本實(shí)用新型屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字輸入復(fù)用電路。

背景技術(shù)：

目前，具有輸入輸出功能的控制器，尤其是汽車儀表、工程機(jī)械控制設(shè)備和工廠自動化產(chǎn)品在電子產(chǎn)品中具有較大比例。其中，輸入信號通常由各類傳感器提供，通過這些傳感器，控制器可以感知外部環(huán)境狀態(tài)，并由此作出判斷輸出。輸入信號主要分為數(shù)字量信號和模擬量信號，而數(shù)字量信號根據(jù)觸發(fā)條件的不同，可分為高有效信號和低有效信號。在實(shí)際使用過程中，儀表或者控制器通常會對應(yīng)不同的控制對象，導(dǎo)致外部數(shù)字輸入信號具有多樣性和不可預(yù)知性，比如同一控制器有的應(yīng)用對象的數(shù)字信號輸出是低有效，而有的會是高有效，這些會導(dǎo)致輸入端口定義不確定，或者在應(yīng)用過程中，由于外部輸入變更導(dǎo)致原來設(shè)計不滿足要求等。

故有必要提供一種可兼容高有效以及低有效數(shù)字信號的數(shù)字輸入復(fù)用電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，針對上述技術(shù)問題，提供一種數(shù)字輸入復(fù)用電路。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種數(shù)字輸入復(fù)用電路，包括：

數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元，用于通過與高電平閾值以及低電平閾值進(jìn)行比較，檢測出有效狀態(tài)的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號的電平小于所述低電平閾值或者大于所述高電平閾值時其為有效狀態(tài)；

信號調(diào)理單元，用于將有效狀態(tài)的數(shù)字信號的電平調(diào)理成低電平數(shù)字信號；

所述數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元與所述信號調(diào)理單元連接。

所述數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第七電阻，所述第一運(yùn)算放大器以及第二運(yùn)算放大器的正電源端均與第一電源連接，負(fù)電源端均接地，所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)所述第一電阻接入所述數(shù)字信號，其反相輸入端與所述第四電阻以及第五電阻的一端連接，所述第四電阻的另一端與所述第一電源連接，所述第五電阻的另一端經(jīng)所述第六電阻以及第七電阻接地，所述第二電阻一端與所述第五電阻以及第六電阻連接，另一端接入所述數(shù)字信號，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第六電阻以及第七電阻連接，其反相輸入端經(jīng)所述第三電阻接入所述數(shù)字信號；

所述信號調(diào)理單元包括三極管、第八電阻、第九電阻以及第十電阻，所述第八電阻以及第九電阻的一端分別與所述第一運(yùn)算放大器以及第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，該第八電阻以及第九電阻的另一端均與所述三極管的基極連接，所述三極管的集電極經(jīng)所述第十電阻與第二電源連接，其發(fā)射級接地。

所述高電平閾值滿足：

所述低電平閾值滿足：

其中，V_IH為高電平閾值，V_IL為低電平閾值，V1為第一電源，R4、R5、R6、R7分別為第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第七電阻。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低，先通過數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元檢測出有效狀態(tài)的數(shù)字信號，然后通過信號調(diào)理單元將該有效狀態(tài)的數(shù)字信號調(diào)理成低電平數(shù)字信號，無論輸入的數(shù)字信號是高有效信號還是低有效信號，都能被控制器MCU的低有效端口接收并識別，克服了由于外部輸入的數(shù)字信號的多樣性以及不可預(yù)知性而導(dǎo)致控制器MCU無法兼容高有效和低有效的數(shù)字信號，此外，能夠方便的設(shè)定輸入數(shù)字信號的判定閾值，范圍寬、邊界設(shè)定準(zhǔn)確。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種數(shù)字輸入復(fù)用電路，包括數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11以及信號調(diào)理單元12，數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11與信號調(diào)理單元11連接。

數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11用于通過與高電平閾值以及低電平閾值進(jìn)行比較，檢測出有效狀態(tài)的數(shù)字信號。

其中，數(shù)字信號的電平小于低電平閾值(低有效)或者大于高電平閾值(高有效)時，該數(shù)字信號的狀態(tài)為有效狀態(tài)，而數(shù)字信號電平大于低電平閾值且小于高電平閾值時，該數(shù)字信號的狀態(tài)為懸空狀態(tài)。

信號調(diào)理單元12用于將有效狀態(tài)的數(shù)字信號的電平調(diào)理成低電平數(shù)字信號。

本實(shí)用新型數(shù)字輸入復(fù)用電路先通過數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11檢測出有效狀態(tài)的數(shù)字信號，然后通過信號調(diào)理單元12將該有效狀態(tài)的數(shù)字信號調(diào)理成低電平數(shù)字信號，無論輸入的數(shù)字信號是高有效信號還是低有效信號，都能被控制器MCU的低有效端口接收并識別，克服了由于外部輸入的數(shù)字信號的多樣性以及不可預(yù)知性而導(dǎo)致控制器MCU無法兼容高有效和低有效的數(shù)字信號，此外，能夠方便的設(shè)定輸入數(shù)字信號的判定閾值，范圍寬、邊界設(shè)定準(zhǔn)確。

