模拟量输入板卡制造技术

模拟量输入板卡涉及一种插接在计算机自动控制系统中的信号输入部件。其目的是提供一种结构简单，体积小型化的模拟量输入板卡。其组成为：模拟开关（１、２），差分运算放大器（３），模数转换电路（４），光电隔离电路（５），单片机（６），双端口ＲＡＭ（７）。在单片机（６）控制下，多路模拟量输入中的一对信号被模拟开关（１、２）接入，经差分运算、模数转换、光电隔离，被单片机（６）写入双端口ＲＡＭ（７），再被计算机控制系统总线所读取。本实用新型专利技术电路和接口简单，成本低，体积小，可靠性高。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
模拟量输入板卡
本技术涉及一种插接在计算机自动控制系统中的信号输入部件。
技术介绍
在各类计算机自动控制系统中，经常需要输入电流、电压模拟量，再变换为数字量交由计算机处理，因而需要使用模拟量输入板卡。目前市场上的各种模拟量输入板卡，多是采用PC104、ISA或者PCI接口，接口比较复杂，且体积较大，不适合某些控制系统的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构比较简单，体积小型化的模拟量输入板卡，以适应某些计算机自动控制系统的要求。本技术的技术方案是：模拟量输入板卡包括以下部分：两个模拟开关，它们外接多对模拟信号，在单片机发出地址信号的控制下，每次接通一对模拟信号输入；一个差分运算放大器，它对上述两个模拟开关接入的一对模拟信号进行差分运算；一个模数转换电路，它接受单片机经光电隔离电路发来的多种控制指令，在其控制下，将上述差分运算放大器输出的模拟量转换为数字量；，一个光电隔离电路，它将模数转换电路的输出经光电隔离后送给单片机，将单片机发出的多种控制指令经光电隔离后传给模数转换电路，并将单片机发出的地址信号经光电隔离后发给上述两个模拟开关；一个单片机，它经光电隔离电路向上述两个模拟开关发出地址信号，选择输入的模拟信号对；经光电隔离电路向上述模数转换电路发出多种控制指令，控制模数转换电路的工作状态，并读取模数转化电路的输出；向双端口RAM发送数据、地址、读、写和片选信号；一个双端口RAM，它一侧连接到上述单片机，在单片机发出的地址、读、写和片选信号控制下接受和存贮单片机输送的数据，或者被单片机所读取；另一侧连接到计算机-->控制系统总线，在系统总线的地址、读、写和片选信号控制下将存贮的数据发送到系统数据总线，或者将计算机控制系统数据总线发来的指令与数据进行存贮，再被单片机所读取。本技术由于电路和接口简单，所以成本低，体积小，可靠性高。附图说明图1为本技术实施例的原理框图；图2为本技术实施例中模拟开关和差分运算放大器的电原理图；图3为本技术实施例中模数转换电路的电原理图；图4为本技术实施例中光电隔离电路的电原理图；图5为本技术实施例中单片机的电原理图；图6为本技术实施例中双端口RAM的电原理图。具体实施方式参见各附图，模拟量输入板卡包括：两个模拟开关1、2，它们为两个ADG508F芯片，每个芯片的8个输入端S1-S8各接入一路模拟信号CH0+至CH7+或CH0-至CH7-，共接入8对模拟信号，两个芯片的地址端A0-A2共同接受由单片机6经光电隔离电路5发来的地址信号CHSEL0-CHSEL2，在地址信号CHSEL0-CHSEL2的控制下，两个芯片每次接通一对模拟信号输入；并经各自的8脚将这对模拟信号AOUT+、AOUT-送到差分运算放大器3；一个差分运算放大器3，它为一个INA128A芯片，它的两个输入端VIN+和VIN-分别接到上述两个模拟开关1、2的输出端8脚，对两个模拟开关1、2接通的一对模拟信号AOUT+、AOUT-进行差分运算，从INA128A芯片VO端输出差分信号AOUT；在该芯片的1脚、8脚之间，连接有一个负反馈电阻R19；一个模数转换电路4，它为一个AD7712芯片和一个74HC125芯片，其中：AD7712芯片的17脚连接到差分运算放大器3的INA128A芯片VO端，接收差分信号AOUT，经模数转换后，由AD7712芯片的22脚输出数字信号AD