一种隔离IO接口扩展系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隔离IO接口扩展系统，包括由数字电源供电的单片机，和由驱动电源供电的若干个位移寄存器；单片机输出控制端经隔离模块与每个位移寄存器输入端连接，从而构成移位寄存器级联方式对IO接口进行扩展。本实用新型专利技术优点在于先对单片机输出的数字信号进行隔离剔除尖峰脉冲信号，然后输出给构成级联的每个移位寄存器，因此每个移位寄存器的IO接口无需再进行单独的光电耦合隔离，大大节约了IO扩展接口的制造成本。同时，级联扩展的IO采取驱动电源供电，在满足IO接口携带的被控直流负载供电前提下，保证了数字电源的供电质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离IO接口扩展系统


[0001]本技术涉及自动控制领域，尤其是涉及一种隔离IO接口扩展系统。

技术介绍

[0002]目前，医疗仪器中多外设有直流泵阀、直流同步电机、传感器、LED等直流装置需要MCU（单片机）的IO接口控制。但是MCU的IO接口数量有限，如果外设被控装置较多，则MCU的IO接口就不够使用，需要进行IO接口扩展。同时，如果整机使用同一个开关电源，大功率负载会影响其电源输出质量，所以一般会设置数字电源和驱动电源分开控制。
[0003]中国技术专利（CN202020869204.X）公开了“一种IO扩展输入装置”，该技术方案使用专门的IO接口扩展芯片（型号为TCA6424A），IO接口扩展芯片通过IIC方式与MCU相连接，实现IO接口扩展功能；扩展后的IO接口通过光耦隔离模块进行隔离控制，即每一路IO接口都需要添加光耦进行隔离，电路设计比较复杂。同时IO接口扩展芯片扩展的IO接口数量有限，如果需要扩展的IO接口较多则需要添加IO接口扩展芯片，而IO接口扩展芯片较为昂贵，导致成本增加，并且编程较为复杂，不方便程序编写，也增加了编程设计压力。

技术实现思路

[0004]本技术目的在于提供一种制造成本低的隔离IO接口扩展系统,实现用较少MCU的IO接口，达到控制较多的直流负载。
[0005]为实现上述目的，本技术可采取下述技术方案：
[0006]本技术所述的隔离IO接口扩展系统，包括由数字电源供电的单片机，和由驱动电源供电的若干个位移寄存器；所述单片机输出控制端经隔离模块与每个所述位移寄存器输入端连接，从而构成移位寄存器级联方式对IO接口进行扩展。
[0007]所述单片机的控制指令输出端经所述隔离模块与每个所述位移寄存器的指令信号接口连接，单片机的时钟信号输出端经隔离模块与每个位移寄存器的时钟信号接口连接，单片机的数据输出端经隔离模块与第一个位移寄存器的数据信号接口连接；其余位移寄存器的数据传输接口分别与上一级位移寄存器的数据信号接口连接。
[0008]可选择地，所述隔离模块为磁耦隔离器或光电耦合器。
[0009]本技术优点在于先对单片机输出的数字信号进行隔离剔除尖峰脉冲信号，然后输出给构成级联的每个移位寄存器，因此每个移位寄存器的IO接口无需再进行单独的光电耦合隔离，大大节约了IO扩展接口的制造成本。同时，级联扩展的IO采取驱动电源供电，在满足IO接口携带的被控直流负载供电前提下，保证了数字电源的供电质量。
附图说明
[0010]图1是本技术的电路结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0012]需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0013]在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0014]另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0015]另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
[0016]如图1所示，本技术所述的隔离IO接口扩展系统，包括由数字电源（型号：AMS1117）供电的单片机（型号：STM32单片机），和由驱动电源供电的若干个位移寄存器（型号：CD74HC4094M96）；单片机输出控制端经磁耦隔离器（型号：ADUM1300BRWZ）与每个位移寄存器输入端连接，从而构成移位寄存器级联方式对IO接口进行扩展；通过单片机时序编程来控制各个移位寄存器输出高 、低电平，从而达到控制后级的驱动电路。
[0017]有益地或示例性地，作为一实施例，单片机的控制指令输出端经磁耦隔离器与每个位移寄存器的指令信号接口STR连接，单片机的时钟信号输出端经隔离模块与每个位移寄存器的时钟信号接口CLK连接，单片机的数据输出端经隔离模块与第一个位移寄存器的数据信号接口DATA连接；其余位移寄存器的数据传输接口QS分别与上一级位移寄存器的数据信号接口DATA连接。
[0018]如图1所示，本技术工作原理简述如下：
[0019]1、数字电源与驱动电源分开，使用不同的开关电源供电，是两套独立的电源系统。
[0020]2、数字电源供电通过AMS1117，输出3.3V，为MCU与磁耦前端供电，数字地为GND1。
[0021]3、驱动电源供电通过AMS1117，输出3.3V，为移位寄存器与磁耦后端供电，驱动地为GND2。
[0022]4、MCU通过时序发送数字信号，经过磁耦或光耦隔离，隔离之后驱动移位寄存器来控制IO口输出。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离IO接口扩展系统，其特征是：包括由数字电源供电的单片机，和由驱动电源供电的若干个位移寄存器；所述单片机输出控制端经隔离模块与每个所述位移寄存器输入端连接，从而构成移位寄存器级联方式对IO接口进行扩展。2.根据权利要求1所述的隔离IO接口扩展系统，其特征是：所述单片机的控制指令输出端经所述隔离模块与每个所述位移寄存器的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，唐鹏桢，刘森，王超，刘聪，魏文娟，
申请(专利权)人：安图实验仪器郑州有限公司，
类型：新型
国别省市：