(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.02.26
C N 103605017
A (21)申请号 201310541408.5
(22)申请日 2013.11.06
G01R 31/00(2006.01)
(71)申请人厦门雅迅网络股份有限公司
地址361000 福建省厦门市软件园二期观日
路46号
(72)发明人叶志聪 蔡运文 吴振达 陈茹涛
肖振隆
(74)专利代理机构泉州市诚得知识产权代理事
务所(普通合伙) 35209
代理人
李伊飏
(54)发明名称
(57)摘要
一种汽车开关量信号的检测方法，包括：步骤
1：建立检测电路；步骤2：将检测电路接入CPU ：
二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开
关量信号INPUT ；三极管Q1的集电极连接CPU 的
IO 口，用以向CPU 输入TTL 电平信号OUTPUT ；三极
管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU 的IO 口，用 以接收CPU 的定时扫描信号PULL_DOWN ；步骤3：
CPU 产生定时扫描信号PULL_DOWN 来控制输入端
的INPUT 是否由下拉电阻R4连接到地，每做一次
切换读取一次IO 口的值，然后再与上一次读取的
OUTPUT 进行比较：如果两次读取的OUTPUT 相同，
则：CPU 读到OUTPUT 为1，则判断INPUT 为低电平；
读到OUTPUT 为0，则INPUT 为高电平；如果两次读
取的OUTPUT 不同，则INPUT 为悬空状态，当有下拉
电阻时，判断OUTPUT 为高电平；当无下拉电阻时，
判断OUTPUT 为低电平。
(51)Int.Cl.
电冰箱保护器权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页(10)申请公布号CN 103605017 A
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1.一种汽车开关量信号的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：建立检测电路，该检测电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，二极管D1的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接地；二极
管D1的正端连接电阻R2的一端和二极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC ；二极管D2的负端串联电阻R3后连接电容C1的一端、电阻R5的一端和三极管Q1的基极，电容C1的另一端、电阻R5的另一端和三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联电阻R1后连接电源VCC ；
步骤2：将检测电路接入CPU ：二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT ；三极管Q1的集电极连接CPU 的IO 口，用以向CPU 输入TTL 电平信号OUTPUT ；三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU 的IO 口，用以接收CPU 的定时扫描信号PULL_DOWN ；
步骤3：CPU 通过检测电路进行检测，具体检测过程如下：首先由CPU 产生定时扫描信号PULL_DOWN 来控制输入端的INPUT 是否由下拉电阻R4连接到地；CPU 对定时扫描信号PULL_DOWN 每进行一次高低电平的切换，同时读取一次连接电平信号OUTPUT 的IO 口的值，然后将两次读取的电平信号OUTPUT 进行比较：
如果两次读取的电平信号OUTPUT 相同，则判断如下：CPU 读到的电平信号OUTPUT 为1，则判断开关量信号INPUT 为低电平；CPU 读到电平信号OUTPUT 为0，则判断开关量信号INPUT 为高电平；
立体交叉桥如果两次读取的电平信号OUTPUT 不同，则开关量信号INPUT 为悬空状态，当有下拉电阻时，则电平信号OUTPUT 为高电平；当无下拉电阻时，则电平信号OUTPUT 为低电平。
2.根据权利要求1所述的汽车开关量信号的检测方法，其特征在于：所述步骤3中，判断开关量信号INPUT 是否悬空状态时，至少对电平信号OUTPUT 采集三次进行判断，以滤除干扰。
3.根据权利要求1所述的汽车开关量信号的检测方法，其特征在于：所述步骤3中，判断开关量信号INPUT 为1或者0是通过预先设置的阈值进行判断的，判断开关量信号INPUT 的阈值通过调整电阻R2、电阻R4、电阻R3和电阻R5的阻值进行配置。权 利 要 求 书CN 103605017 A
一种汽车开关量信号的检测方法
技术领域
[0001] 本发明属于状态检测电路，特别涉及一种汽车开关量信号的检测电路。电动
背景技术
[0002] 目前，在汽车上的开关信号检测当中存在有三种状态：高电平（连接到汽车电瓶正极）、低电平（搭铁、接到电瓶负极）、悬空，而有效的状态有两种：高有效和低有效。针对汽车的开关信号检测传统的有几种方案：用光耦隔离转化、二极管隔离转化和AD采集等，而这些传统的方案中只能做到只针对一种有效状态（即一个电路只能单独检测高有效或者低有效），而且一个CPU的IO只能识别两种状态，无法做到高有效或者低有效同时兼容的方案，其中采用电阻分压，由AD口采集方案可以实现，
但是比较占用CPU资源、成本较高。[0003] 为此，一篇申请号为201210338759.1的发明专利，公开了一种开关状态检测电路，解决现有单片机使用I/O口不能同时检测低速开关接电源、接地和悬空三种状态的问题。该发明中，时钟发生模块产生周期性触发信号，分别送到方波发生模块和判断模块；方波发生模块产生周期性翻转的高、低电平，送到电平转换电路，电平转换电路进行电平转换后的电信号，送到驱动电路进行电压和电流放大，驱动电路输出通过N个依次串联的第一、第二限流电阻连接N个模数转换模块，N个模数转换模块输出数字量，送到判断模块进行判断。本发明只使用CPU的I/O口，不用A/D口，可以检测出开关的高/低/悬空三种状态。[0004] 该专利提出的方案虽然也可以用于汽车开关量信号的检测电路中，但是其提供的检测电路没有有效的措施进行保护，直接由电阻引入CPU的IO口，可能损坏CPU，而且该电路结构复杂，增加成本。
