[实用新型]一种嵌入式多输入多输出数据采集模板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业控制用数据采集装置，尤其涉及利用单片机进行核心控制的输入输出电路结构。 

背景技术

现有技术中，在一些工控场合，通常需要利用单片机输入输出电路对待控制对象提供控制信号源，如电流、电压、数字脉冲等，而这些单片机输入输出电路通常根据功能需求而进行特定功能的设定，这样，对于不同的被控对象，需要不同的输入输出电路来实现，因此，开发成本较高，效率较低。 

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种可供一般工控场合通用的嵌入式多输入多输出数据采集模板。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种嵌入式多输入多输出数据采集模板，它包括用于核心控制的单片机、分别与所述的单片机的IO接口相连接的多路模拟量输入模块、多路模拟量输出模块、多路数字量输入模块、多路数字量输出模块、编码器输入模块、通讯接口模块、显示模块以及键盘输入模块，且所述的各输入模块与单片机之间以及单片机与各输出模块之间分别设置有隔离电路。 

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型数据采集模板具有模拟量及数字量输入输出及编码器采集以及通讯模块，所有的功能都通过模块化的方式封装起来，可根据需求使用该模板的全部或部分功能，并且所有的输入输出都进行了隔离，即使某部分坏掉，也不会影响其他部分的工作，能很好的起到抗干扰的作用，从而实现了一般工业场合的通用性，可立刻应用到项目中，有效提高开发效率，缩短开发周期。 

附图说明

附图1为本实用新型电路框图； 

附图2为本实用新型键盘和数码管显示模块； 

附图3为本实用新型模拟量输入模块； 

附图4为本实用新型模拟量输出模块； 

附图5为本实用新型数字量输出模块； 

附图6为本实用新型数字量输入模块； 

附图7为本实用新型编码器输入模块； 

附图8为本实用新型485通讯模块； 

其中：1、模拟量输入模块；2、模拟量输出模块；3、数字量输入模块；4、数字量输出模块；5、编码器输入模块；6、通讯接口模块；7、显示模块；8、键盘输入模块8；9、电源模块； 

具体实施方式

下面结合附图、举例详细说明本实用新型的具体内容： 

如图1所示的嵌入式单片机多输入多输出数据采集模板，其电路结构主要包括单片机MCU，模拟量输入模块1、模拟量输出模块2，数字量输入模块3、数字量输出模块4，编码器输入模块5，通讯接口模块6、数码管显示模块7、键盘输入模块8以及电源模块9，所述的模拟量输入模块1具有4路电流和4路电压模拟信号输出，所述的模拟量输出模块2具有2路电流和2路电压模拟信号输出，所述的数字量输入模块3具有8路数字信号输出，所述的数字量输出模块4也具有8路数字量输出。 

所述的模拟量输入模块1包括模拟量切换电路及AD转换电路，所述的模拟量切换电路由两个四选一模拟开关形成的电压或电流选择输入通道，所述的AD转换电路将采集的电压或电流模拟信号转换为数字信号后通过隔离芯片输出至单片机。 

所述的通讯接口模块6为2路基于485总线的MODBUS通信接。 

所述的电源模块9由至少一个变压器和稳压器组成，所述的每个变压器具有多路电源输出。 

上述各功能模块与单片机IO接口之间分别设置有隔离电路(图中未显示)。所有模块均与单片机的IO口相连，在本实施例中，单片机采用型号为MSP430F149芯片，下面分别对各功能模块进行说明： 

图2为本实施例键盘输入模块8和数码管显示模块7电路，其中键盘输入电路包括按键和锁存器电路，按键一端接上拉电阻，另一端接电源地，而接上 拉电阻的一端再接锁存器，然后接入单片机IO口。数码管显示模块电路包括了数码管，锁存器和放大电路，以及限流电阻限流，锁存器与其他外部模块共用一组单片机IO口，2个4位数码管用同一组IO口，并且2个数码管的位选使用了同一组4位位选，而一般的电路需要8位位选，最大程度的节省IO口。 

图3为本实施例模拟量输入模块1电路，包括了模拟量切换电路和AD转换电路，模拟量切换电路由电压转电流的电阻和两个四选一的模拟开关组成电压和电流的输入组合，再经过八选一模拟量开关选择是采集电压还是采集电流。然后将信号流入AD转换模块，在进入AD之前，先经过以及跟随缓冲，并在跟随器的输出端和反馈之间加一电阻限流，在进入AD之前再加一滤波电容来提高信号的稳定性。