外圍電路控制裝置的製作方法
2023-05-10 00:46:21
專利名稱：外圍電路控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路控制裝置，具體的說，涉及了一種外圍電路控制裝置。
背景技術：
目前，各行各業的儀器儀表，種類繁多，給人們的生產、生活帶來了極大的方便；為了實現越來越複雜的功能，在設計儀器儀表電路時，大都採用單片機來作為整個電路的核心，傳感器採集電路作為前級電路把現場物理量變成電信號送入單片機，由單片機運算後，根據運算結果輸出相應信號來驅動報警燈或喇叭或繼電器或其它外圍電路等，以達到報警或自動控制的目的。以氣體探測器為例，當氣體探測器監測到現場某種待測氣體濃度沒有達到預設的 報警值時，氣體探測器不會發出聲或光報警，只有檢測到現場某種待測氣體濃度達到或超過預設的報警值時，才會發出聲或光報警，以提醒現場人員，及時做出相應措施，以保障人身安全。如果現場某種待測氣體發生洩露，且已達到危及人身安全的最小濃度，而這時，單片機自身出現死機或晶振損壞，致使單片機內部預置的程序不再執行時，單片機各I/o 口電平處於未知狀態，則探測器完全有可能不發出聲或光報警，而現場人員一般會認為，只要探測器沒有發出相關報警信號，則說明現場沒有待測氣體洩露，也就不會及時採取應急措施，從而導致潛在的人身傷亡事故。可見，探測器必須具有單片機相關電路故障檢測報警功能，即當單片機自身死機或因晶振停振導致單片機停止運行時，相應故障檢測電路應能被觸發，從而輸出故障報警信號，比如，當檢測到上述故障後，故障檢測電路觸發聲報警，以提醒現場人員，這時，現場人員意識到探測器出現故障已不能正常檢測現場的某種氣體洩露，從而及時採取處理措施。目前，一些生產廠家已意識到了這個問題，他們在產品中加了一個被稱為呼吸燈的功能，即專門用一顆發光二極體用於指示，只要單片機開始工作，就始終控制該發光二極體以一定頻率忽明忽暗，當人看到該燈忽明忽暗時，即可知道單片機自身工作正常，當該燈不再忽明忽暗時，即可知道單片機自身已停止工作，這時，須採取處理措施；但是，這種呼吸燈有如下缺點呼吸燈所採用的發光二極體一般個頭較小，亮度也較低，不易引起人們注意，且要想知道其工作正常與否，得經常的去看該呼吸燈是否在閃爍，影響正常工作，再則，若探測器安裝在高處，則有可能看不到該呼吸燈。另外，在某些需要高可靠性的工業控制領域內，既使單片機出現死機後，也不允許單片機控制某些關鍵外圍電路的I/o 口的電平未知，而是希望當單片機死機後，該I/O 口電平也必須處在一個人們希望的固定的低電平或高電平上；比如，假設某裝置有點火電路，該點火電路由單片機的某個I/o 口來控制，當單片機程序接收到正常的點火指令後，該I/O 口輸出高電平時，即驅動外圍電路自動點火，如果單片機死機後，則該I/O 口的電平未知，若這時正好是高電平，則會導致意外點火；所以，當單片機程序沒有接收到正常的點火指令時，既使單片機死機，也不能使該I/O 口輸出高電平；換言之，不管在什麼情況下，該I/O 口輸出低電平，都不會帶來嚴重後果，從而大大提高安全係數。現有技術中，一般都是用單片機的I/O 口輸出高電平或低電平去直接控制外圍電路，當單片機死機後，該I/o 口電平未知，則外圍電路的工作狀態也處於未知狀態；以一個喇叭驅動電路為例來加以說明，單片機I/o 口輸出電平信號經過電阻Rl後，控制三極體Ql的基極，當該I/O 口輸出低電平時，三極體Ql截止，則喇叭BO不響；當該I/O 口輸出高電平時，三極體Ql導通，則喇叭BO響；當單片機死機後，該I/O 口的電平未知，則喇叭BO是響還是不響也是未知的。若此時1、單片機死機後該I/O 口輸出低電平，而現場此時正好有待測氣體洩露且達到危及人身安全的最小濃度時，就會因為喇叭BO不響，導致現場人員不能及時警覺，而發生潛在人身傷亡事故；若現場洩露的是無色無味的劇毒氣體，則後果更是不堪設想；雖然現場的探測器一般都會連接至總控室的總控制器上，當探測器出現上述故障後，在總控制器上一般會有故障提示，但總控室的工作人員查看到總控制器上的報警信息後，再查找故障探測器的位置信息，然後再通知到現場，總會有時間上的延時，而有些毒氣不但具有極強的殺傷性，而且無色無味，人一旦吸入，在很短的時間內，就會造成窒息、暈獗等危險；近幾年，作業場所毒氣洩露致人傷亡事件屢有報導。2、單片機死機後，該I/O 口輸出高 電平，若該I/O 口控制的是一個上文所述的點火電路，則此時，就會意外點火，導致危險發生。類似的電路還有報警燈、繼電器的驅動電路等等，其控制原理和存在的問題與前述的喇機驅動電路一樣；一般來說，以單片機I/o 口輸出電平信號來直接控制外圍電路的這類控制電路，都存在上述的問題。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種設計科學、應用成本低、安全可靠的外圍電路控制裝置。