Io輸入口擴展電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IO輸入口擴展電路，其中，所述IO輸入口具有模擬電壓采集功能，所述IO輸入口擴展電路包括輸出端口、至少兩個擴展電路和至少兩個輸入端口，每一擴展電路的輸入端分別對應(yīng)連接一個所述輸入端口，每一擴展電路的輸出端均連接所述輸出端口，所述輸出端口連接所述IO輸入口；藉由所述至少兩個輸入端口輸入的至少兩個數(shù)字電壓通過對應(yīng)的擴展電路后轉(zhuǎn)換成一個共同的模擬電壓后通過所述輸出端口輸出給所述IO輸入口。實施本發(fā)明IO輸入口擴展電路，通過采集IO輸入口的輸入電壓能夠有效地實現(xiàn)讀取IO口狀態(tài)，無需其他IO口控制即可達(dá)到IO口擴展的目的，電路簡單且成本低。
【專利說明】IO輸入口擴展電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種IO輸入口擴展電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在各個領(lǐng)域的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域中，通常使用單片機作為主控芯片來控制各種儀器和電器的工作。
[0003]由于單片機的IO 口的個數(shù)是固定的，而且一個IO 口一般只能夠輸入/輸出一路信號，當(dāng)輸入到單片機的信號較多時，經(jīng)常會遇到單片機的IO輸入口不夠用的情況。
[0004]以往解決上述問題的方法主要有兩種，一種是更換IO 口個數(shù)更多的單片機，然而對安裝好的單片機進(jìn)行更換，會造成生產(chǎn)工序的繁瑣，從而增大生產(chǎn)成本:另一種解決方法是通過增加專門的擴展芯片來擴展IO 口，然而擴展芯片的價格比較高，因此同樣存在生產(chǎn)成本高的問題。
[0005]因此，有必要提供一種改進(jìn)型的IO輸入口擴展電路來克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的多個方面提供一種IO輸入口擴展電路，通過采集IO輸入口的輸入電壓能夠有效地實現(xiàn)讀取IO 口狀態(tài)，無需其他IO 口控制即可達(dá)到IO 口擴展的目的，電路簡單且成本低。
[0007]本發(fā)明提供了一種IO輸入口擴展電路，其中，所述IO輸入口具有模擬電壓采集功能，所述IO輸入口擴展電路包括輸出端口、至少兩個擴展電路和至少兩個輸入端口，每一擴展電路的輸入端分別對應(yīng)連接一個所述輸入端口，每一擴展電路的輸出端均連接所述輸出端口，所述輸出端口連接所述IO輸入口 ；藉由所述至少兩個輸入端口輸入的至少兩個數(shù)字電壓通過對應(yīng)的擴展電路后轉(zhuǎn)換后，生成一個共同的模擬電壓并通過所述輸出端口輸出給所述IO輸入口。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，通過所述模擬電壓值能夠唯一地獲得每一所述輸入端口輸入的數(shù)字電壓為高電平/低電平。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述IO輸入口為ADC輸入口。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述擴展電路為兩個，所述輸入端口為兩個。
[0011 ] 在本發(fā)明的另一實施例中，所述擴展電路為三個，所述輸入端口為三個。
[0012]在本發(fā)明的另一實施例中，每一所述擴展電路包括MOS管、接地電阻和兩個分壓電阻；所述MOS管的柵極一方面連接一個所述輸入端口，另一方面通過所述接地電阻接地；所述MOS管的源極接地；所述MOS管的漏極一方面通過一個所述分壓電阻連接電源，另一方面通過另一個所述分壓電阻連接所述輸出端口。
[0013]在本發(fā)明的另一實施例中，每一所述擴展電路包括MOS管、接地電阻和分壓電阻；所述MOS管的柵極一方面連接一個所述輸入端口，另一方面通過所述接地電阻接地；所述MOS管的源極接地；所述MOS管的漏極一方面通過一個共用分壓電阻連接電源，另一方面通過所述分壓電阻連接所述輸出端口。
[0014]在本發(fā)明的另一實施例中，每一所述擴展電路包括三極管和兩個分壓電阻，所述三極管的基極連接一個所述輸入端口 ；所述三極管的發(fā)射極接地；所述三極管的集電極通過所述兩個分壓電阻串聯(lián)后連接電源，且所述兩個分壓電阻之間的連接點連接所述輸出端□。
[0015]在本發(fā)明的另一實施例中，每一所述擴展電路包括三極管和分壓電阻，所述三極管的基極連接一個所述輸入端口 ；所述三極管的發(fā)射極接地；所述三極管的集電極連接所述分壓電阻并通過一個共用分壓電阻連接電源，且所述分壓電阻與所述共用分壓電阻之間的連接點連接所述輸出端口。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的IO輸入口擴展電路具有如下有益效果:
[0017]1、將多個輸入的數(shù)字電壓通過本發(fā)明通過IO輸入口擴展電路而輸出模擬電壓到具有模擬電壓采集功能的IO輸入口，根據(jù)輸出電壓和輸入電壓的對應(yīng)關(guān)系，通過采集IO輸入口的輸入電壓(即擴展電路的輸出電壓)能夠有效地讀取IO 口輸入狀態(tài)，無需其他IO 口控制即可達(dá)到IO 口擴展的目的；
