端口复用及故障检测电路及具有该电路的智能模块制造技术

本发明专利技术公开一种端口复用及故障检测电路，包括输入电路、输出电路、 反馈电路及外部端口；输入电路输入端连接外部端口，输出端连接主处理器 输入口，根据外部检测信号，生成主处理器的输入信号；输出电路输入端连 接主处理器输出口，输出端连接外部端口；输出电路输入端与输出端之间依 次串接：驱动电路，根据主处理器的输出信号，生成负载的驱动信号；采样 电路，生成负载信号的采样信号；开关电路，控制输出电路输入端与输出端 的正向导通、反向截止；反馈电路输入端连接采样电路，输出端连接主处理 器反馈口，根据采样信号，生成主处理器的反馈信号。本发明专利技术实现输入输出 电路共用端口，并可在线检测外部故障。本发明专利技术还公开一种具有该电路的智 能模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电信号传输技术，具体涉及一种端口复用及故障检测电路及具 有该电路的智能模块。
技术介绍
为满足各种自动化控制系统的要求，近年来各种类型的智能模块不断被开 发出来。这种智能模块的主要功能是，对各种检测信号进行运算、处理，输出 所需的驱动信号。由于智能模块实际上为多输入多输出系统，因此需要大量的输入输出端 口，这势必造成与智能模块小型化趋势之间的矛盾。同时，由于用户应用的差 异化、个性化需求，处理的输入输出信号类型千差万别，使得智能模块对应用 场合具有较强的依赖性，需要用户配备各种模块组合以用于不同场合。这极大 地降低了开发效率、增加了开发成本。为解决这个问题，目前在一些电子类产 品中已经有一些端口复用的实践，主要是输入复用或者输出复用。但由于未很 好地解决输入端口与输出端口的复用问题，存在端口使用效率低、应用灵活性 差的问题。另夕卜，根据统计资料表明，在控制系统的故障中，约有20%的故障属于智 能模块的内部故障，而其余80%的故障属于外部故障，因此研制、发展具有检 测外部故障功能的智能模块，具有广阔的市场前景。目前，智能模块的外部故 障检测需通过其它仪器或设备进行，难以实现智能模块的在线检测，存在占用 资源多、检测效率低的缺陷。由于上述问题的存在，现有智能模块的输入输出端口电路不能满足控制系 统应用的差异化需求。
技术实现思路
有筌于此，本专利技术提供一种端口复用及故障检测电路，可使智能模块输入 输出电路共用端口，实现外部故障的在线检测，满足各种控制系统应用的差异 化需求。在此基础上，本专利技术还提供一种具有该电路的智能模块。为解决以上技术问题，本专利技术提供的端口复用及故障检测电路，包括一输入电路、 一输出电路、 一反馈电路及一外部端口；其中，所述输入电路，输入端连接所述外部端口，输出端连接主处理器输入口， 用于根据外部检测信号，生成所述主处理器的输入信号；所述输出电路，输入端连接所述主处理器输出口，输出端连接所述外部端 口；所述输出电路输入端与输出端之间依次串接 一驱动电路，用于根据所述 主处理器的输出信号，生成负载的驱动信号； 一采样电路，用于生成所述驱动 信号的采样信号； 一开关电路，用于控制所述输出电路输入端与输出端的正向 导通、反向截止；所述反馈电路，输入端连接所述采样电路，输出端连接所述主处理器反馈 口，用于根据所述采样信号，生成所述主处理器的反馈信号。优选地，所述输入电路包括过流保护电路，用于防止所述主处理器的输入 信号过大。优选地，所述过流保护电3各为一过流保护电阻。 优选地，所述驱动电5^为一驱动芯片。优选地，所述驱动芯片输出端连接一续流电路，用于释放感性负载产生的 反向电动势。优选地，所述续流电路为一二极管，阳极接地，阴极连接所述驱动芯片输 出端。优选地，所述开关电路为一二极管，阳极连接所述采样电路，阴极连接所 述外部端口 。样电阻。优选地，所述反馈电路包括一运算放大器，同、反相输入端分别连接所述釆样电阻一端，输出端连接所述主处理器反馈口。优选地，所述运算放大器输出端与所述主处理器反馈口之间连接一滤波电路。优选地，所述滤波电^各为RC滤波电^各。优选地，所述检测信号为数字量或脉冲信号；所述驱动信号为数字量或PWM信号。本专利技术提供的智能模块，包括主处理器及上述端口复用及故障检测电路。与现有技术相比，本专利技术可使智能模块输入输出电路共用端口，实现外部故障的在线检测，满足各种控制系统应用的差异化需求，具体而言在输出电路上设置开关电路， 一方面，消除输入电路对输出电路的影响，避免输入信号过大而造成输出电路元件的损坏；另一方面，输出信号也可经输入电路反馈至主处理器。