具有多状态检验功能的数字量输入模块制造技术

本发明专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块是一种电子产品，具体的说是一种对外部电器开关状态采集的数字输入信号进行检测的装置。是由１６路数字量输入模块、ＰＰＳ控制电路、ＮＰＳ控制电路、ＣＰＵ以及ＣＡＮ驱动电路构成。１６路被测输入信号经过转换隔离后，连接到ＣＰＵ的ＩＯ引脚和ＰＰＳ控制电路以及ＮＰＳ控制电路。ＣＰＵ输出两个控制信号ＰＵＬＳ１和ＰＵＬＳ０，去控制ＰＰＳ控制电路和ＮＰＳ控制电路。ＣＰＵ采样后的数字量数据通过ＣＡＮ总线转送到其他智能设备中。ＣＰＵ采用ＭＣ６８Ｋ系列单片机。本发明专利技术具有结构新颖、简单实用、检测准确、功能齐全等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的新型具有多状态检验功能的数字量输入模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块是一种电子产品。具 体的说是,巾对外部电器开关状态采集的数字输入信号进行检测的装置。技术背景目前，数字量输入模块只能够检查数字量信号是高(+24V)还是低(0V)， 而不能够检查输入是否悬空。列车上机械震动比较剧烈，如果DI模块的输入信 号线在运行中松动，则输入信号线处于悬空状态，传统的数字量输入模块不能 判断出此故障，将会输入错误数据，可能会造成误操作。另外，传统的数字量 输入模块的输入信号始终导通，会造成一定的能耗，并且增加电路板的热量， 造成电路运行不稳定，严重的影响了控制准确性。针对上述现有技术中所存在 的问题，研究设计一种新型的具有多状态检验功能的数字量输入模块，从而克 服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的是研究设计一种新型的 具有多状态检验功能的数字量输入模块，能够检验数字量输入信号的高、低以 及悬空状态，并且能够对电路进行自检。从而解决被采集的输入信号线松动、 悬空所引起的误检测问题。本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模 块是由16路数字量输入模块、PPS控制电路、NPS控制电路、CPU以及CAN 驱动电路构成。16路被测输入信号经过转换隔离后，连接到CPU的IO引脚和 PPS控制电路以及NPS控制电路。CPU输出两个控制信号PULS1和PULS0 ， 去控制PPS控制电路和NPS控制电路。CPU采样后的数字量数据通过CAN总 线转送到其他智能设备中。本专利技术所述的CPU采用MC68K系列单片机。本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块正常工作时，CPU软件计算出采 样窗口，每1秒钟分配一个18毫秒的采样窗口，在每个采样窗口中，CPU控制PULS1、 PULS0的波形如附图5所示，同时在采样窗口屮对每一个输入I1…I16采样3次，得到3 个采样值。参考图4，如果输入信号IN15为高电平，在第一个采样点时，PULSO有效， NPS与地端导通，电流流经D7， Rll， H3， R13， D9，使光耦导通，115的采样值为0 (低 电平)；在第二个采样点，PULS1有效，PULSO无效，光耦不导通，115的采样值为1 (高 电平)；在第三个采样点，PULS1和PULS0都有效，电流流经D6， Rll， H3， R13， D9，光 耦导通，115的采样值为0，三次采样值为010，证明输入信号确实是高电位。如果输入 信号IN15为低电平，在第一个采样点时，PULS0有效，电路不导通，115的采样值为1; 在第二个釆样点，PULS1有效，PULS0无效，电流流经D6， Rll， H3， R13， D8，使光耦导 通，115的采样值为0;在第二个采样点，PULS1和PULSO都有效，电流流经D6， Rll， H3， R13， D9，光耦导通，115的采样值为0，三次采样值为100。证明输入信号确实是低 电位。同样可以推导出输入悬空状态时的采样值为110，以及其它几种工作状态。表1 是各种采样值与输入端电平数据或电路故障的对应表。本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块，能够检验数字量输 入信号的"高"，"低"或"悬空"状态，并且能够对电路中易损坏的光耦器件 以及前端进行自检。本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块的分时采样方法，对 数字量输入信号进行间隔采样，在CPU输入信号时才开启输入信号与电源或地 端的通路。