本發(fā)明涉及一種dcs系統(tǒng)中一種增強(qiáng)型數(shù)字接口電路，屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常要求單設(shè)備內(nèi)部各模塊之間或者多個(gè)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信接口。通常采用的手段如下：

（1）設(shè)備內(nèi)部各個(gè)模塊之間的通信因?yàn)榫嚯x比較近，通常利用數(shù)字接口電路直接采用并行通信的方法實(shí)現(xiàn)；

（2）對(duì)于多個(gè)設(shè)備之間或者設(shè)備內(nèi)部各模塊距離較遠(yuǎn)時(shí)，通常利用差分電路采用串行異步模式通信的方法實(shí)現(xiàn)；

并行通信所采用的數(shù)字接口電路主要是ttl電路和cmos電路。ttl電路的電平就叫ttl電平，cmos電路的電平就叫cmos電平。

ttl集成電路的全名是晶體管-晶體管邏輯集成電路（transistor-transistorlogic），標(biāo)準(zhǔn)ttl輸入高電平最小2v，輸出高電平最小2.4v，典型值3.4v，輸入低電平最大0.8v，輸出低電平最大0.4v，典型值0.2v。ttl電路的電源供電只允許在+5v±10%范圍內(nèi)。

coms集成電路是互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體（compiementarysymmetrymetaloxidesemiconductor）集成電路的英文縮寫，電路的許多基本邏輯單元都是用增強(qiáng)型pmos晶體管和增強(qiáng)型nmos管按照互補(bǔ)對(duì)稱形式連接的，靜態(tài)功耗很小。coms電路的供電電壓vdd范圍比較廣在+5v～+15v均能正常工作，當(dāng)輸出電壓高于vdd-0.5v時(shí)為邏輯“1”，輸出電壓低于vss+0.5v（vss為數(shù)字地）為邏輯“0”。

ttl電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5v等價(jià)于邏輯“1”，0v等價(jià)于邏輯“0”，這被稱做ttl信號(hào)系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

ttl電平信號(hào)對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外ttl電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路；再者，計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進(jìn)行的，而ttl接口的操作恰能滿足這個(gè)要求。

但是上述的ttl電路和cmos電路都只適用于同一印制板內(nèi)或者同一裝置內(nèi)部，使用方法通常如圖1所示，數(shù)字量輸出直接和數(shù)字量輸入連接。這種實(shí)現(xiàn)方法在物理連接超過幾米的距離時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸可靠性就大為降低，極其容易因外部干擾而造成邏輯錯(cuò)誤。

在工業(yè)控制領(lǐng)域，使用現(xiàn)場環(huán)境惡劣，噪聲、射頻、電磁輻射等無處不在，而在分散系統(tǒng)控制中，各種模件之間的物理連接距離甚至超過10米以上，現(xiàn)有技術(shù)，不適合分散控制系統(tǒng)的長距離數(shù)字信號(hào)傳輸，抗干擾能力差，不能夠兼容ttl電平和cmos電平。因此，利用數(shù)字接口電路直接采用并行通信模式速度快，傳輸數(shù)據(jù)量大，一次可傳輸1~16bits數(shù)據(jù)，協(xié)議解析簡單，但是抗干擾性能不高，適用于近距離通信。

而在分散系統(tǒng)控制中，為了實(shí)現(xiàn)此條件下的可靠通信，通常采用差分信號(hào)的串行異步通信方式。

串行差分通信通俗地說，就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號(hào)，接收端通過比較這兩個(gè)電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”，而承載差分信號(hào)的那一對(duì)走線。差分信號(hào)與普通的單端信號(hào)走線相比抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪音干擾時(shí)，幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。能有效抑制emi。由于兩根信號(hào)的極性相反，他們對(duì)外輻射的電磁場可以互相抵消。耦合的越緊密，相互抵消的磁力線就越多。泄露到外界的電磁能量越少。

由于差分信號(hào)的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的焦點(diǎn)，而不像普通的單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閥值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差，同時(shí)也更適合于低幅度信號(hào)的電路，時(shí)序定位精確，但是串行差分通信傳輸波特率較低，實(shí)時(shí)性比并行通信模式低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種增強(qiáng)型并行通信電路及方法，數(shù)字電路輸出端使用達(dá)林頓電路增加驅(qū)動(dòng)能力；數(shù)字電路傳輸鏈路中使用直流高電壓供電（電壓等級(jí)從12伏到110伏不限），提高抗干擾能力；數(shù)字電路輸入端使用三電阻分壓方式將鏈路中的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺R(shí)別的數(shù)字信號(hào)，可兼容ttl電平和cmos電平；在分散控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)長距離的數(shù)字信號(hào)傳輸，可實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間nbit的數(shù)字量通信接口。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種增強(qiáng)型并行通信電路，包括數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、導(dǎo)通電路和數(shù)字信號(hào)輸入電路。

