總線式多通道信號控制裝置的製作方法

2023-05-22 12:54:51

本實用新型涉及通信與控制系統領域，更具體地，涉及一種總線式多通道信號控制系統。

背景技術：

現有市面上常見的教學、訓練用電子模擬訓練系統，當需要控制多臺設備的幾百路信號埠的輸出與關閉，通常採用各埠分別加物理開關直接控制的方法。這種方法原理簡單，設計可靠，但是接線複雜，遠程控制難度大，且不方便修改功能。此外當系統需要擴展更多臺設備時，又需要重新設計硬體系統，花費較多人力物力成本。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足之處，設計一種總線式的信號控制裝置，實現一臺上位機同時對多個終端進行控制，從而實現對每個終端上多個信號通道的控制。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案如下。

該裝置由一個核心通信模塊和多個功能模塊組成；

總線式多通道信號控制裝置，其特徵在於：包括核心通信模塊和功能模塊；

所述核心通信模塊包括一個信號傳輸模塊，電平轉換模塊，MCU，與MCU連接的存儲器，一個雙向數據接口，時鐘輸出接口以及與MCU連接的多個功能模塊選擇接口；

所述功能模塊包含MCU，與MCU相連的雙向數據接口，與MCU相連的選擇接口，連接MCU與多個輸出通道的控制接口，以及與多個輸出通道相連的信號源。

所述多個輸出通道採用多個模擬開關晶片，該晶片具有信號輸入引腳、輸出引腳和控制引腳，與MCU相連接的控制接口連接模擬開關的晶片控制引腳，控制輸入引腳與輸出引腳之間的通斷；信號源連接模擬開關晶片的信號輸入引腳；

核心通信模塊與功能模塊通過雙向數據接口、時鐘接口、選擇接口相互連接。

進一步的，所述核心通信模塊的雙向數據接口和時鐘接口為共用總線，連接多個功能模塊；每個選擇接口連接一個功能模塊，用於控制該模塊是否接收總線上的數據。

進一步的，所述信號傳輸模塊為無線傳輸模塊。

進一步的，所述信號傳輸模塊為串行接口模塊。

根據權利要求1所述的總線式多通道信號控制裝置，其特徵在於：所述信號源為兩個以上。

進一步的，所述串行接口為485接口。

本裝置工作方式：

核心通信模塊通過總線485串行接口連接上位機，核心通信模塊的每個功能模塊選擇接口連接一塊功能模塊，核心通信模塊的雙向數據接口為共用總線，連接所有功能模塊。

核心通信模塊通過電平轉換電路將485總線信號轉換成TTL電平後連接MCU，MCU連接存儲器，存儲器預存本機地址碼等信息，當收到上位機發來指令時，進行指令解析和地址碼匹配，對符合本機地址碼的指令進行響應，不符合本機地址碼的指令則忽略。

對於符合本機地址碼的指令，根據發來的功能模塊ID號，控制相應的功能模塊選擇接口為低電平（預先約定低電平為選中，高電平為不選中），則被選中的功能模塊與核心通信模塊進行雙向通信。

功能模塊被選中後，接收核心通信模塊的指令，從而控制對應的多個信號通道開啟或關閉，並將當前狀態信息返回給核心通信模塊。

核心通信模塊將該狀態信息通過485總線傳輸給上位機，從而實現一臺上位機遠程控制多路信號通道和狀態監控。

由於通信協議固定不變，且採用一致的數據接口和選擇接口，當系統需要擴展時，僅需根據功能設計功能模塊插入接口即可。

數據接口為標準SPI通信接口，以主從方式工作，核心通信模塊作為SPI主設備和多個功能模塊為從設備，如圖3所示，4根傳輸線它們是SDI（數據輸入）、SDO（數據輸出）、SCLK（時鐘）、CS（功能模塊選擇接口）。

（1）SDO –核心通信模塊數據輸出，功能模塊數據輸入；

（2）SDI –核心通信模塊數據輸入，功能模塊數據輸出；

（3）SCLK –時鐘輸出接口，由核心通信模塊產生；

（4）CS –功能模塊選擇接口，由核心通信模塊控制。

其中，CS是控制功能模塊是否被選中的，當功能模塊選擇接口為預先規定的使能信號時（低電位），對此功能模塊的通信才有效。這就允許在同一SPI數據接口上連接多個功能模塊。

由SCLK提供時鐘脈衝，SDI，SDO則基於此脈衝完成數據傳輸。數據輸出通過 SDO線，數據在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。

附圖說明

圖1為本實用新型的核心通信模塊結構示意圖；

圖2為本實用新型的功能模塊的結構示意圖；

圖3為核心通信模塊與功能模塊連接示意圖；

在圖1到圖2中有：

1、485接口；2、電平轉換模塊；3、MCU；4、存儲器；5、雙向數據接口；6、時鐘輸出接口；7、功能模塊選擇接口；11、信號輸出通道；12、信號源；13、時鐘輸入接口；14、選擇接口。

具體實施方式

實施例1

該裝置包括一個核心通信模塊和多個功能模塊組成；

核心通信模塊包含一個485接口1，與485接口1相連的電平轉換模塊2，一個MCU3，與MCU3相連的存儲器4、均與MCU3相連的雙向數據接口5、時鐘輸出接口6和多個功能模塊選擇接口7；

功能模塊包含一個MCU3，與MCU3相連的雙向數據接口5，均與功能模塊相連的時鐘輸入接口13、選擇接口14以及與多個輸出通道11相連的控制接口，與所述信號輸出通道11相連的一個信號源12，功能模塊的MCU通過控制接口連接並控制多個輸出通道11。

核心通信模塊通過485總線連接上位機，核心通信模塊的每個功能模塊選擇接口連接一塊功能模塊，核心通信模塊的雙向數據接口為共用總線，連接所有功能模塊。

實施例2

與所述信號輸出通道相連的信號源12有多個。

可通過MCU獨立控制各個信號輸出通道。

本實施例其它技術方案同實施例1基本相同。在本實施例中未作解釋的特徵，採用實施例1和/或2中的解釋，在此不再進行贅述。

實施例3

所述485接口替換成無線輸出模塊。

本實施例其它技術方案同實施例1基本相同。在本實施例中未作解釋的特徵，採用實施例1和/或2中的解釋，在此不再進行贅述。

最後應當說明的是，以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。