本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块，能够检验数字量输 入信号的高，低以及悬空状态，并且能够对电路进行自检。另外对数字量输入 信号进行间隔采样，能够有效降低电路板热量。本专利技术具有结构新颖、简单实 用、检测准确、功能齐全等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益 和显著的经济效益。附图说明本专利技术共有五张附图，其中附图1、数字量输入模块结构图附图2、 PPS控制电路原理图附图3、 NPS控制电路原理图附图4、 一个通道的数字量输入电路原理图附图5、采样窗口， PULS1， PULSO波形具体实施方式本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块总体结构如图1所示，是由16路数字量输入模块，PPS控制电路，NPS控制电路，CPU,以及CAN驱 动电路构成，CPU采用MC68K系列单片机，采样后的数字量数据通过CAN总 线转送到其他智能设备中，如车辆控制单元。16路输入经过转换隔离连接到CPU 的IO引脚，CPU输出两个控制信号PULS1和PULS0控制PPS控制电路和NPS 控制电路本专利技术所述的PPS控制电路如图2所示，此电路用于控制16路数字量输入 电路与电源端(+24V)的导通于关断，导通与关断控制波形如图5所示，此电 路通过光耦Hl及附属电路将信号PULS1和PPS进行电气隔离。本专利技术所述的NPS控制电路如图3所示，此电路用于控制16路数字量输入 电路与地端(0V)的导通于关断，导通与关断控制波形如图5所示，此电路通 过光耦H2及附属电路将信号PULS0和NPS进行电气隔离。每一个数字量输入通道电路相同，第15路输入电路如图4所示，通过控制 PPS和NPS的波形对外部输入信号分时采样，得到输入信号波形115，在CPU 内对I15进行分析，即可判断出输入端IN15的状态是"高"，"低"或"悬空"。附表1:采样值和对应结论<table>table see original document page 6</column></row><table>权利要求1、一种具有多状态检验功能的数字量输入模块，其特征在于是由16路数字量输入模块、PPS控制电路、NPS控制电路、CPU以及CAN驱动电路构成；16路被测输入信号经过转换隔离后，连接到CPU的IO引脚和PPS控制电路以及NPS控制电路；CPU输出两个控制信号PULS1和PULS0，去控制PPS控制电路和NPS控制电路；CPU采样后的数字量数据通过CAN总线转送到其他智能设备中。2、 根据权利要求1所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块，其特征 在于CPU采用MC68K系列单片机。全文摘要本专利技术所述的具有多状态检验功能的数字量输入模块是一种电子产品，具体的说是一种对外部电器开关状态采集的数字输入信号进行检测的装置。是由16路数字量输入模块、PPS控制电路、NPS控制电路、CPU以及CAN驱动电路构成。16路被测输入信号经过转换隔离后，连接到CPU的IO引脚和PPS控制电路以及NPS控制电路。CPU输出两个控制信号PULS1和PULS0，去控制PPS控制电路和NPS控制电路。CPU采样后的数字量数据通过CAN总线转送到其他智能设备中。CPU采用MC68K系列单片机。本专利技术具有结构新颖、简单实用、检测准确、功能齐全等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的新型具有多状态检验功能的数字量输入模块。文档编号G01R31/00GK101162249SQ200710158549公开日2008年4月16日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日专利技术者瑞 刘, 刘维洋, 林洁晗, 锋 王 申请人:谢步明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多状态检验功能的数字量输入模块，其特征在于是由１６路数字量输入模块、ＰＰＳ控制电路、ＮＰＳ控制电路、ＣＰＵ以及ＣＡＮ驱动电路构成；１６路被测输入信号经过转换隔离后，连接到ＣＰＵ的ＩＯ引脚和ＰＰＳ控制电路以及ＮＰＳ控制电路；ＣＰＵ输出两个控制信号ＰＵＬＳ１和ＰＵＬＳ０，去控制ＰＰＳ控制电路和ＮＰＳ控制电路；ＣＰＵ采样后的数字量数据通过ＣＡＮ总线转送到其他智能设备中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，林洁晗，刘瑞，刘维洋，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]