為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案是一種外圍電路控制裝置，它包括中央處理器電路、控制信號轉換電路和外圍電路，所述中央處理器電路的信號控制I/o輸出接口連接所述控制信號轉換電路的信號輸入端以便分時發送跳變信號或電平信號，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述外圍電路的控制埠以便將接收到的跳變信號轉換成控制信號A或將接收到的電平信號轉換成控制信號B並以此控制所述外圍電路實現安全工作，所述控制信號A與所述控制信號B互為相反的信號。基於上述，所述外圍電路是報警聲音電路或報警燈電路或者繼電器電路或者點火電路或者信號收發電路。基於上述，所述控制信號轉換電路是內部帶有看門狗定時器功能的復位晶片。基於上述，所述控制信號轉換電路採用型號為TPS3820的復位晶片或者型號為TPS3823的復位晶片或者型號為TPS3824的復位晶片或者型號為X25043的復位晶片或者型號為X25045的復位晶片或者型號為MX705的復位晶片或者型號為MX708的復位晶片。基於上述，它還包括延時消除電路，所述延時消除電路是與門邏輯電路，其中，所述中央處理器電路的與門控制I/o輸出端連接所述與門邏輯電路的第一輸入端，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述與門邏輯電路的第二輸入端，所述與門邏輯電路的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。基於上述，它還包括同相器或反相器，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述同相器或所述反相器的輸入端，所述同相器或所述反相器的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。基於上述，它還包括同相器或反相器，所述與門邏輯電路的輸出端連接所述同相器或所述反相器的輸入端，所述同相器或所述反相器的輸出端連接所述外圍電路的控制端□。本實用新型相對現有技術具有實質性特點和進步，具體的說，本實用新型的有益效果是I、該外圍電路控制裝置增強了外圍電路控制的可靠性，即，當中央處理器電路死機時，其信號控制I/o輸出接口的輸出電平信號未知，但經過控制信號轉換電路轉換後，使所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端的輸出信號變為已知，這就使得外圍電路的控制信號變得明確，利於該外圍電路控制裝置精確、可靠、安全的控制，避免產生因中央處理器電路死機所造成的不安全因素。2、該外圍電路控制裝置通過增加延時消除電路，並通過所述外圍電路控制方法的科學控制，可有效解決復位晶片延時的問題，使該外圍電路控制裝置能夠達到更精確的控制要求，進而滿足更高的使用需求。3、該外圍電路控制裝置具有設計科學、應用成本低、安全可靠的優點，其具有很好的應用價值。
圖I是本實用新型的電路結構框圖。圖2是實施例3的電路結構示意圖。圖3是實施例4的電路結構示意圖。圖4是實施例5的電路結構示意圖。圖5是實施例6的電路結構示意圖。圖6是實施例7的電路結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。實施例I如圖I所示，一種外圍電路控制裝置，它包括中央處理器電路、控制信號轉換電路和外圍電路，其中，所述中央處理器電路的信號控制I/o輸出接口連接所述控制信號轉換電路的信號輸入端CTRL_IN以便分時發送跳變信號或電平信號，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端CTRL_0UT連接所述外圍電路的控制埠以便將接收到的跳變信號轉換成控制信號A或將接收到的電平信號轉換成控制信號B並以此控制所述外圍電路實現安全工作，所述控制信號A與所述控制信號B互為相反的信號。在一個時間間隔內，中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口不停的輸出正跳變或負跳變信號，控制信號轉換電路的信號輸入端CTRL_IN檢測到該跳變信號，使控制信號轉換電路的控制信號輸出端CTRL_OUT輸出一個固定電平信號,進而使外圍電路處於一種確定的工作狀態A，而當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口輸出一個恆定不變的電平信號時，控制信號轉換電路的信號輸入端CTRL_IN因檢測不到電平跳變，使控制信號轉換電路的控制信號輸出端CTRL_OUT輸出一個與前述固定電平信號相反的固定電平信號，進而使外圍電路處於一種確定的工作狀態B。