通过多类型输入输出信号共用端口实现数据采集及信号输出，其同一端口既可以作为输入点，也可以作为输出点；其中，输入和输出电路可共存于一块电路板上并具有统一的外部端口 ，输入/输出操作互不影响；当输入/输出需要切换使用时无需附加操作即可实现，提高端口使用效率和应用灵活性。输入信号输出信号复用端口，同一个端口既可以作为输出点，也可以作为输入点反馈信号；由此，可利用输入电路进行外部设备的短路检测，还可方便地利用反馈电路实现外部设备的掉线检测。这些检测仅需占用 一个端口即可实现，从而极大地提高了端口的使用效率和控制操作的便捷性，简化了外部设备故障检测功能的实现。附图说明图1为本专利技术端口复用及故障检测电路第一实施例的电路框6图2为图1所述电路用于在线检测外部负载短路故障时的流程图；图3为图1所述电路用于在线检测外部负载掉线故障时的流程图；图4为本专利技术端口复用及故障检测电路第二实施例的电路框图；图5为本专利技术端口复用及故障检测电路第三实施例的电路框图；图6为本专利技术端口复用及故障检测电路第四实施例的电路框图。具体实施例方式下面结合附图及实施例具体说明。请参见图1,该图为本专利技术端口复用及故障检测电路第一实施例的电路框图。该端口复用及故障检测电路，包括输入电路C100、输出电路C200、反馈电路C300和外部端口 P，其中输入电路CIOO、输出电路C200共用外部端口 P。该端口复用及故障检测电路中，各类型信号处理相对独立，互不影响，从而实现输入输出端口的复用，具体而言所述输入电路CIOO,输入端连接外部端口P,输出端连接主处理器CPU(如DSP等型号)输入口，用于根据外部检测信号，生成主处理器的输入信号。其中，检测信号为数字量或脉冲信号，以便与主处理器输入信号形式一致；也可为模拟信号，此时应加入A/D转换器，在此不再赘述。不失一般性，以下以数字量进行说明。如图l所示，为防止主处理器的输入信号过大，在输入电路C100中设置过流保护电路CIOI,具体为过流保护电阻R1。由此，输入数字量或脉沖信号经过R1后直接送入主处理器；其中，脉冲输入^:测包括脉冲频率4全测和脉冲个数计数两部分， 一般地通过检测信号上升沿来实现的，当然也可根据情况选择下降沿实现。所述输出电路C200，输入端连接主处理器输出口 ，输出端连接外部端口P;及开关电路C203,其中7驱动电路C201,用于根据主处理器的输出信号，生成外部负载L的驱动信号。所述驱动信号一般为数字量或PWM (脉冲宽度调制)信号，也可为模拟信号；不失一般性，对驱动信号以数字量为例进行说明。特别地，所述驱动电路C201为驱动芯片U1，并在驱动芯片U1输出端连接续流电路C204 (具体由二极管D1充当，其阳极接地，阴极连接驱动芯片U1的输出端)，可释放感性负载产生的反向电动势，防止电能累积对驱动芯片U1及内部电路产生影响。采样电路C202,用于生成述驱动信号的采样信号；该采样信号送入到反馈电路C300进一步处理后生成反馈信号，可以参与控制以及判断负载L的掉线(断路)故障。如图l所示，由一采样电阻R2构成采样电i 各C202,取其两端电动势作为采用信号，经分析处理后得到主处理器所需的反馈信号。开关电路C203，用于控制输出电路C200输入端与输出端的正向导通、反向截止，使得输入电路C100不对输出电路C200产生影响。如图l所示，开关电路C203具体由二极管D2充当，其阳极连接采样电路，阴极连接外部端口，可防止4企测信号过大而导致驱动芯片Ul损坏。所述反馈电路C300,输入端连接采样电路C202，输出端连接主处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端口复用及故障检测电路，其特征在于，包括一输入电路、一输出电路、一反馈电路及一外部端口；其中，　所述输入电路，输入端连接所述外部端口，输出端连接主处理器输入口，用于根据外部检测信号，生成所述主处理器的输入信号；　所述输出电路，输入端连接所述主处理器输出口，输出端连接所述外部端口；所述输出电路输入端与输出端之间依次串接：一驱动电路，用于根据所述主处理器的输出信号，生成负载的驱动信号；一采样电路，用于生成所述驱动信号的采样信号；一开关电路，用于控制所述输出电路输入端与输出端的正向导通、反向截止；　所述反馈电路，输入端连接所述采样电路，输出端连接所述主处理器反馈口，用于根据所述采样信号，生成所述主处理器的反馈信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周继辉，周翔，李中华，姚洪涛，陈祖亮，
申请(专利权)人：周继辉，周翔，李中华，姚洪涛，陈祖亮，
类型：发明
国别省市：43