一种汽车开关量信号的检测方法技术

一种汽车开关量信号的检测方法，包括：步骤1：建立检测电路；步骤2：将检测电路接入CPU：二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT；三极管Q1的集电极连接CPU的IO口，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT；三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO口，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_DOWN；步骤3：CPU产生定时扫描信号PULL_DOWN来控制输入端的INPUT是否由下拉电阻R4连接到地，每做一次切换读取一次IO口的值，然后再与上一次读取的OUTPUT进行比较：如果两次读取的OUTPUT相同，则：CPU读到OUTPUT为1，则判断INPUT为低电平；读到OUTPUT为0，则INPUT为高电平；如果两次读取的OUTPUT不同，则INPUT为悬空状态，当有下拉电阻时，判断OUTPUT为高电平；当无下拉电阻时，判断OUTPUT为低电平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于状态检测电路，特别涉及一种汽车开关量信号的检测电路。
技术介绍
目前，在汽车上的开关信号检测当中存在有三种状态:高电平(连接到汽车电瓶正极)、低电平(搭铁、接到电瓶负极)、悬空，而有效的状态有两种:高有效和低有效。针对汽车的开关信号检测传统的有几种方案:用光耦隔离转化、二极管隔离转化和AD采集等，而这些传统的方案中只能做到只针对一种有效状态(即一个电路只能单独检测高有效或者低有效)，而且一个CPU的IO只能识别两种状态，无法做到高有效或者低有效同时兼容的方案，其中采用电阻分压，由AD 口采集方案可以实现，但是比较占用CPU资源、成本较高。为此，一篇申请号为201210338759.1的专利技术专利，公开了一种开关状态检测电路，解决现有单片机使用I/o 口不能同时检测低速开关接电源、接地和悬空三种状态的问题。该专利技术中，时钟发生模块产生周期性触发信号，分别送到方波发生模块和判断模块；方波发生模块产生周期性翻转的高、低电平，送到电平转换电路，电平转换电路进行电平转换后的电信号，送到驱动电路进行电压和电流放大，驱动电路输出通过N个依次串联的第一、第二限流电阻连接N个模数转换模块，N个模数转换模块输出数字量，送到判断模块进行判断。本专利技术只使用CPU的I/O 口，不用A/D 口，可以检测出开关的高/低/悬空三种状态。该专利提出的方案虽然也可以用于汽车开关量信号的检测电路中，但是其提供的检测电路没有有效的措施进行保护，直接由电阻引入CPU的IO 口，可能损坏CPU，而且该电路结构复杂，增加成本。
技术实现思路
因此，针对上述的问题，本专利技术提出，可以同时识另拙高电平、低电平和悬空三种状态，实现N+1个IO 口就可以识别N路低速开关信号，并且电路对于高、低电平的判断阈值可以单独配置，同时，其实现电路简单，且具有更好的抗干扰、大电压的能力，有效的保护CPU的IO 口，从而解决现有技术之不足。为了解决现有技术之不足，本专利技术所采用的技术方案是，，包括以下步骤: 步骤1:建立检测电路，该检测电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容Cl，二极管Dl的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接地；二极管Dl的正端连接电阻R2的一端和二极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC ;二极管D2的负端串联电阻R3后连接电容Cl的一端、电阻R5的一端和三极管Ql的基极，电容Cl的另一端、电阻R5的另一端和三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极串联电阻Rl后连接电源VCC ； 步骤2:将检测电路接入CPU:二极管Dl的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT ;三极管Ql的集电极连接CPU的IO ロ，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT ;三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO ロ，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_D0WN ；其中，电阻R6是三极管Q2的限流电阻，通用做法，CPU—般会输出3.3V，如果直接接到三极管Q2会损坏； 步骤3:CPU通过检测电路进行检测，具体检测过程如下:首先由CPU产生定时扫描信号PULL_D0WN来控制输入端的INPUT是否由下拉电阻R4连接到地；CPU对定时扫描信号PULL_D0WN每进行一次高低电平的切换(实现INPUT由电阻R4连接到地的切換)，同时读取一次连接电平信号OUTPUT的IO ロ的值，然后将两次读取的电平信号OUTPUT进行比较:如果两次读取的电平信号OUTPUT相同，则判断如下:CPU读到的电平信号OUTPUT为1，则判断开关量信号INPUT为低电平；CPU读到电平信号OUTPUT为0，则判断开关量信号INPUT为高电平； 如果两次读取的电平信号OUTPUT不同，则开关量信号INPUT为悬空状态，当有下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为高电平；当无下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为低电平。具体的，当有下拉电阻时，相当于将INPUT信号拉低，类似于输入低电平，OUTPUT将输出高电平到CPU ;当无下拉电阻时，INPUT将悬空，相当于输入高电平，OUTPUT将输出低电平到CPU。其中，判断开关量信号INPUT是否悬空状态时，由于当外部信号切换时也会出现两次采集回来的电平不同，因此，需要进行多次(至少三次)的采集判断，以滤除该干扰。另外，在检测过程中，OUTPUT信号为标准的TTL电平信号，判断开关量信号INPUT为I或者0是通过预先设置的阈值进行判断的，例如开关量信号INPUT在0-2V之间判断为0，大于2V则为1，当然也可以根据不同的需求设置其他的区间。其判断的阈值可以通过调整电阻R2、电阻R4、电阻R3和电阻R5的阻值进行配置:高低电平阈值的配置即为配置三极管进入饱和导通的状态，通过配置合适的电压值，使接ロ达到判断阈值时，三极管刚好进入导通状态。