導(dǎo)通電路包括二極管d1和電阻電路，電阻電路包括電阻r1、電阻r2和電阻r3；

數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、二極管d1依次順序連接；

數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、二極管d1、電阻r2和數(shù)字信號(hào)輸入電路依次順序相連接，電阻r1一端連接二極管d1和電阻r2，另一端連接輸入電壓vcc，電阻r3一端連接電阻r2和數(shù)字信號(hào)輸入電路，另一端接地；二極管d1的單向?qū)ǚ较驗(yàn)橛呻娮鑢1朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通。

較優(yōu)地，增強(qiáng)型并行通信電路包括n個(gè)導(dǎo)通電路；

n個(gè)導(dǎo)通電路并行連接在達(dá)林頓電路和數(shù)字輸入電路之間，二極管d1均朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通。

增強(qiáng)型并行通信電路為雙向增強(qiáng)型數(shù)字接口電路，還包括第二數(shù)字信號(hào)輸出電路、第二達(dá)林頓電路、二極管d2、電阻r4、電阻r5、電阻r6和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路；

第二數(shù)字信號(hào)輸出電路、第二達(dá)林頓電路、二極管d2、電阻r5和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路依次順序相連接，電阻r4一端連接電路二極管d2和電阻r5，另一端連接輸入電壓vcc，電阻r6一端連接電阻r5和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路，另一端接地；二極管d2的單向?qū)ǚ较驗(yàn)橛呻娮鑢4朝向第二達(dá)林頓電路導(dǎo)通。

增強(qiáng)型并行通信電路為一對(duì)多并行傳輸雙向增強(qiáng)型數(shù)字接口電路；包括若干數(shù)字信號(hào)輸入電路和若干電阻電路；

若干個(gè)電阻電路連接在二極管d1和數(shù)字信號(hào)輸入電路之間。

輸入電壓vcc為直流電壓。輸入電壓vcc為電壓等級(jí)位12v-110v。vcc電壓等級(jí)從12伏到110伏不限，可根據(jù)現(xiàn)場供電和使用環(huán)境進(jìn)行配置；二極管d1確保電流只能流入達(dá)林頓電路。

一種增強(qiáng)型并行通信方法，基于本申請(qǐng)公開的增強(qiáng)型并行通信電路，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型并行通信，包括以下步驟:

s1，數(shù)字信號(hào)輸出電路輸出低電平，二極管d1導(dǎo)通，達(dá)林頓電路導(dǎo)通，電流經(jīng)過電阻r1、二極管d1和達(dá)林頓電路到地，數(shù)字信號(hào)輸入端邏輯電平為“0”；

s2，數(shù)字信號(hào)輸出高電平時(shí)，達(dá)林頓電路斷開，電流經(jīng)過電阻r1、電阻r2和電阻r3到地，數(shù)字信號(hào)輸入端電壓為(vcc×r3)/(r1+r2+r3)；根據(jù)實(shí)際選用的數(shù)字信號(hào)輸入接口芯片的高電平電壓，同時(shí)按數(shù)字信號(hào)輸入端電壓計(jì)算公式選擇電阻阻值使電阻r3的分壓達(dá)到邏輯“1”的可靠電壓范圍；

s3，n個(gè)導(dǎo)通電路并行連接在達(dá)林頓電路和數(shù)字輸入電路之間，二極管d1均朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間nbits的數(shù)字量通信接口；

步驟s3還包括兩設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信。

步驟s3還包括一對(duì)多設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信。

本發(fā)明的有益效果：

數(shù)字電路輸出端使用達(dá)林頓電路增加驅(qū)動(dòng)能力；數(shù)字電路傳輸鏈路中使用直流高電壓供電（電壓等級(jí)從12伏到110伏不限），提高抗干擾能力；數(shù)字電路輸入端使用三電阻分壓方式將鏈路中的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺R(shí)別的數(shù)字信號(hào)，可兼容ttl電平和cmos電平；在分散控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)長距離的數(shù)字信號(hào)傳輸；兩路增強(qiáng)型數(shù)字接口電路組合可實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)字信號(hào)接口，多路此電路組合，即可實(shí)現(xiàn)多位數(shù)字信號(hào)的并行傳輸，滿足使用需求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字量輸出直接和數(shù)字量輸入連接示意圖；