DOUT到74HC125芯片的5脚，再由74HC125芯片的6脚经光电隔离电路5传送给单片机6；AD7712芯片的21脚经由光电隔离电路5向单片机6发出模数转换结束标志AD DRDY；AD7712芯片的4、20、19脚分别接收由单片机6经光电隔离电路5发来的片选信号AD A0、接收数据标志AD RFS、发送数据标志AD TFS，在这些信号的控制下，AD7712芯片接收单片机6发出的指令和数据，或者向单片机6发送数据；-->74HC125芯片的4、2、12、1脚分别接收由单片机6经光电隔离电路5发来的读数据指令ADDIR IN、数据输入指令AD DIN、时钟信号AD SCLK、数据方向标志AD DIR；74HC125芯片的11脚将时钟信号AD CLK传送到AD7712芯片的1脚，74HC125芯片的3脚将数据输入指令AD DIN传送到AD7712芯片的22脚；一个光电隔离电路5，它由8个TLP112光电隔离器件U30-U33、U40-U43和1个TLP521-4光电隔离组件U21所组成，其中：TLP521-4光电隔离组件U21中有3路U21A、U21D、U21C的输入端分别连接在单片机6的15、16、17脚，对应的输出端分别连接到两个模拟开关1、2的地址端A0、A1、A2，传送单片机6发出的地址信号CHSEL0-CHSEL2；TLP521-4光电隔离组件U21中的另一路U21B，以及3个TLP112光电隔离器件U31、U32、U43的输入端分别连接在单片机6的6、9、3、2脚，对应的输出端分别连接到模数转换电路4中74HC125芯片的4、2、12、1脚，分别传送单片机6向模数转换电路4发出的读数据指令ADDIR IN、数据输入指令AD DIN、时钟信号AD SCLK、数据方向标志AD DIR；3个TLP112光电隔离器件U33、U41、U42的输入端分别连接在单片机6的31、4、5脚，对应的输出端分别连接到模数转换电路4中AD7712芯片的4、20、19脚，分别传送单片机6向AD7712芯片发出的片选信号AD A0、接收数据标志AD RFS、发送数据标志AD TFS；1个TLP112光电隔离器件U30的输入端连接在模数转换电路4中74HC125芯片的6脚，输出端连接在单片机6的7脚，传送模数转换电路4向单片机6发送的数据D0UT；1个TLP112光电隔离器件U40的输入端连接在模数转换电路4中AD7712芯片的21脚，输出端连接在单片机6的4脚，传送模数转换电路4向单片机6发送的模数转化结束标志AD DRDY；一个单片机6，它由一个AT89C51-PLCC单片机芯片和一个74HC373缓存器芯片组成，AT89C51-PLCC单片机芯片在向双端口RAM7发送地址信号MA0-MA9时，从P0.0至P0.7端将0-7位地址信号MA0-MA7送至74HC373缓存器芯片的D0至D7端，再由74HC373缓存器芯片U7的Q0至Q7端提供给双端口RAM7，而8-9位地址信号MA8-MA9则直接由AT89C51-PLCC单片机芯片的P2.0、P2.1端提供给双端口RAM7；输出地址信号MA0-MA9后，AT89C51-PLCC单片机芯片从P0.0至P0.7端与双端口RAM7交换数据AD0-AD7；AT89C51-PLCC单片机芯片的33脚向74HC373缓存器芯片的11脚发出清零指令；-->AT89C51-PLCC单片机芯片的18、19、31脚分别向双端口RAM7发出写指令MCU