一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路，包括一个接入传感器的4线接线端子、一个双4选1模拟复用器CD4052、两路AD623构成的模拟信号放大电路、一个MCU控制器STM32F103。数字或模拟传感器通过接线端子的输入/输出信号线1和2连接双4选1模拟复用器的X和Y端，MCU控制A和B选择复用器的不同通道，可连接IIC总线、SPI总线、开关量、串行JTAG仿真器等接口类型的数字传感器或设备到MCU相应端口，也可连接模拟传感器，信号经放大后再送MCU的AD转换接口。本接口电路在使用多种接口类型的传感器时能够实现统一的接口，可提高设备的通用性，减小设备的体积。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子测量
，具体涉及一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路。
技术介绍
随着传感器技术的发展，在电子测量
除了使用传统的模拟传感器，也已经大量使用数字传感器，这种数字传感器的常用接口有单总线方式、IIC接口方式、SPI接口方式以及开关型接口等。在应用中，有时测量设备需要连接多种类型的传感器来测量不同类型的参数或者满足不同的测量范围，常见的方式是在测量设备上设计多个接口以匹配不同类型的传感器，特别是一个设备兼用模拟传感器和数字传感器时，接口一般都需要分开。这种方式会导致设备的外部接口数量较多，设备的体积和成本都变大。如果不论使用上述什么类型的传感器都能够使用统一的一个接口，那么对于设备的小型化和使用的便利性都大有益处，同时能够降低设备的成本，本技术即为实现此目标而提出。
技术实现思路
本技术提供了一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路，使采用多种类型输入输出信号定义的传感器能连接到统一的接口，具有一定的通用性和灵活性，适用于不同的测量应用。本技术的技术方案为：一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路包括一个用于连接不同传感器的4线接线端子，其中一根线作为电源线，一根作为地线，另外两根是传感器的信号输入/输出线。所述接线端子实际也可以是一个插座，外部连接的传感器可以是以下几种接口类型的数字传感器：SPI总线接口、IIC总线接口、开关量接口或单总线接口。对于SPI总线接口，这里只读取传感器的数据，所以只使用SPI的时钟信号SCLK和主输入从输出信号MISO；对于开关量接口可输入两路开关量信号，也可用于单总线数字传感器；所述接线端子也可连接两路单端输入的模拟传感器或一路差分输入模拟传感器。接线端子信号线输入/输出1连接到双4选1模拟复用器CD4052的X引脚，输入/输出2连接到Y引脚，这里CD4052作为双1选4来使用；MCU控制器STM32F103的引脚IO3和IO4连接到CD4052的A和B引脚控制选择X和Y的4个连接通道：①当外部连接模拟传感器时，“BA”取值“00”，X被连通到OX，Y被连通到OY，分别输出模拟信号AI1和AI2到后续的两个仪表放大器AD623做放大，之后送到MCU自带的AD转换电路输入口ADC1和ADC2，实现两路模拟传感器或一路差分模拟输入传感器的AD转换；②当外部连接SPI总线传感器时，“BA”取值“01”，X被连通到1X，Y被连通到1Y，分别对应SPI时钟信号SCLK和主输入从输出信号MISO，信号送到MCU控制器的SPI总线接口，实现对传感器数据的读取；③当外部连接IIC总线传感器时，“BA”取值“10”，X被连通到2X，Y被连通到2Y，分别对应IIC总线时钟信号SCL和数据信号SDA，信号送到MCU控制器的IIC总线接口，实现对传感器的读写；④当外部连接开关量传感器或单总线传感器时，“BA”取值“11”，X被连通到3X，Y被连通到3Y，分别对应开关信号DI01和DI02，信号送到MCU控制器的I/O接口，实现对两路传感器的读写。作为优选，上述模拟复用器的开关量信号DI01和DI02可连接到MCU控制器的串行JTAG引脚SWCLK(即JTCK脚)和SWDIO(即JTMS脚)，同时模拟复用器的引脚“BA”需要默认置成“11”以保证初始上电时通道的连通，此时所述的接线端子可以连接以串行方式工作的ARMJTAG仿真器，所述MCU控制器STM32F103不再需要额外的JTAG调试及编程接口。调试及编程完成后，MCU的初始化代码中可再定义JTAG口为通用I/O口，外部开关量传感器或单总线传感器可再正常接入。作为优选，当外部连接一路差分输入模拟传感器时，所述接口电路只需要一路仪表放大器AD623，模拟复用器的输出信号AI1和AI2分别连接到所述仪表放大器的同相和反相输入端，实现一路差分放大。本技术的优点是为多种接口类型的传感器提供了一种统一的接口电路，可使测量仪器在更换使用不同传感器时只用一个接线端子或插座，仪器设备结构能更加紧凑，体积更小，降低了设备成本，通用性强，使用灵活，适用于多种应用场合。