或電源信號狀態；
采集所述電路的電壓值；
將所述電壓值轉換為數字信號；
輸出所述數字信號；
根據所述數字信號，判斷所述端口狀態。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述第一恒壓電源的電壓為+5V。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻的大小分別為 1K Ω、100Κ Ω、20ΚΩ。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述步驟“輸出所述數字信號”具體包括:
輸出所述數字信號至與所述模/數轉換器相連接的判斷模塊。
[0013]作為本發明的進一步改進，步驟“根據所述數字信號，判斷所述端口狀態”具體包括:
于所述判斷模塊中存儲第一數值和第二數值，所述第一數值不大于所述第二數值； 根據接收的所述數字信號，判斷所述端口狀態；
當所述數字信號小于所述第一數值時，判斷所述端口狀態為接地信號狀態；
當所述數字信號介于所述第一數值至所述第二數值定義的范圍內時，判斷所述端口狀態為懸空信號狀態；
當所述數字信號大于所述第二數值時，判斷所述端口狀態為電源信號狀態。
[0014]與現有技術相比，本發明具有以下有益技術效果:端口可同時配置為電源信號、懸空信號、地信號，使電路端口同時實現多種信號間的轉換；還可在實際應用中，準確識別端口的狀態，以及端口輸入連續模擬信號時，判斷端口的電壓值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明一實施方式的端口狀態采集電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0017]參看圖1，圖1是本發明一實施方式的端口狀態采集電路的電路圖。所述電路用于對端口 IN的狀態進行采集，所述電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和模/數轉換器AD。第一電阻Rl的一端與端口 IN連接,且第一電阻Rl的另一端與第一;〖亙壓電源Ul連接；第二電阻R2的一端與端口 IN連接，且第二電阻R2的另一端與第三電阻R3 —端、模/數轉換器AD連接；第三電阻R3的另一端接地。
[0018]所述模/數轉換器AD用于采集所述電路的電壓值并輸出數字信號。其中，當所述端口狀態為電源信號狀態，亦即端口 IN輸入電源信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對輸入的電源信號的分壓；當所述端口狀態為懸空信號狀態，亦即端口 IN輸入懸空信號時,模/數轉換器AD的輸入電壓為在第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對第一恒壓電源Ul的分壓；當所述端口狀態為接地信號狀態，亦即端口 IN輸入地信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對地信號的分壓。不同的所述端口狀態，所述模/數轉換器AD采集到的電壓不同，所述模/數轉換器AD將采集到的電壓值轉換為數字信號，即所輸出的數字信號不同，每一所述端口狀態對應一定的數字信號范圍，即不同的所述端口狀態下對應的所述數字信號范圍不同，由此，本發明一實施方式的端口狀態采集電路，可以實現端口多種信號配置，所述端口狀態可以配置為懸空信號、電源信號和接地信號三種狀態，且可以輕松識別所述端口狀態。
[0019]具體的，所述電路還包括判斷模塊，所述判斷模塊與所述模/數轉換器AD連接，所述模/數轉換器AD采集到電壓后會輸出相應的數字信號X至所述判斷模塊，所述判斷模塊接收所述數字信號X并進行判斷。根據實際需要，所述判斷模塊設置有第一數值和第二數值，所述第一數值不大于所述第二數值。
[0020]在本實施例中，第一恒壓電源Ul電壓為+5V,第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的大小分別為10ΚΩ、100ΚΩ、20ΚΩ。當端口 IN輸入電源信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對電源信號Uin的分壓，即Uad=Uin* (R3/(R3+R2));當端口 IN輸入懸空信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對第一恒壓電源Ul的分壓，即Uad=UI* (R3/ (R1+R2+R3))，而端口 IN的電壓Uin為在第一電阻Rl、第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3和第二電阻R2對第一恒壓電源Ul的分壓，即Uin=UI* ((R3+R2) / (R1+R2+R3))，則模/數轉換器AD的輸入電壓Uad與端口 IN的電壓Uin的關系為:UAD=UIN* (R3/ (R3+R2));當端口 IN輸入地信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對地信號的分壓，而此時地信號電壓也即端口 IN的電壓Uin，則Uad=Uin* (R3/ (R3+R2))。