其中，电阻R4为电路的输入电阻，根据开关信号的驱动能力选取阻值较大的电阻，提高输入阻抗。电阻R2与电阻R4构成分压，故电阻R2的阻值可以略大于电阻R4。最后通过调节电阻R3和电阻R5可以控制三极管进入饱和区的电压即可配置开关信号判断的阈值。上述方法中，检测电路对于汽车开关信号三种状态的检测原理如下: a、INPUT输入高电平时，ニ极管Dl截止、D2导通，三极管Ql饱和导通，OUTPUT输出TTL低电平； b、INPUT输入低电平(搭铁或接地)吋，ニ极管Dl导通，D2截止，三极管Ql截止，OUTPUT输出TTL高电平； c、INPUT输入悬空时，需要有ー个接地来探测该状态，该接地由一个电阻R4加ー个三极管Q2实现，CPU的10 ロ输出ー个定时扫描信号roLL_D0WN来控制三极管下拉电阻。悬空吋，当有下拉电阻吋，ニ极管Dl导通，D2截止，三极管Ql截止，OUTPUT输出高电平；当无下拉电阻时，ニ极管Dl截止、D2导通，三极管Ql导通，OUTPUT输出低电平。这样CPU通过PULL_D0WN输出控制，将下拉电阻R4进行下拉与不下拉的扫描，就可以识别出当前的输入信号是否为悬空，判断原则为如果每次扫描采集回来的电平不同即为INPUT输入为悬空，为了防止误判断(因为当高、低电平切换时也会出现两次采集回来的电平不同)，这需要多次扫描采集来做大数判断，滤除干扰。本专利技术通过上述方法，与现有技术相比，具有如下优点:1、通过普通的IO口即可识别开关信号的三种状态:高电平、低电平、悬空，而不用比较 浪费资源的AD 口 ；2、如果需要检测N路的开关量，就需要有N个的这样的电路，就需要有N个的IO口，然 后加上I个的roLL_D0WN这个IO 口就是N+1的IO 口了，因此，由N+1个的IO 口就可以检 测N路的低速开关信号；3、由二极管Dl和D2实现隔离，可以较好的抑制外部的干扰(如该路端口可以耐大电 压、可通过浪涌200V/200mS和静电接触放电等试验不损坏)；4、对于高电平或低电平的判断阈值可以通过电阻R2、R3、R4和R5进行单独配置；5、与
技术介绍
中的专利技术专利(申请号为201210338759.1)相比，本专利技术中的检测电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车开关量信号的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立检测电路，该检测电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，二极管D1的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接地；二极管D1的正端连接电阻R2的一端和二极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC；二极管D2的负端串联电阻R3后连接电容C1的一端、电阻R5的一端和三极管Q1的基极，电容C1的另一端、电阻R5的另一端和三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联电阻R1后连接电源VCC；步骤2：将检测电路接入CPU：二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT；三极管Q1的集电极连接CPU的IO口，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT；三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO口，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_DOWN；步骤3：CPU通过检测电路进行检测，具体检测过程如下：首先由CPU产生定时扫描信号PULL_DOWN来控制输入端的INPUT是否由下拉电阻R4连接到地；CPU对定时扫描信号PULL_DOWN每进行一次高低电平的切换，同时读取一次连接电平信号OUTPUT的IO口的值，然后将两次读取的电平信号OUTPUT进行比较：如果两次读取的电平信号OUTPUT相同，则判断如下：CPU读到的电平信号OUTPUT为1，则判断开关量信号INPUT为低电平；CPU读到电平信号OUTPUT为0，则判断开关量信号INPUT为高电平；如果两次读取的电平信号OUTPUT不同，则开关量信号INPUT为悬空状态，当有下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为高电平；当无下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为低电平。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车开关量信号的检测方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:建立检测电路，该检测电路包括ニ极管D1、ニ极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容Cl，ニ极管Dl的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接地；ニ极管Dl的正端连接电阻R2的一端和ニ极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC ;ニ极管D2的负端串联电阻R3后连接电容Cl的一端、电阻R5的一端和三极管Ql的基板，电容Cl的另一端、电阻R5的另一端和三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极串联电阻Rl后连接电源VCC ； 步骤2:将检测电路接入CPU: ニ极管Dl的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT ;三极管Ql的集电极连接CPU的IO ロ，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT ;三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO ロ，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_D0WN ； 步骤3:CPU通过检测电路进行检测，具体检测过程如下:首先由CPU产生定时扫描信号P...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志聪，蔡运文，吴振达，陈茹涛，肖振隆，
申请(专利权)人：厦门雅迅网络股份有限公司，
类型：发明
国别省市：