[0018]2、電路簡單，成本低；本發(fā)明的IO輸入口擴展電路只需要利用簡單的電阻和MOS管(或三極管)電路實現(xiàn)，比起現(xiàn)有技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的DAC轉(zhuǎn)換器成本低，而且該電路相比DAC轉(zhuǎn)換器少了一些控制IO 口，只需要小電流驅(qū)動，電路簡單容易實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例1中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例2中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例3中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實施例4中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實施例5中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明實施例6中一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]本發(fā)明提供了一種IO輸入口擴展電路，其中，所述IO輸入口具有模擬電壓采集功能(例如，ADC 口)，所述IO輸入口擴展電路包括輸出端口、至少兩個擴展電路和至少兩個輸入端口，每一擴展電路的輸入端分別對應(yīng)連接一個所述輸入端口，每一擴展電路的輸出端均連接所述輸出端口，所述輸出端口連接所述IO輸入口 ；藉由所述至少兩個輸入端口輸入的至少兩個數(shù)字電壓通過對應(yīng)的擴展電路后轉(zhuǎn)換成一個共同的模擬電壓后通過所述輸出端口輸出給所述IO輸入口。通過所述模擬電壓值能夠唯一地獲得每一所述輸入端口輸入的數(shù)字電壓為高電平/低電平。[0027]本發(fā)明的IO輸入口擴展電路，通過采集IO輸入口的輸入電壓能夠有效地實現(xiàn)讀取IO 口狀態(tài)，無需其他IO 口控制即可達(dá)到IO 口擴展的目的，電路簡單且成本低。
[0028]下面，結(jié)合圖1?圖6，通過多個具體實施例描述本發(fā)明的IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)。
[0029]實施例1
[0030]參見圖1，是本發(fā)明實施例提供的一種IO輸入口擴展電路的結(jié)構(gòu)示意圖。該IO輸入口擴展電路包括輸出端口 output、三個擴展電路11、12、13和三個輸入端口 inputl、input2、input3，每一擴展電路11、12、13的輸入端分別對應(yīng)連接一個所述輸入端口inputl、input2、input3,每一擴展電路的輸出端均連接所述輸出端口 output,所述輸出端口 output連接單片機的IO輸入口，其中，該單片機的IO輸入口具有模擬電壓采集功能，例如ADC 口。藉由所述三個輸入端口 inputl、input2、input3輸入的三個數(shù)字電壓通過對應(yīng)的擴展電路后轉(zhuǎn)換成一個共同的模擬電壓后通過所述輸出端口 output輸出給單片機的IO輸入口，并且，通過設(shè)置電路中的每個元件參數(shù)，使得通過知道單片機的IO輸入口的模擬電壓值，能夠直接并唯一推導(dǎo)出所述三個輸入端口 inputl、input2、input3輸入的三個數(shù)字電壓為高電平還是低電平。
[0031]在本實施例中，每一個擴展電路為一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單元，且每個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單元的電路結(jié)構(gòu)相同，可以實現(xiàn)將數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換為電壓輸出的功能。當(dāng)需要將單片機的IO輸入口擴展成N個輸入口時，則利用N個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單元來實現(xiàn)。在本實施例中，利用3個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單元來實現(xiàn)將單片機的一個IO輸入口擴展成3個輸入口，即第一擴展電路11、第二擴展電路12和第三擴展電路13。
[0032]具體的，第一擴展電路11包括MOS管Q1、接地電阻R7和兩個分壓電阻Rl、R2 ;所述MOS管Ql的柵極一方面連接一個所述輸入端口 inputl (即第一輸入端口)，另一方面通過所述接地電阻R7接地；所述MOS管Ql的源極接地；所述MOS管Ql的漏極一方面通過分壓電阻Rl連接電源VCC，另一方面通過分壓電阻R2連接所述輸出端口 output。
[0033]第二擴展電路12包括MOS管Q2、接地電阻R8和兩個分壓電阻R3、R4 ;所述皿)5管Q2的柵極一方面連接一個所述輸入端口 input2 (即第二輸入端口)，另一方面通過所述接地電阻R8接地；所述MOS管Q2的源極接地；所述MOS管Q2的漏極一方面通過分壓電阻R3連接電源VCC，另一方面通過分壓電阻R4連接所述輸出端口 output。
