[發明專利]基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置及其采集方法

在審

• 申請號: 201510204999.6
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN104811178A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張秀穎;佟大龍;趙英;張瞵穎
• 申請（專利權）人: 航天科技控股集團股份有限公司
• 主分類號: H03K17/96
• 分類號: H03K17/96
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及多路開關量采集技術。

背景技術

現有對按鍵等開關量采樣電路的開關量進行采集的方式大多都是通過CPU的I/O口實現，即：一個I/O口實現對一個開關量的采集，這樣的電路結構比較簡單，開關量狀態采集速度也比較快，實用性較強。但是，往往由于CPU具有固定數量的I/O口，導致所能采集的開關量的數量受到限制，當需要采集的開關量的數量比較多的時候，如果CPU的I/O數量不夠、沒有可拓展空間時，需要外掛一個CPU或者更換更多I/O口的CPU或者增加I/O口擴容的驅動電路，該些方法不但增加了成本，并且還增加電路板所需要的面積、增加PCB板的設計難度、也會導致信號相互產生干擾。

發明內容

本發明為了解決在現有采集多路開關的電路必須選擇多I/O口的CPU或增加I/O口擴容驅動電路導致成本過高、抗干擾能力差的問題，提出了一種基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置及其采集方法。

基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置包括AD采樣電路、電源VCC和N個電阻，N＞1，每個按鍵均串聯一個電阻形成一個按鍵支路，所有按鍵支路均并聯在AD采樣電路的模擬信號輸入端與電源VCC的地之間，所述AD采樣電路的模擬信號輸入端與電源VCC的正極之間串聯一個阻值為R的電阻，按鍵S₁至按鍵S_N串聯的電阻的電阻值逐漸遞減，按鍵S_i所在的按鍵支路在按鍵閉合狀態的阻值為R_i，0＜i≤N。

上述基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置的多路開關量采集方法包括：

通過AD采樣電路采集其模擬信號輸入端電壓的電壓采集步驟；

根據電壓采樣電路獲得的電壓獲得按鍵電阻值的電阻計算步驟；

根據電阻計算步驟獲得的按鍵電阻值與按鍵并聯電路結構判定獲得某一個按鍵或多個按鍵閉合的狀態的按鍵狀態判定步驟。

有益效果：本發明在解決增加電路開關量采集數量的時候，并沒有采用現有固有的設計思路去考慮選擇更多I/O口的CPU，或者從改變數字電路結構的思路入手，即：本發明完全摒棄了現有解決同類問題的思路，而是采用采集模擬信號的AD采樣電路來實現對多路開關量的采集。所述AD采樣電路是目前非常成熟的技術，即：硬件電路性能穩定可靠，對應的數據處理技術也是非常成熟的技術，即：對采集獲得的電壓信號的處理技術也很成熟，因此采用AD采樣電路來實現對多路開關量的采集的裝置和方法可靠穩定。

本發明的基本原理是：將每個開關量與一個電阻串聯形成開關支路，然后所有開關支路并聯后與一個電阻串聯在電源的正負極之間，然后通過AD采樣該并聯電路的電壓，根據該電壓就能夠獲得并聯電路的總體阻值，然后根據這個阻值確定并聯電路中的那幾條支路是閉合的，進而達到確定相應的那個幾個開關是閉合狀態，最終實現對開關量狀態的采集。本發明的要點在于并聯電路中每個支路的電阻的選擇，進而達到任意一個或者多個開關被按下時、整個并聯電路的阻值是不同的，這只需要根據AD采樣電路的分辨率，然后進行充分的計算即可實現。

本發明所述的裝置成本低，可擴展型好，并且，本發明所述的裝置如果增加一個開關量的采集，只需要在電路上增加一個串聯電阻即可，硬件改變很少，配合改變計算方法即可。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置的電路原理示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一、本具體實施方式所述的基于AD采樣電路的多路開關量采集裝置包括AD采樣電路、電源VCC和N個電阻，N＞1，每個按鍵均串聯一個電阻形成一個按鍵支路，所有按鍵支路均并聯在AD采樣電路的模擬信號輸入端與電源VCC的地之間，所述AD采樣電路的模擬信號輸入端與電源VCC的正極之間串聯一個阻值為R的電阻，按鍵S₁至按鍵S_N串聯的電阻的電阻值逐漸遞減，按鍵S_i所在的按鍵支路在按鍵閉合狀態的阻值為R_i，0＜i≤N。

本實施方式中，通過AD采樣電路對多個按鍵組合的多種按鍵狀態所獲得的節點電壓進行采樣，根據AD采樣電路的分辨率，將按鍵S₁至按鍵S_N串聯的電阻的電阻值設為逐漸遞減，并且保證，任意一個按鍵被按下、任意多個按鍵同時被按下獲得的并聯阻值均不相同，通過AD采樣電路采集其模擬信號輸入端電壓獲得按鍵電阻值，并根據電阻計算步驟獲得的按鍵電阻值與按鍵并聯電路結構判定獲得某一個按鍵或多個按鍵閉合的狀態，從而實現多路開關量采集。