[0021 ] 考慮到實際應用中，地信號電壓并非是絕對的0V，而是有一定的誤差范圍，在一具體示例中，端口 IN的輸入電壓Uin為(T4V時定義為地信號、4?5V時定義為懸空信號、5?15V時定義為電源信號，根據端口 IN的輸入電壓Uin與模/數轉換器AD的輸入電壓Uad的關系，所述第一數值設置為0.667V，所述第二數值設置為0.833V。當所述判斷模塊接收到的數字信號X〈0.667V時，則判斷所述端口狀態為接地信號狀態；當所述判斷模塊接收到的數字信號X>0.833V時，則判斷所述端口狀態為電源信號狀態；當所述判斷模塊接收到的數字信號X為0.667V ^ 0.833V時，則所述端口狀態為懸空信號狀態。本發明的端口狀態采集電路，不必改變電路形式就可以檢測電源信號、地信號或懸空信號，適應性非常好。
[0022]值得說明的是，本說明書中的各個部件的取值并不限制本申請的保護范圍，如第一恒壓電源Ul的電壓值、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、所述第一數值、所述第二數值等等，在實際應用中，均可根據特定的需要設定相應的數值，以滿足不同電子電路的需求。以上未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0023]另外，所述判斷模塊還可根據所述數字信號X，得到模/數轉換器AD的輸入電壓Uad,然后根據上述模/數轉換器AD的輸入電壓Uad與端口 IN的輸入電壓Uin的關系:Uad=Uin* (R3/(R3+R2))，所述判斷模塊可以輸出端口 IN的輸入電壓UIN。由此可知，當端口 IN接連續模擬信號時，本發明的端口狀態采集電路可以根據數字信號X識別端口 IN的連續模擬信號的電壓值。
[0024]另外，在本發明一實施方式中，還提供了一種端口狀態采集方法，所述方法包括以下步驟:
提供一種端口狀態采集電路，所述電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，所述第一電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，所述第二電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第三電阻的一端、模/數轉換器連接，所述第三電阻的另一端接地；
設置所述端口狀態為接地信號狀態、懸空信號狀態或電源信號狀態；
采集所述電路的電壓值；
將所述電壓值轉換為數字信號；
輸出所述數字信號；
根據所述數字信號，判斷所述端口狀態。
[0025]下面結合圖1對所述端口狀態采集方法進行詳細說明，圖1是本發明一實施方式的端口狀態采集電路的電路圖。
[0026]提供一種端口狀態采集電路，所述電路用于對端口 IN的狀態進行采集，所述電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和模/數轉換器AD。第一電阻Rl的一端與端口 IN連接，且第一電阻Rl的另一端與第一恒壓電源Ul連接；第二電阻R2的一端與端口 IN連接，且第二電阻R2的另一端與第三電阻R3 —端、模/數轉換器AD連接；第三電阻R3的另一端接地；
設置所述端口狀態為接地信號狀態、懸空信號狀態或電源信號狀態，亦即端口 IN輸入地信號、懸空信號或者電源信號；
用模/數轉換器AD采集所述電路的電壓值；
將所述電壓值轉換為數字信號X ;
輸出數字信號X ;
所述模/數轉換器AD所采集的電壓值與所述端口狀態有關，且所述端口狀態與所述數字信號X的范圍呈對應關系，則根據所述數字信號X，判斷所述端口狀態。
[0027]具體的，所述第一恒壓電源Ul的電壓為+5V，所述第一電阻R1、所述第二電阻R2和所述第三電阻R3的大小分別為1K Ω、100Κ Ω、20ΚΩ。在實際應用中，第一恒壓電源的電壓及第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3還可設置為其他數值，其數值大小并不受本說明的限制。
[0028]設置判斷模塊，所述判斷模塊與模/數轉換器AD相連接，所述步驟“輸出所述數字信號”具體包括:輸出數字信號X至所述判斷模塊。
[0029]步驟“根據所述數字信號，判斷所述端口狀態”具體包括:于所述判斷模塊中存儲第一數值和第二數值，在圖1的端口狀態采集電路中，設置第一數值為0.667V，設置所述第二數值為0.833V ；
接收所述數字信號X后，根據數字信號X與所述第一數值與所述第二數值的大小關系，判斷所述端口狀態。
[0030]具體的，當端口 IN輸入電源信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對電源信號Uin的分壓=Uad=UinMRS/(R3+R2));當端口 IN輸入懸空信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對第一恒壓電源Ul的分壓:Uad=UI* (R3/ (R1+R2+R3))，而端口 IN的電壓為在第一電阻Rl、第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3和第二電阻R2對第一恒壓電源Ul的分壓，即Uin=UI* ((R3+R2)/(R1+R2+R3))，則模/數轉換器AD的輸入電壓Uad與端口 IN的電壓Uin的關系為:Uad=Uin* (R3/ (R3+R2));當端口 IN輸入地信號時，模/數轉換器AD的輸入電壓Uad為在第二電阻R2和第三電阻R3所構成的回路中第三電阻R3對地信號的分壓，而此時地信號電壓也即端口 IN的電壓Uin,則Uad=Uin* (R3/ (R3+R2))。