WR、读指令MCU RD和片选信号CS DPRAM；一个双端口RAM7，它为一个CY7C131/141-PLCC芯片，它从D0L至D7L端连接计算机控制系统数据总线SLOT4 D0-SLOT4 D7，从A0L至A5L端连接计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟量输入板卡，其特征是：它包括：　　　　两个模拟开关（１、２），它们外接多对模拟信号（ＣＨ０＋至ＣＨ７＋、ＣＨ０－至ＣＨ７－），在单片机（６）发出地址信号（ＣＨＳＥＬ０－ＣＨＳＥＬ２）的控制下，每次接通一对模拟信号输入；　　　　一个差分运算放大器（３），它对上述两个模拟开关（１、２）接入的一对模拟信号（ＡＯＵＴ＋、ＡＯＵＴ－）进行差分运算；　　　　一个模数转换电路（４），它接受单片机（６）经光电隔离电路（５）发来的多种控制指令，在其控制下，将上述差分运算放大器（３）输出的模拟量（ＡＯＵＴ）转换为数字量（ＡＤ　　ＤＯＵＴ）；　　　　一个光电隔离电路（５），它将模数转换电路（４）的输出（ＡＤ　　ＤＯＵＴ）经光电隔离后送给单片机（６），将单片机（６）发出的多种控制指令经光电隔离后传给模数转换电路（４），并将单片机（６）发出的地址信号（ＣＨＳＥＬ０－ＣＨＳＥＬ２）经光电隔离后发给上述两个模拟开关（１、２）；　　　　一个单片机（６），它经光电隔离电路（５）向上述两个模拟开关（１、２）发出地址信号（ＣＨＳＥＬ０－ＣＨＳＥＬ２），选择输入的模拟信号对；经光电隔离电路（５）向上述模数转换电路（４）发出多种控制指令，控制模数转换电路（４）的工作状态，并读取模数转化电路（４）的输出（ＡＤ　　ＤＯＵＴ）；向双端口ＲＡＭ（７）发送数据（ＡＤ０－ＡＤ７）、地址（ＭＡ０－ＭＡ９）、读（ＭＣＵ　　ＲＤ）、写（ＭＣＵ　　ＷＲ）和片选信号（ＣＳ　　ＤＰＲＡＭ）；　　　　一个双端口ＲＡＭ（７），它一侧连接到上述单片机（６），在单片机（６）发出的地址（ＭＡ０－ＭＡ９）、读（ＭＣＵ　　ＲＤ）、写（ＭＣＵ　　ＷＲ）和片选信号（ＣＳ　　ＤＰＲＡＭ）控制下接受和存贮单片机（６）输送的数据（ＡＤ０－ＡＤ７），或者被单片机（６）所读取；另一侧连接到计算机控制系统总线，在系统总线的地址（ＳＬＯＴ　　Ａ０－ＳＬＯＴ　　Ａ５）、读（ＳＬＯＴ　　ＯＥ）、写（ＳＬＯＴ　　ＷＲ）和片选（ＣＳ　　ＳＬＯＴ４）信号控制下将存贮的数据发送到系统数据总线（ＳＬＯＴ４　　　Ｄ０－ＳＬＯＴ４　　Ｄ７），或者将计算机控制系统数据总线（ＳＬＯＴ４　　Ｄ０－ＳＬＯＴ４　　Ｄ７）发来的指令与数据进行存贮，再被单片机（６）所读取。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟量输入板卡，其特征是：它包括：两个模拟开关(1、2)，它们外接多对模拟信号(CH0+至CH7+、CH0-至CH7-)，在单片机(6)发出地址信号(CHSEL0-CHSEL2)的控制下，每次接通一对模拟信号输入；一个差分运算放大器(3)，它对上述两个模拟开关(1、2)接入的一对模拟信号(AOUT+、AOUT-)进行差分运算；一个模数转换电路(4)，它接受单片机(6)经光电隔离电路(5)发来的多种控制指令，在其控制下，将上述差分运算放大器(3)输出的模拟量(AOUT)转换为数字量(AD DOUT)；一个光电隔离电路(5)，它将模数转换电路(4)的输出(AD