基于ad采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及多路開關(guān)量采集技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有對(duì)按鍵等開關(guān)量采樣電路的開關(guān)量進(jìn)行采集的方式大多都是通過CPU的1/ 0口實(shí)現(xiàn)，即；一個(gè)I/O口實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)開關(guān)量的采集，該樣的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，開關(guān)量狀態(tài) 采集速度也比較快，實(shí)用性較強(qiáng)。但是，往往由于CPU具有固定數(shù)量的I/O口，導(dǎo)致所能采 集的開關(guān)量的數(shù)量受到限制，當(dāng)需要采集的開關(guān)量的數(shù)量比較多的時(shí)候，如果CPU的I/O數(shù) 量不夠、沒有可拓展空間時(shí)，需要外掛一個(gè)CPU或者更換更多I/O口的CPU或者增加I/O口 擴(kuò)容的驅(qū)動(dòng)電路，該些方法不但增加了成本，并且還增加電路板所需要的面積、增加PCB板 的設(shè)計(jì)難度、也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相互產(chǎn)生干擾。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型為了解決在現(xiàn)有采集多路開關(guān)的電路必須選擇多I/O口的CPU或增加 I/O口擴(kuò)容驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)致成本過高、抗干擾能力差的問題，提出了一種基于AD采樣電路的 多路開關(guān)量采集裝置。
[0004] 基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置包括AD采樣電路、電源VCC、N個(gè)按鍵和 N個(gè)電阻，N> 1，每個(gè)按鍵均串聯(lián)一個(gè)電阻形成一個(gè)按鍵支路，所有按鍵支路均并聯(lián)在AD 采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電源VCC的地之間，所述AD采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電 源VCC的正極之間串聯(lián)一個(gè)阻值為R的電阻，按鍵Si至按鍵Sw串聯(lián)的電阻的電阻值逐漸遞 減，按鍵Si所在的按鍵支路在按鍵閉合狀態(tài)的阻值為R1，0 <i《N。
[0005] 有益效果：本實(shí)用新型在解決增加電路開關(guān)量采集數(shù)量的時(shí)候，并沒有采用現(xiàn)有 固有的設(shè)計(jì)思路去考慮選擇更多I/O口的CPU,或者從改變數(shù)字電路結(jié)構(gòu)的思路入手，即； 本實(shí)用新型完全擬棄了現(xiàn)有解決同類問題的思路，而是采用采集模擬信號(hào)的AD采樣電路 來實(shí)現(xiàn)對(duì)多路開關(guān)量的采集。所述AD采樣電路是目前非常成熟的技術(shù)，即；硬件電路性能 穩(wěn)定可靠，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)也是非常成熟的技術(shù)，即；對(duì)采集獲得的電壓信號(hào)的處理技 術(shù)也很成熟，因此采用AD采樣電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)多路開關(guān)量的采集的裝置和方法可靠穩(wěn)定。
[0006] 本實(shí)用新型的基本原理是；將每個(gè)開關(guān)量與一個(gè)電阻串聯(lián)形成開關(guān)支路，然后所 有開關(guān)支路并聯(lián)后與一個(gè)電阻串聯(lián)在電源的正負(fù)極之間，然后通過AD采樣該并聯(lián)電路的 電壓，根據(jù)該電壓就能夠獲得并聯(lián)電路的總體阻值，然后根據(jù)該個(gè)阻值確定并聯(lián)電路中的 那幾條支路是閉合的，進(jìn)而達(dá)到確定相應(yīng)的那個(gè)幾個(gè)開關(guān)是閉合狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量 狀態(tài)的采集。本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于并聯(lián)電路中每個(gè)支路的電阻的選擇，進(jìn)而達(dá)到任意一 個(gè)或者多個(gè)開關(guān)被按下時(shí)、整個(gè)并聯(lián)電路的阻值是不同的，該只需要根據(jù)AD采樣電路的分 辨率，然后進(jìn)行充分的計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)。