考慮到實際應用中，地信號電壓并非是絕對的0V，而是有一定的誤差范圍，在一具體示例中，端口 IN的輸入電壓Uin為(T4V時定義為地信號、4飛V時定義為懸空信號、5?15V時定義為電源信號，則每一所述端口狀態對應一定的數字信號范圍。根據端口 IN的輸入電壓Uin與模/數轉換器AD的輸入電壓Uad的關系，當所述判斷模塊接收到的數字信號X〈0.667V時，則判斷所述端口狀態為接地信號狀態；當所述判斷模塊接收到的數字信號X>0.833V時，則判斷所述端口狀態為電源信號狀態；當所述判斷模塊接收到的數字信號X為0.667V ^ 0.833V時，則所述端口狀態為懸空信號狀態。本發明的端口狀態采集方法，不必改變電路形式就可以識別電源信號、地信號或懸空信號，適應性非常好。
[0031]與現有技術相比，本發明具有以下有益技術效果:端口可同時配置為電源信號、懸空信號、地信號，使電路端口同時實現多種信號間的轉換；還可在實際應用中，準確識別端口的狀態，以及端口輸入連續模擬信號時，判斷端口的電壓值。
[0032]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0033]上文所列出的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種端口狀態采集電路，其特征在于，所述電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，所述第一電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，所述第二電阻的一端與所述端口連接且其另一端與所述第三電阻的一端、所述模/數轉換器連接，所述第三電阻的另一端接地； 其中，所述端口狀態包括接地信號狀態、懸空信號狀態及電源信號狀態，所述模/數轉換器用于采集所述電路的電壓值并轉換為數字信號輸出，不同的所述端口狀態對應的所述數字信號范圍不同。
2.根據權利要求1所述的端口狀態采集電路，其特征在于，所述第一恒壓電源的電壓為 +5V。
3.根據權利要求1所述的端口狀態采集電路，其特征在于，所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻的大小分別為1K Ω、10K Ω、20ΚΩ。
4.根據權利要求1所述的端口狀態采集電路，其特征在于，所述電路包括判斷模塊，所述判斷模塊與所述模/數轉換器連接，所述判斷模塊用于接收所述模/數轉換器輸出的所述數字信號，且所述判斷模塊根據所述數字信號判斷所述端口狀態。
5.根據權利要求4所述的端口狀態采集電路，其特征在于，所述判斷模塊設置有第一數值和第二數值，所述第一數值不大于所述第二數值，其中， 當所述數字信號小于所述第一數值時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為接地信號狀態； 當所述數字信號介于所述第一數值至所述第二數值定義的范圍內時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為懸空信號狀態； 當所述數字信號大于所述第二數值時，所述判斷模塊判斷所述端口狀態為電源信號狀態。
6.一種端口狀態采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供一種端口狀態采集電路，所述電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和模/數轉換器，所述第一電阻的一端與所述端口連接且其另一端與第一恒壓電源連接，所述第二電阻的一端與所述端口連接且其另一端與所述第三電阻的一端、所述模/數轉換器連接，所述第三電阻的另一端接地； 設置所述端口狀態為接地信號狀態、懸空信號狀態或電源信號狀態； 采集所述電路的電壓值； 將所述電壓值轉換為數字信號； 輸出所述數字信號； 根據所述數字信號，判斷所述端口狀態。
7.根據權利要求6所述的端口狀態采集方法，其特征在于，所述第一恒壓電源的電壓為 +5V。
8.根據權利要求6所述的端口狀態采集方法，其特征在于，所述第一電阻、所述第二電阻和所述第三電阻的大小分別為1K Ω、100Κ Ω、20ΚΩ。
9.根據權利要求6所述的端口狀態采集方法，其特征在于，所述步驟“輸出所述數字信號”具體包括: 輸出所述數字信號至與所述模/數轉換器相連接的判斷模塊。
10.根據權利要求9所述的端口狀態采集方法，其特征在于，步驟“根據所述數字信號，判斷所述端口狀態”具體包括: 于所述判斷模塊中存儲第一數值和第二數值，所述第一數值不大于所述第二數值； 根據接收的所述數字信號，判斷所述端口狀態； 當所述數字信號小于所述第一數值時，判斷所述端口狀態為接地信號狀態； 當所述數字信號介于所述第一數值至所述第二數值定義的范圍內時，判斷所述端口狀態為懸空信號狀態； 當所述數字信號大于所述第二數值時，判斷所述端口狀態為電源信號狀態。
【文檔編號】H03M1/12GK104467854SQ201510006496
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2015年1月7日 優先權日:2015年1月7日
【發明者】祝琳, 陳應強, 王特治, 陳永義 申請人:蘇州藍博控制技術有限公司