[0034]第三擴展電路13包括MOS管Q3、接地電阻R9和兩個分壓電阻R5、R6 ;所述MOS管Q3的柵極一方面連接一個所述輸入端口 input3 (即第三輸入端口)，另一方面通過所述接地電阻R9接地；所述MOS管Q3的源極接地；所述MOS管Q3的漏極一方面通過分壓電阻R5連接電源VCC，另一方面通過分壓電阻R6連接所述輸出端口 output。
[0035]因此，通過設(shè)置電路中的每個元件參數(shù)，利用單片機的10輸入口(ADC 口)采集所述輸出端口 output輸出的模擬電壓值,能夠直接并唯一推導(dǎo)出所述第一輸入端口 inputl、第二輸入端口 input2以及第三輸入端口 input3輸入的數(shù)字電壓為高電平還是低電平。例如，若供電為VCC，當(dāng)輸入端口 inputl，input2，input3輸入為全為低電平時，輸出端口output輸出為VCC電壓；若輸入端口 inputl, input2, input3輸入全為高電平時,輸出端口 output輸出為0V;若輸入端口 inputl，input2，input3輸入分別為1、0、0時，輸出端口output 輸出 Output=VCC* (R2/ ((R3+R4) // (R5+R6) +R2))，式中 // 表示電阻并聯(lián)；若輸入端P inputl, input2, input3 輸入分別為 1、1、0 時，輸出端口 output 輸出 output=VCC*(R2//R4/(R2//R4+R5+R6)),式中//表示電阻并聯(lián)；以此類推，可以算出例如設(shè)置電路元件參數(shù)為 VCC=3.3V, Rl=3.9K, R2=20K, R3=22K，R4=20K, R5=27K，R6=47K 時，輸入邏輯和輸出電壓的關(guān)系如下表1:
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種IO輸入口擴展電路，其中，所述IO輸入口具有模擬電壓采集功能，其特征在于，所述IO輸入口擴展電路包括輸出端口、至少兩個擴展電路和至少兩個輸入端口，每一擴展電路的輸入端分別對應(yīng)連接一個所述輸入端口，每一擴展電路的輸出端均連接所述輸出端口，所述輸出端口連接所述IO輸入口 ；藉由所述至少兩個輸入端口輸入的至少兩個數(shù)字電壓通過對應(yīng)的擴展電路后轉(zhuǎn)換后，生成一個共同的模擬電壓并通過所述輸出端口輸出給所述IO輸入口。
2.如權(quán)利要求1所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，通過所述模擬電壓值能夠唯一地獲得每一所述輸入端口輸入的數(shù)字電壓為高電平/低電平。
3.如權(quán)利要求1所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，所述IO輸入口為ADC輸入□。
4.如權(quán)利要求1所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，所述擴展電路為兩個，所述輸入端口為兩個。
5.如權(quán)利要求1所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，所述擴展電路為三個，所述輸入端口為三個。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的IO輸入口擴展電路,其特征在于,每一所述擴展電路包括MOS管、接地電阻和兩個分壓電阻；所述MOS管的柵極一方面連接一個所述輸入端口，另一方面通過所述接地電阻接地；所述MOS管的源極接地；所述MOS管的漏極一方面通過一個所述分壓電阻連接電源，另一方面通過另一個所述分壓電阻連接所述輸出端口。
7.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，每一所述擴展電路包括MOS管、接地電阻和分壓電阻；所述MOS管的柵極一方面連接一個所述輸入端口，另一方面通過所述接地電阻接地；所述MOS管的源極接地；所述MOS管的漏極一方面通過一個共用分壓電阻連接電源，另一方面通過所述分壓電阻連接所述輸出端口。
8.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，每一所述擴展電路包括三極管和兩個分壓電阻，所述三極管的基極連接一個所述輸入端口 ；所述三極管的發(fā)射極接地；所述三極管的集電極通過所述兩個分壓電阻串聯(lián)后連接電源，且所述兩個分壓電阻之間的連接點連接所述輸出端口。
9.如權(quán)利要求1?5中任一項所述的IO輸入口擴展電路，其特征在于，每一所述擴展電路包括三極管和分壓電阻，所述三極管的基極連接一個所述輸入端口 ；所述三極管的發(fā)射極接地；所述三極管的集電極連接所述分壓電阻并通過一個共用分壓電阻連接電源，且所述分壓電阻與所述共用分壓電阻之間的連接點連接所述輸出端口。
【文檔編號】G05B19/042GK103439905SQ201310384866
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】林治印, 屈朋偉, 杜杰平, 侯勇, 陳江武 申請人:廣州視源電子科技股份有限公司