具體地，數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11包括第一運(yùn)算放大器U1A、第二運(yùn)算放大器U1B、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6以及第七電阻R7。

第一運(yùn)算放大器U1A以及第二運(yùn)算放大器U1B的正電源端均與第一電源V1連接，負(fù)電源端均接地，第一運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端經(jīng)第一電阻R1接入數(shù)字信號，其反相輸入端與第四電阻R4以及第五電阻R5的一端連接，第四電阻R4的另一端與第一電源V1連接，第五電阻R5的另一端經(jīng)第六電阻R6以及第七電阻R7接地，第一電阻R2一端與第五電阻R5以及第六電阻R6連接，另一端接入數(shù)字信號，第二運(yùn)算放大器U1B的同相輸入端與第六電阻R6以及第七電阻R7連接，其反相輸入端經(jīng)第三電阻R3接入數(shù)字信號。

數(shù)字信號狀態(tài)檢測單元11以兩個運(yùn)放為核心，通過對輸入的數(shù)字信號的電壓V_IN與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，分別輸出比較結(jié)果。第一電源V1的電壓經(jīng)過第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6以及第七電阻R7的串聯(lián)分壓，產(chǎn)生高電平閾值V_IH、低電平閾值V_IL以及懸空輸入時的參考電平V_NO：

信號調(diào)理單元12包括三極管Q1、第八電阻R8、第九電阻R9以及第十電阻R10。

第八電阻R8以及第九電阻R9的一端分別與第一運(yùn)算放大器U1A以及第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端連接，該第八電阻R8以及第九電阻R9的另一端均與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的集電極經(jīng)第十電阻R10與第二電源V2連接，其發(fā)射級接地。

輸入信號V_IN與V_IL以及V_IH進(jìn)行比較，如果V_IN<V_IL，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端輸出為高，第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端輸出為低，則此時三極管Q1飽和導(dǎo)通，輸出Vout為低；如果V_IN>V_IH，第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端輸出為高，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端輸出為低，則此時三極管Q1飽和導(dǎo)通，Vout輸出為低；如果輸入懸空，V_IL＝V_NO>V_IL且V_IL＝V_NO<V_IH，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端輸出為低，第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端輸出為低，則此時三極管Q1不能夠飽和導(dǎo)通，Vout輸出為高；如果V_IN>V_IL且V_IN<V_IH，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出端輸出為低，第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端輸出為低，則此時三極管Q1不能夠飽和導(dǎo)通，Vout輸出為高。

只需將三極管Q1的輸出Vout輸入至控制器MCU的低有效端口，即可實(shí)現(xiàn)高有效和低有效的數(shù)字信號的兼容。

本實(shí)用新型采用運(yùn)算放大器進(jìn)行狀態(tài)檢測以及狀態(tài)隔離，電路可靠性好。

以采用12V第一電源V1、3.3V第二電源V2的系統(tǒng)為例，定義V_IH為8V，V_IL為2V，即高于8V均被認(rèn)為高電平，低于2V均被認(rèn)為低電平。

R1＝100k,R2＝10k,R3＝100k,R4＝3.9k,R5＝3k,R6＝3k,R7＝2k,R8＝100k,R9＝100k,R＝10k。

第一運(yùn)算放大器U1A、第二運(yùn)算放大器U1B均采用LM2904，三極管Q1采用BC338。

低電平閾值

高電平閾值

懸空參考電平

當(dāng)外部輸入為數(shù)字信號時，第一運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端電壓為V_IN，反相輸入端為8.07V，第二運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端電壓為V_IN，同相輸入端為2.02V。

如果V_IN<2.02V，則第一運(yùn)算放大器U1A的輸出為低，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出為高，則三極管Q1飽和導(dǎo)通，Vout輸出低電平；如果V_IN>8.07V，則第一運(yùn)算放大器U1A的輸出為高，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出為低，則三極管Q1飽和導(dǎo)通，輸出Vout為低電平；如果V_IN>2.02V且V_IN<8.07V，則第一運(yùn)算放大器U1A的輸出為低，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出為低，則三極管Q1截止，輸出Vout為高電平；如果輸入端懸空，第一運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端和第二運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端等于V_NO為5.04V，此時V_NO>2.02V且V_NO<8.07V，則第一運(yùn)算放大器U1A的輸出為低，第二運(yùn)算放大器U1B的輸出為低，則三極管Q1截止，輸出Vout為高電平。

本實(shí)施例數(shù)字輸入復(fù)用電路在輸入的數(shù)字信號為低有效狀態(tài)或者高有效狀態(tài)即當(dāng)且僅當(dāng)V_IN<2.02V或者V_IN>8.07V時才調(diào)理成低電平數(shù)字信號，從而能被控制器MCU的低有效端口接收并識別，使控制器MCU能兼容高有效和低有效的數(shù)字信號。

但是，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。