[0007] 本實(shí)用新型所述的裝置成本低，可擴(kuò)展型好。并且，本實(shí)用新型所述的裝置如果增 加一個(gè)開關(guān)量的采集，只需要在電路上增加一個(gè)串聯(lián)電阻即可，硬件改變很少，配合改變計(jì) 算方法即可。
【附圖說明】
[000引圖1為本實(shí)用新型所述的一種基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置的電路原 理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0009] 一、本所述的基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝 置包括AD采樣電路、電源VCC和N個(gè)電阻，N> 1，每個(gè)按鍵均串聯(lián)一個(gè)電阻形成一個(gè)按鍵 支路，所有按鍵支路均并聯(lián)在AD采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電源VCC的地之間，所述AD 采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電源VCC的正極之間串聯(lián)一個(gè)阻值為R的電阻，按鍵Si至按 鍵Sw串聯(lián)的電阻的電阻值逐漸遞減，按鍵Si所在的按鍵支路在按鍵閉合狀態(tài)的阻值為R1， 0 <i《N。
[0010] 本實(shí)施方式所述的多路開關(guān)量采集裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多路開關(guān)量進(jìn)行采集，并且AD 采樣電路的成本較低，計(jì)算過程也均為電路常用的計(jì)算方法，較傳統(tǒng)的開關(guān)量采集裝置更 具有實(shí)用性。
[0011] 本實(shí)施方式中，通過AD采樣電路對(duì)多個(gè)按鍵組合的多種按鍵狀態(tài)所獲得的節(jié)點(diǎn) 電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)AD采樣電路的分辨率，將按鍵Si至按鍵SW串聯(lián)的電阻的電阻值設(shè)為逐 漸遞減，并且保證，任意一個(gè)按鍵被按下、任意多個(gè)按鍵同時(shí)被按下獲得的并聯(lián)阻值均不相 同，通過AD采樣電路采集其模擬信號(hào)輸入端電壓獲得按鍵電阻值，并根據(jù)按鍵電阻值與按 鍵并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)判定獲得某一個(gè)按鍵或多個(gè)按鍵閉合的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)多路開關(guān)量采集， 其中，按鍵電阻值可W根據(jù)公式= 獲得，式中，U為電源VCC的電壓值，U'為電壓采 A 集步驟采集到的電壓值，R'為按鍵電阻值，該個(gè)公式是在電路計(jì)算中最為常用也是最為基 礎(chǔ)的計(jì)算公式，因此，在進(jìn)行多路開關(guān)量采集的運(yùn)算過程中，簡(jiǎn)化了計(jì)算過程，提高了采集 速度和效率，較傳統(tǒng)的開關(guān)量采集裝置更具有實(shí)用性。
[0012] 可W根據(jù)所有開關(guān)支路形成的并聯(lián)電路先計(jì)算獲得所有按鍵被按下的阻值，并形 成阻值與開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，然后采用查表法根據(jù)按鍵電阻確定哪一個(gè)或多個(gè)按 鍵被按下。查表法是現(xiàn)有常用的數(shù)據(jù)對(duì)比方法，方便快捷。
[0013] 由于按鍵的接觸隨著按鍵的使用會(huì)產(chǎn)生變化，因此，使得AD采樣獲得的電阻值與 該按鍵所在支路的電阻值會(huì)有一定的差，因此，在對(duì)比的時(shí)候，根據(jù)實(shí)際情況，將理論上的 支路電阻或并聯(lián)電阻變成一個(gè)范圍，然后判定按鍵電阻是否落在該范圍內(nèi)。例如，可W設(shè)定 按鍵電阻值與電阻而相當(dāng)是指按鍵電阻值與電阻Ri的差小于0.05%Ri。
[0014] 例如；可W根據(jù)實(shí)際情況，確定按鍵電阻值與多個(gè)按鍵支路的電阻并聯(lián)阻值相當(dāng)， 是指二者的差小于并聯(lián)阻值的0. 05%。