很顯然，在中央處理器電路正常工作過程中，當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口不停的輸出正跳變或負跳變信號，則外圍電路處於一種確定的工作狀態A，當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口輸出一個恆定不變的電平信號時，則外圍電路處於一種確定的工作狀態B。當中央處理器電路因某種原因死機時，中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口處於一個未知的但固定的電平狀態上，這時，控制信號轉換電路的控制信號輸出端CTRL_0UT會使外圍電路處於一種確定的工作狀態B，這樣就徹底杜絕了因中央處理器電路死機導致外圍電路工作狀態未知而可能引起的安全隱患。需要特別說明的是，所述控制信號轉換電路用於信號轉換，S卩，能夠將接收到的跳 變信號轉換成控制信號A輸出，或者能夠將接收到的電平信號轉換成控制信號B輸出；控制信號A可以是高電平，控制信號B可以是低電平，或者，控制信號A可以是低電平，控制信號B可以是高電平；凡是能夠滿足前述要求的電路或者功能模塊或者集成晶片均應屬於所述控制信號轉換電路的定義範疇。需要特別說明的是，所述跳變信號可以是正跳變信號，也可以是負跳變信號，或者二者的結合；另外，所述跳變信號也包括脈衝信號。一種外圍電路控制裝置的控制方法，在於當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口輸出跳變信號時，所述控制信號轉換電路的信號輸入端檢測到該跳變信號，並將該跳變信號轉換成控制信號A，然後，通過所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端輸出該控制信號A給所述外圍電路的控制埠，使所述外圍電路處於工作狀態A ;當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口產生電平信號時，所述控制信號轉換電路的信號輸入端檢測到該電平信號，並將該電平信號轉換成控制信號B，然後，通過所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端輸出該控制信號B給所述外圍電路的控制埠，使所述外圍電路處於工作狀態B ；通常，所述工作狀態A與所述工作狀態B是一對相反的且狀態明確的工作狀態。該方法徹底杜絕了因中央處理器電路死機所造成的安全隱患。實施例2本實施例與實施例I的區別主要在於所述外圍電路是報警聲音電路或報警燈電路或者繼電器電路或者點火電路或者信號收發電路，但並不局限於所羅列的外圍電路，並應包括所有可控的外圍電路。實施例3本實施例與實施例1、2的區別主要在於所述控制信號轉換電路是內部帶有看門狗定時器功能的復位晶片；所述控制信號轉換電路採用型號為TPS3820的復位晶片或者型號為TPS3823的復位晶片或者型號為TPS3824的復位晶片或者型號為X25043的復位晶片或者型號為X25045的復位晶片或者型號為MX705的復位晶片或者型號為MX708的復位晶片。如圖2所示，中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口與型號為TPS3820的復位晶片U2的WDI埠連接，即與復位晶片U2的信號輸入端CTRL_IN連接，復位晶片U2的RESET埠，即控制信號輸出端CTRL_OUT連接外圍電路的控制埠。實施例4本實施例與實施例1、2、3的區別主要在於如圖3所示，它還包括延時消除電路，所述延時消除電路是與門邏輯電路，其中，中央處理器電路的信號控制I/o輸出接口與型號為TPS3820的復位晶片U2的WDI埠連接，即與復位晶片U2的信號輸入端CTRL_IN連接，所述中央處理器電路的與門控制I/O輸出端連接所述與門邏輯電路U5的第一輸入端，
所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端，即復位晶片U2的RESET埠連接所述與門邏