圖2為本申請(qǐng)一種增強(qiáng)型并行通信電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請(qǐng)并行傳輸雙向增強(qiáng)型并行通信電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請(qǐng)兩設(shè)備之間nbits的雙向增強(qiáng)型并行通信電路結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為本申請(qǐng)一對(duì)多設(shè)備之間nbits的一對(duì)多設(shè)備之間nbits的雙向增強(qiáng)型并行通信電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖2所示，一種增強(qiáng)型并行通信電路，包括數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、導(dǎo)通電路和數(shù)字信號(hào)輸入電路。

導(dǎo)通電路包括二極管d1和電阻電路，電阻電路包括電阻r1、電阻r2和電阻r3；

數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、二極管d1依次順序連接；

數(shù)字信號(hào)輸出電路、達(dá)林頓電路、二極管d1、電阻r2和數(shù)字信號(hào)輸入電路依次順序相連接，電阻r1一端連接二極管d1和電阻r2，另一端連接輸入電壓vcc，電阻r3一端連接電阻r2和數(shù)字信號(hào)輸入電路，另一端接地；二極管d1的單向?qū)ǚ较驗(yàn)橛呻娮鑢1朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通。

如圖3所示，增強(qiáng)型并行通信電路包括n個(gè)導(dǎo)通電路；

n個(gè)導(dǎo)通電路并行連接在達(dá)林頓電路和數(shù)字輸入電路之間，二極管d1均朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通。附圖3中，導(dǎo)通電路為n個(gè)。

如圖4所示，增強(qiáng)型并行通信電路為雙向增強(qiáng)型數(shù)字接口電路，還包括第二數(shù)字信號(hào)輸出電路、第二達(dá)林頓電路、二極管d2、電阻r4、電阻r5、電阻r6和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路；

第二數(shù)字信號(hào)輸出電路、第二達(dá)林頓電路、二極管d2、電阻r5和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路依次順序相連接，電阻r4一端連接電路二極管d2和電阻r5，另一端連接輸入電壓vcc，電阻r6一端連接電阻r5和第二數(shù)字信號(hào)輸入電路，另一端接地；二極管d2的單向?qū)ǚ较驗(yàn)橛呻娮鑢4朝向第二達(dá)林頓電路導(dǎo)通。

如圖5，增強(qiáng)型并行通信電路為一對(duì)多并行傳輸雙向增強(qiáng)型數(shù)字接口電路；包括若干數(shù)字信號(hào)輸入電路和若干電阻電路；

若干個(gè)電阻電路連接在二極管d1和數(shù)字信號(hào)輸入電路之間。

輸入電壓vcc為直流電壓。輸入電壓vcc為電壓等級(jí)為12v-110v。vcc電壓等級(jí)從12伏到110伏不限，可根據(jù)現(xiàn)場供電和使用環(huán)境進(jìn)行配置；二極管d1確保電流只能流入達(dá)林頓電路。

一種增強(qiáng)型并行通信方法，基于本申請(qǐng)公開的增強(qiáng)型并行通信電路，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型并行通信，包括以下步驟:

s1，數(shù)字信號(hào)輸出電路輸出低電平，二極管d1導(dǎo)通，達(dá)林頓電路導(dǎo)通，電流經(jīng)過電阻r1、二極管d1和達(dá)林頓電路到地，數(shù)字信號(hào)輸入端邏輯電平為“0”；

s2，數(shù)字信號(hào)輸出高電平時(shí)，達(dá)林頓電路斷開，電流經(jīng)過電阻r1、電阻r2和電阻r3到地，數(shù)字信號(hào)輸入端電壓為(vcc×r3)/(r1+r2+r3)；根據(jù)實(shí)際選用的數(shù)字信號(hào)輸入接口芯片的高電平電壓，同時(shí)按數(shù)字信號(hào)輸入端電壓計(jì)算公式選擇電阻阻值使電阻r3的分壓達(dá)到邏輯“1”的可靠電壓范圍；

s3，n個(gè)導(dǎo)通電路并行連接在達(dá)林頓電路和數(shù)字輸入電路之間，二極管d1均朝向達(dá)林頓電路導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間nbits的數(shù)字量通信接口；

步驟s3還包括兩設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信。

步驟s3還包括一對(duì)多設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信。

由圖3所示可實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間nbits的數(shù)字量通信接口，可根據(jù)實(shí)際需求選擇實(shí)現(xiàn)1bit~16bits的數(shù)字量并行傳輸通信。

由圖4所示可實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信接口。

由圖5所示可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多設(shè)備之間nbits的并行數(shù)字量通信接口。

同理，此電路可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多設(shè)備之間nbits的雙向并行數(shù)字量通信接口。

兩路增強(qiáng)型數(shù)字接口電路組合可實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)字信號(hào)接口。同理可知，多路此電路組合，即可實(shí)現(xiàn)多位數(shù)字信號(hào)的并行傳輸。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。