一种基于单片机输入输出接口的接口扩展装置的制作方法

本发明涉及一种接口扩展装置，具体是一种基于单片机输入输出接口的接口扩展装置。

背景技术：

在日常生活、生产等活动中的自动化系统往往会有一些功能简单的系统，仅需要进行简单的输入输出接口（以下简称io）控制和联动，但是需要控制的io点位很多。如果使用plc或者ddc等进行开发，plc和ddc的很多功能并没有使用到，造成性能浪费，并且整个系统成本很高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于单片机输入输出接口的接口扩展装置，装置能够采集现场设备的io运行工况，编码为报文，然后通过网络通信或者现场总线通信方式将报文传输到控制装置；装置能接收控制装置网络通信或者现场总线通信方式传输的控制报文，经过解码，对现场设备的io的运行工况进行设置，以实现对现场设备进行监测、控制的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于单片机输入输出接口的接口扩展装置，包括由io总线接口和总线接口/保护电路组成的上行接口单元，所述io总线接口和总线接口/保护电路之间电路连接，用于连接到io控制器或者前级io扩展模块；由总线接口/保护电路、模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口组成的模拟信号采集单元，所述总线接口/保护电路、模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收模拟信号采集装置输出的模拟信号，依次经过模拟信号转换和模数信号转换获取数字信号，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递发送到io控制器；由总线接口/保护电路、数模转换dac电路、模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口组成的模拟信号输出单元，在所述总线接口/保护电路、数模转换dac电路、模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号依次经过数模信号转换和模拟信号转换产生模拟信号，将模拟信号发送到模拟信号控制装置；由总线接口/保护电路，输入信号缓存电路、数字信号输入隔离电路和干接点输入接口组成的数字信号采集单元，在所述总线接口/保护电路、输入信号缓存电路、数字信号输入隔离电路和干接点输入接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，干接点输入接口接收数字信号采集装置输出的数字信号，依次经过数字信号隔离、数字信号缓存，由总线选通信号控制，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递，发送到io控制器；由总线接口/保护电路、输出信号缓存电路、数字信号输出隔离电路和干接点输出接口组成的数字信号输出单元，在所述总线接口/保护电路、输出信号缓存电路、数字信号输出隔离电路和干接点输出接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号，依次经过经过数字信号缓存和数字信号隔离将隔离后的数字信号发送到数字信号控制装置。

作为本发明的优选方案：所述io总线接口和总线接口/保护电路组成的上行接口单元。

作为本发明的优选方案：所述总线接口/保护电路、模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口组成的模拟信号采集单元。

作为本发明的优选方案：所述总线接口/保护电路、数模转换dac电路、模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口组成的模拟信号输出单元。

作为本发明的优选方案：所述总线接口/保护电路、输入信号缓存电路、数字信号输入隔离电路和干接点输入接口组成的数字信号采集单元。

作为本发明的优选方案：所述总线接口/保护电路、输出信号缓存电路、数字信号输出隔离电路和干接点输出接口组成的数字信号输出单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现一个io控制器可以扩展1至8个io扩展模块，实现16至144个数字输入量接口，8至64个数字输出量接口，4至32个模拟量输入接口和4至32个模拟量输出接口。

附图说明

图1为本基于单片机输入输出接口的接口扩展装置的电路总图；

图2为本基于单片机输入输出接口的接口扩展装置的主要工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种基于单片机输入输出接口的接口扩展装置，该装置主要包括由io总线接口和总线接口/保护电路组成的上行接口单元，在所述io总线接口和总线接口/保护电路之间电路连接，用于连接到io控制器或者前级io扩展模块；由总线接口/保护电路，模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口组成的模拟信号采集单元，在所述总线接口/保护电路，模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收模拟信号采集装置输出的模拟信号，依次经过模拟信号转换，模数信号转换，获取数字信号，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递，发送到io控制器；由总线接口/保护电路，数模转换dac电路，模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口组成的模拟信号输出单元，在所述总线接口/保护电路，数模转换dac电路，模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号，依次经过数模信号转换，模拟信号转换，产生模拟信号，将模拟信号发送到模拟信号控制装置；由总线接口/保护电路，输入信号缓存电路，数字信号输入隔离电路和干接点输入接口组成的数字信号采集单元，在所述总线接口/保护电路，输入信号缓存电路，数字信号输入隔离电路和干接点输入接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，干接点输入接口，接收数字信号采集装置输出的数字信号，依次经过数字信号隔离，数字信号缓存，由总线选通信号控制，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递，发送到io控制器；由总线接口/保护电路，输出信号缓存电路，数字信号输出隔离电路和干接点输出接口组成的数字信号输出单元，在所述总线接口/保护电路，输出信号缓存电路，数字信号输出隔离电路和干接点输出接口之间电路连接，通过总线选通信号控制，接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号，依次经过经过数字信号缓存，数字信号隔离，将隔离后的数字信号发送到数字信号控制装置。

本发明的工作原理是：装置通过总线选通信号控制，由总线接口/保护电路，模数转换adc电路、模拟信号输入转换电路和模拟信号输入接口组成的模拟信号采集单元接收模拟信号采集装置输出的模拟信号，依次经过模拟信号转换，模数信号转换，获取数字信号，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递，发送到io控制器；装置通过总线选通信号控制，由接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号，总线接口/保护电路，数模转换dac电路，模拟信号输出转换电路和模拟信号输出接口组成的模拟信号输出单元，依次经过数模信号转换，模拟信号转换，产生模拟信号，将模拟信号发送到模拟信号控制装置；装置通过总线选通信号控制，总线接口/保护电路，输入信号缓存电路，数字信号输入隔离电路和干接点输入接口组成的数字信号采集单元接收数字信号采集装置输出的数字信号，依次经过数字信号隔离，数字信号缓存，由总线选通信号控制，将数字信号直接发送到io控制器或者通过前级io扩展模块传递，发送到io控制器；装置通过总线选通信号控制，由接收io控制器或者通过前级io扩展模块传递的io控制器的数字信号，总线接口/保护电路，输出信号缓存电路，数字信号输出隔离电路和干接点输出接口组成的数字信号输出单元，依次经过经过数字信号缓存，数字信号隔离，将隔离后的数字信号发送到数字信号控制装置。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人士应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人士应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。