輯電路U5的第二輸入端，所述與門邏輯電路U5的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。一種外圍電路控制方法，在於所述外圍電路控制裝置還包括延時消除電路，所述延時消除電路還包括延時消除電路，所述延時消除電路是與門邏輯電路，其中，所述中央處理器電路的與門控制I/o輸出端連接所述與門邏輯電路的第一輸入端，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述與門邏輯電路的第二輸入端，所述與門邏輯電路的輸出端連接所述外圍電路的控制埠 ；所述控制信號轉換電路是內部帶有看門狗定時器功能的復位晶片；所述控制信號A是高電平，所述控制信號B是低電平；當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口輸出跳變信號時，所述中央處理器電路的與門控制I/O輸出端輸出高電平信號，則所述控制信號轉換電路的信號輸入端檢測到該跳變信號，並將該跳變信號轉換成高電平信號，使所述與門邏輯電路的輸出端輸出控制信號A，然後，通過所述與門邏輯電路的輸出端輸出該控制信號A給所述外圍電路的控制埠，使所述外圍電路處於工作狀態A ；當中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口輸出電平信號時，所述中央處理器電路的與門控制I/o輸出端輸出低電平信號,使所述與門邏輯電路的輸出端輸出低電平信號，進而使所述外圍電路的控制埠處於低電平，繼而，使所述外圍電路處於工作狀態B。內部帶有看門狗定時器功能的復位晶片作為控制信號轉換電路使用，存在以下問題當中央處理器電路的信號控制I/o輸出接口輸出的信號由跳變信號變為電平信號後，該復位晶片內部帶有的看門狗定時器會產生一定延時，致使該復位晶片的信號輸出端不能迅速從高電平變為低電平；儘管該延時較短，但是，在該延時時間內，該復位晶片的信號輸出端仍處於高電平，導致所述外圍電路所處的狀態不正確，進而可能造成極大的安全問題或引發安全隱患，或者，在一些要求實時性較高的控制系統中，這種延時使系統的實時性響應變差，是系統不能容忍的。正是基於此，該外圍電路控制裝置通過增加延時消除電路，並通過本實施例所述外圍電路控制方法的科學控制，可有效解決復位晶片延時的問題，使該外圍電路控制裝置能夠達到更精確的控制要求，進而滿足更高的使用需求。實施例5本實施例與實施例1、2、3、4的區別主要在於它還包括同相器或反相器，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述同相器或所述反相器的輸入端，所述同相器或所述反相器的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。選用同相器或反相器可以增加信號的驅動能力，同時，根據外圍電路對控制電平的實際需要，通過反相器還可調整所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端的輸出電平。如圖4所示，中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口與型號為TPS3820的復位晶片U2的WDI埠連接，即與復位晶片U2的信號輸入端CTRL_IN連接，復位晶片U2的RESET埠即控制信號輸出端CTRL_OUT連接同相器U3的輸入埠，同相器U3的輸出埠
連接外圍電路的控制埠。實施例6本實施例與實施例1、2、3、4、5的區別主要在於如圖5所示，本實施例的外圍電路是報警聲音電路，所述報警聲音電路包括蜂鳴器BI、電阻R11、電阻R13和三極體Qll ;本實施例還採用了反相器U4。 中央處理器電路、控制信號轉換電路、反相器U4和報警聲音電路組成了一個用於控制報警聲音電路的控制裝置，同時，該控制裝置還可實現對中央處理器電路進行故障監
測；該控制裝置還有一個特點，當系統剛上電時，復位晶片U2的RESET埠會輸出一個短
時間的低電平，則經過反相器U4後，反相器U4輸出高電平，從而導致三極體Ql導通，使蜂鳴器BI響，這樣，在系統剛上電後，正好自動實現了自檢蜂鳴器的功能。需要特別說明的是，根據復位晶片的輸出特性，採用其它的復位晶片實現上述功能，也可不用反相器U4,如米用型號為X25045的復位晶片。米用型號為X25045的復位晶片，由於它的RESET腳為開漏型輸出，則它的RESET腳，即控制信號輸出端CTRL_0UT必須連 接一個上拉電阻；同樣，該方案也適用於其它的RESET腳為開漏型輸出引腳的復位晶片。實施例7本實施例與實施例1、2、3的區別主要在於如圖6所示，它還包括延時電路，所述延時電路包括電阻R21、電容Cl和二極體D1，所述電阻R21 —端連接所述電容Cl 一端，所述電容Cl另一端接地，所述二極體Dl的正極連接所述電阻R21 —端，所述二極體Dl的負極和所述電阻R21另一端均連接穩壓電源VCC3 ;其中，中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口與型號為TPS3820的復位晶片U2的WDI埠連接，即與復位晶片U2的信號輸入端CTRL_IN連接，所述二極體Dl的正極連接所述與門邏輯電路U6的第一輸入端，所述控制信