附图说明图1是本技术构成原理框图图2是数字模拟混合接口电路原理图图3是MCU控制电路原理图图4是差分模拟输入时的接口电路原理图具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。如图1所示，本技术所述的适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路包括一个4线接线端子、一个双4选1模拟复用器CD4052，模拟复用器工作电源电压为+5V，一路或两路由仪表放大器AD623构成的放大电路，一个MCU控制器STM32F103，MCU工作电压+3.3V。所述4线接线端子，其中一根线接电源，电源电压根据传感器的工作要求决定，可以是+5V或+3.3V；一根是地线，另外两根是传感器的信号输入/输出线，接线端子实际也可以是一个插座，外部连接的传感器可以是以下几种接口类型的数字传感器：SPI总线接口、IIC总线接口、开关量接口或单总线接口。对于SPI总线接口，选择只读取传感器的数据，只使用SPI的时钟信号SCLK和主输入从输出信号MISO；对于开关量接口可输入两路开关量信号，也可用于单总线数字传感器；所述接线端子也可连接两路单端输入的模拟传感器或一路差分输入模拟传感器。如图2～3所示，接线端子J1的信号线IN1连接到模拟复用器U2的X引脚，信号线IN2连接到U2的Y引脚，U2作为双1选4模拟复用器来使用，这里U2可以使用CD4052；U2的通道选择引脚A和B来自于MCU控制器U1(STM32F103)的引脚PC6和PC7，控制选通U2两个公共端X和Y的4个连接通道，具体说明如下：①当外部连接模拟传感器时，“BA”取值“00”，X被连通到OX输出模拟信号AI1，Y被连通到OY输出模拟信号AI2，信号再送入两个电压跟随器U3A和U3B(LM324)以提高信号的输入阻抗，之后送到仪表放大器U4和U5做放大，仪表放大器采用AD623时其本身的输入阻抗足够高，两个电压跟随器就不再需要，但如果使用的仪表放大器输入阻抗不高，电压跟随器是必要的。电压跟随器和仪表放大器均采用单端供电，供电电压+5V。放大之后的信号送到U1自身的AD转换电路输入口PAO和PA1。②当外部连接SPI总线传感器时，“BA”取值“01”，X被连通到1X，Y被连通到1Y，分别对应连接SPI时钟信号SCLK和主输入从输出信号MISO，信号连接到MCU控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路，其特征在于包括一个4线接线端子或插座，所述4线中的一根线作为电源线，一根线作为地线，另外两根线是传感器的信号输入/输出线；所述的两根信号输入/输出线连接到一个双4选1模拟复用器CD4052，其中信号线输入/输出1连接到所述模拟复用器CD4052的X引脚，输入/输出2连接到Y引脚；一个MCU控制器STM32F103，其引脚IO3和IO4分别连接到所述模拟复用器CD4052的通道选择引脚A和B来选择CD4052中X和Y分别对应的4个连接通道0X～3X和0Y～3Y；在所述的两根信号输入/输出线输入传感器的模拟信号时X被连通到0X，Y被连通到0Y，分别输出模拟信号AI1和AI2到后续的两个仪表放大器AD623放大，放大后的模拟信号送到所述MCU控制器STM32F103自带的AD转换电路输入口ADC1和ADC2，实现两路模拟传感器或一路差分模拟传感器信号的AD转换。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路，其特征在于包括一个4线接线端子或插座，所述4线中的一根线作为电源线，一根线作为地线，另外两根线是传感器的信号输入/输出线；所述的两根信号输入/输出线连接到一个双4选1模拟复用器CD4052，其中信号线输入/输出1连接到所述模拟复用器CD4052的X引脚，输入/输出2连接到Y引脚；一个MCU控制器STM32F103，其引脚IO3和IO4分别连接到所述模拟复用器CD4052的通道选择引脚A和B来选择CD4052中X和Y分别对应的4个连接通道0X～3X和0Y～3Y；在所述的两根信号输入/输出线输入传感器的模拟信号时X被连通到0X，Y被连通到0Y，分别输出模拟信号AI1和AI2到后续的两个仪表放大器AD623放大，放大后的模拟信号送到所述MCU控制器STM32F103自带的AD转换电路输入口ADC1和ADC2，实现两路模拟传感器或一路差分模拟传感器信号的AD转换。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多种接口类型传感器的数模混合接口电路，其特征在于能够连接多种接口类型的传感器，包括以下接口类型的数字传感器：SPI总线接口、IIC总线接口、开关量接口、单总线接口；还包括两路单端输入的模拟传感器或一路差分输入的模拟传感器。
3.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，王建芬，王钰俍，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33