DOUT)经光电隔离后送给单片机(6)，将单片机(6)发出的多种控制指令经光电隔离后传给模数转换电路(4)，并将单片机(6)发出的地址信号(CHSEL0-CHSEL2)经光电隔离后发给上述两个模拟开关(1、2)；一个单片机(6)，它经光电隔离电路(5)向上述两个模拟开关(1、2)发出地址信号(CHSEL0-CHSEL2)，选择输入的模拟信号对；经光电隔离电路(5)向上述模数转换电路(4)发出多种控制指令，控制模数转换电路(4)的工作状态，并读取模数转化电路(4)的输出(AD DOUT)；向双端口RAM(7)发送数据(AD0-AD7)、地址(MA0-MA9)、读(MCU RD)、写(MCU WR)和片选信号(CS DPRAM)；一个双端口RAM(7)，它一侧连接到上述单片机(6)，在单片机(6)发出的地址(MA0-MA9)、读(MCU RD)、写(MCU WR)和片选信号(CS DPRAM)控制下接受和存贮单片机(6)输送的数据(AD0-AD7)，或者被单片机(6)所读取；另一侧连接到计算机控制系统总线，在系统总线的地址(SLOT A0-SLOT A5)、读(SLOT OE)、写(SLOT WR)和片选(CS SLOT4)信号控制下将存贮的数据发送到系统数据总线(SLOT4 D0-SLOT4 D7)，或者将计算机控制系统数据总线(SLOT4 D0-SLOT4 D7)发来的指令与数据进行存贮，再被单片机(6)所读取。2.根据权利要求1所述的模拟量输入板卡，其特征是：所述两个模拟开关(1、2)为两个ADG508F芯片，每个芯片的8个输入端(S1-S8)各接入一路模拟信号(CH0+至CH7+、CH0-至CH7-)，共接入8对模拟信号，两个芯片的地址端(A0-A2)共同接受由单片机(6)经光电隔离电路(5)发来的地址信号(CHSEL0-CHSEL2)，在地址信号(CHSEL0-CHSEL2)的控制下，两个芯片每次接通一对模拟信号输入；并经各自的8脚将这对模拟信号(AOUT+、AOUT-)送到差分运算放大器(3)；所述差分运算放大器(3)为一个INA128芯片，它的两个输入端(VIN+和VIN-)分别接到上述两个模拟开关(1、2)的输出端8脚，对两个模拟开关(1、2)接通的一对模拟信号(AOUT+、AOUT-)进行差分运算，从INA128A芯片V0端输出差分信号(AOUT)；在该芯片的1脚、8脚之间，连接有一个负反馈电阻(R19)；所述模数转换电路(4)，它为一个AD7712芯片和一个74HC125芯片，其中：AD7712芯片的17脚连接到差分运算放大器3的INA128A芯片V0端，接收差分信号(AOUT)，经模数转换后，由AD7712芯片的22脚输出数字信号(AD DOUT)到74HC125芯片的5脚，再由74HC125芯片的6脚经光电隔离电路(5)传送给单片机(6)；AD7712芯片的21脚经由光电隔离电路(5)向单片机(6)发出模数转换结束标志(AD DRDY)；AD7712芯片的4、20、19脚分别接收由单片机(6)经光电隔离电路(5)发来的片选信号(AD A0)、接收数据标志(AD RFS)、发送数据标志(AD TFS)，在这些信号的控制下，AD7712芯片接收单片机(6)发出的指令和数据，或者向单片机(6)发送数据；74HC125芯片的4、2...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧奎，
申请(专利权)人：北京硕人时代科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]