號轉換電路的控制信號輸出端，即復位晶片U2的埠連接所述與門邏輯電路U6的
第二輸入端，所述與門邏輯電路U5的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。本實施例的外圍電路是點火裝置，則本實施例能夠防止因中央處理器電路死機故障而導致意外點火的安全事故發生。根據復位晶片U2的特性可知，當系統剛上電時，復位晶片U2的RESET埠會輸出一個短時間的低電平，之後，會輸出高電平，與此同時，內部看門狗電路開始檢測WDI引腳，若WDI引腳有脈衝，看門狗定時器清零開始重新計數，且RESET埠一直保持高電平，若看門狗定時器定時時間超過t (out)時間，WDI引腳沒有跳變，則輸出低電平；由此不難看出，復位晶片U2上電過程中，RESET埠輸出的電平有變化，而通過延時電路，可以避免復位晶片U2上電過程中引起的點火裝置意外點火問題。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案範圍 當中。
權利要求1.一種外圍電路控制裝置，包括中央處理器電路和外圍電路，其特徵在於它還包括控制信號轉換電路，所述中央處理器電路的信號控制I/o輸出接口連接所述控制信號轉換電路的信號輸入端以便分時發送跳變信號或電平信號，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述外圍電路的控制埠以便將接收到的跳變信號轉換成控制信號A或將接收到的電平信號轉換成控制信號B並以此控制所述外圍電路實現安全工作，所述控制信號A與所述控制信號B互為相反的信號。
2.根據權利要求I所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於所述外圍電路是報警聲音電路或報警燈電路或者繼電器電路或者點火電路或者信號收發電路。
3.根據權利要求I或2所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於所述控制信號轉換電路是內部帶有看門狗定時器功能的復位晶片。
4.根據權利要求3所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於所述控制信號轉換電路採用型號為TPS3820的復位晶片或者型號為TPS3823的復位晶片或者型號為TPS3824的復位晶片或者型號為X25043的復位晶片或者型號為X25045的復位晶片或者型號為MX705的復位晶片或者型號為MX708的復位晶片。
5.根據權利要求3所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於它還包括延時消除電路，所述延時消除電路是與門邏輯電路，其中，所述中央處理器電路的與門控制I/O輸出端連接所述與門邏輯電路的第一輸入端，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述與門邏輯電路的第二輸入端，所述與門邏輯電路的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。
6.根據權利要求3所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於它還包括同相器或反相器，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述同相器或所述反相器的輸入端，所述同相器或所述反相器的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。
7.根據權利要求5所述的外圍電路控制裝置，其特徵在於它還包括同相器或反相器，所述與門邏輯電路的輸出端連接所述同相器或所述反相器的輸入端，所述同相器或所述反相器的輸出端連接所述外圍電路的控制埠。
專利摘要本實用新型提供一種外圍電路控制裝置，該裝置包括中央處理器電路和外圍電路，其特徵在於它還包括控制信號轉換電路，所述中央處理器電路的信號控制I/O輸出接口連接所述控制信號轉換電路的信號輸入端以便分時發送跳變信號或電平信號，所述控制信號轉換電路的控制信號輸出端連接所述外圍電路的控制埠以便將接收到的跳變信號轉換成控制信號A或將接收到的電平信號轉換成控制信號B並以此控制所述外圍電路實現安全工作，所述控制信號A與所述控制信號B互為相反的信號。該裝置具有設計科學、應用成本低、安全可靠的優點。
文檔編號G05B19/042GK202533767SQ20122014721
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者張豔鵬, 李志剛, 杜瑞傑, 金鑫 申請人:河南漢威電子股份有限公司