【具體實(shí)施方式】 [0015] 二、本與一所述的基于AD采樣電路的 多路開關(guān)量采集裝置的區(qū)別在于，所述N個(gè)按鍵全部按下之后，AD采樣電路的模擬電壓信 號(hào)輸入端輸入的電壓大于AD采樣電路的最小分辨電壓。
[0016]
【具體實(shí)施方式】S、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的基于AD采樣電路的 多路開關(guān)量采集裝置的區(qū)別在于，第i個(gè)按鍵單獨(dú)按下的時(shí)候，AD采樣電路的模擬信號(hào)輸 入端輸入的電壓為Vi，則有；Vi與Vi+1的差值大于AD采樣電路的最小分辨電壓。
【具體實(shí)施方式】 [0017] 二與S所述的方案主要是針對(duì)AD采樣電路的最小分 辨電壓對(duì)電路中的電阻值進(jìn)行設(shè)置，W便AD采樣電路能夠采集到任何按鍵閉合情況下的 電壓值。
[001引【具體實(shí)施方式】四、結(jié)合圖1說明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】與具體實(shí)施方 式一所述的基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置的區(qū)別在于，所述每個(gè)按鍵均并聯(lián)一 個(gè)電容。
[0019] 本實(shí)施方式中增加了電容，能夠在按鍵在關(guān)斷時(shí)減少按鍵關(guān)斷的兩個(gè)觸點(diǎn)之間形 成的電弧，同時(shí)也能夠防止按鍵觸點(diǎn)的接觸噪聲，使得AD采樣電路采樣得到的電壓值更加 精確。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置，其特征在于，它包括AD采樣電路、電源 VCC、N個(gè)按鍵和N個(gè)電阻，N> 1，每個(gè)按鍵均串聯(lián)一個(gè)電阻形成一個(gè)按鍵支路，所有按鍵支 路均并聯(lián)在AD采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電源VCC的地之間，所述AD采樣電路的模擬 信號(hào)輸入端與電源VCC的正極之間串聯(lián)一個(gè)阻值為R的電阻，按鍵S1至按鍵Sn串聯(lián)的電阻 的電阻值逐漸遞減，按鍵Si所在的按鍵支路在按鍵閉合狀態(tài)的阻值為Ri，0 <i<N。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置，其特征在于，所述 N個(gè)按鍵全部按下之后，AD米樣電路的模擬電壓信號(hào)輸入端輸入的電壓大于AD米樣電路的 最小分辨電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置，其特征在于，第i 個(gè)按鍵單獨(dú)按下的時(shí)候，AD采樣電路的模擬信號(hào)輸入端輸入的電壓為Vi，則有：Vi與Vi+1 的差值大于AD采樣電路的最小分辨電壓。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置，其特征在于，所述 每個(gè)按鍵均并聯(lián)一個(gè)電容。
【專利摘要】基于AD采樣電路的多路開關(guān)量采集裝置，涉及多路開關(guān)量采集技術(shù)。解決了在現(xiàn)有采集多路開關(guān)的電路必須選擇多I/O口的CPU或增加I/O口擴(kuò)容驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)致成本過高、抗干擾能力差的問題。所述裝置的每個(gè)按鍵均串聯(lián)一個(gè)電阻形成一個(gè)按鍵支路，所有按鍵支路均并聯(lián)在AD采樣電路的模擬信號(hào)輸入端與電源的地之間，所述模擬信號(hào)輸入端與電源正極之間串聯(lián)一個(gè)電阻，按鍵S1至SN串聯(lián)的電阻阻值逐漸遞減。所述方法是根據(jù)AD采樣電路采集的電壓獲得按鍵電阻值，并根據(jù)按鍵電阻值與按鍵并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)確定某一個(gè)或多個(gè)按鍵閉合的狀態(tài)。本實(shí)用新型適用于需要采集多路開關(guān)量的電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，還適用于對(duì)需要增加開關(guān)量采集數(shù)量的現(xiàn)有電路的改造。
【IPC分類】H03K17/96
【公開號(hào)】CN204652336
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520260729
【發(fā)明人】張秀穎, 佟大龍, 趙英, 張瞵穎
【申請(qǐng)人】航天科技控股集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日