发明内容
[0005] 因此，针对上述的问题，本发明提出一种汽车开关量信号的检测方法，可以同时识别出高电平、低电平和悬空三种状态，实现N+1个IO口就可以识别N路低速开关信号，并且电路对于高、低电平的判断阈值可以单独配置，同时，其实现电路简单，且具有更好的抗干扰、大电压的能力，有效的保护CPU的IO口，从而解决现有技术之不足。
[0006] 为了解决现有技术之不足，本发明所采用的技术方案是，一种汽车开关量信号的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：建立检测电路，该检测电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，二极管D1的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接地；二极管D1的正端连接电阻R2的一端和二极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC；二极管D2的负端串联电阻R3后连接电容C1的一端、电阻R5的一端和三极管Q1的基极，电容C1的另一端、电阻R5的另一端和三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联电阻R1后连接电源VCC；
步骤2：将检测电路接入CPU：二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信
号INPUT；三极管Q1的集电极连接CPU的IO口，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT；三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO口，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_DOWN；其中，电阻R6是三极管Q2的限流电阻，通用做法，CPU一般会输出3.3V，如果直接接到三极管Q2会损坏；
步骤3：CPU通过检测电路进行检测，具体检测过程如下：首先由CPU产生定时扫描信号PULL_DOWN来控制输入端的INPUT是否由下拉电阻R4连接到地；CPU对定时扫描信号PULL_DOWN每进行一次高低电平的切换（实现INPUT由电阻R4连接到地的切换），同时读取一次连接电平信号OUTPUT的IO口的值，然后将两次读取的电平信号OUTPUT进行比较：如果两次读取的电平信号OUTPUT相同，则判断如下：CPU读到的电平信号OUTPUT为1，则判断开关量信号INPUT为低电平；CPU读到电平信号OUTPUT为0，则判断开关量信号INPUT为高电平；
如果两次读取的电平信号OUTPUT不同，则开关量信号INPUT为悬空状态，当有下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为高电平；当无下拉电阻时，则电平信号OUTPUT为低电平。具体的，当有下拉电阻时，相当于将INPUT信号拉低，类似于输入低电平，OUTPUT将输出高电平到CPU；当无下拉电阻时，INPUT将悬空，相当于输入高电平，OUTPUT将输出低电平到CPU。[0007] 其中，判断开关量信号INPUT是否悬空状态时，由于当外部信号切换时也会出现两次采集回来的电平不同，因此，需要进行多次（至少三次）的采集判断，以滤除该干扰。[0008] 另外，在检测过程中，OUTPUT信号为标准的TTL电平信号，判断开关量信号INPUT 为1或者0是通过预先设置的阈值进行判断的，例如开关量信号INPUT在0-2V之间判断为0，大于2V则为1，当然也可以根据不同的需求设置其他的区间。其判断的阈值可以通过调整电阻R2、电阻R4、电阻R3和电阻R5的阻值进行配置：高低电平阈值的配置即为配置三极管进入饱和导通的状态，通过配置合适的电压值，使接口达到判断阈值时，三极管刚好进入导通状态。其中，电阻R4为电路的输入电阻，根据开关信号的驱动能力选取阻值较大的电阻，提高输入阻抗。电阻R2与电阻R4构成分压，故电阻R2的阻值可以略大于电阻R4。最后通过调节电阻R3和电阻R5可以控制三极管进入饱和区的电压即可配置开关信号判断的阈值。
[0009] 上述方法中，检测电路对于汽车开关信号三种状态的检测原理如下：433m天线
a、INPUT输入高电平时，二极管D1截止、D2导通，三极管Q1饱和导通，OUTPUT输出TTL 低电平；
b、INPUT输入低电平（搭铁或接地）时，二极管D1导通，D2截止，三极管Q1截止，OUTPUT 输出TTL高电平；
c、INPUT输入悬空时，需要有一个接地来探测该状态，该接地由一个电阻R4加一个三极管Q2实现，CPU的IO口输出一个定时扫描信号PULL_DOWN来控制三极管下拉电阻。悬空时，当有下拉电阻时，二极管D1导通，D2截止，三极管Q1截止，OUTPUT输出高电平；当无下拉电阻时，二极管D1截止、D2导通，三极管Q1导通，OUTPUT输出低电平。这样CPU通过PULL_DOWN输出控制，将下拉电阻R4进行下拉与不下拉的扫描，就可以识别出当前的输入信号是否为悬空，判断原则为如果每次扫描采集回来的电平不同即为INPUT输入为悬空，为了防止误判断（因为当高、低电平切换时也会出现两次采集回来的电平不同），这需要多次扫描采集来做大数判断，滤除干扰。
[0010] 本发明通过上述方法，与现有技术相比，具有如下优点：
1、通过普通的IO口即可识别开关信号的三种状态：高电平、低电平、悬空，而不用比较浪费资源的AD口；
2、如果需要检测N路的开关量，就需要有N个的这样的电路，就需要有N个的IO口，然后加上1个的PULL_DOWN这个IO口就是N+1的IO口了，因此，由N+1个的IO口就可以检测N路的低速开关信号；
3、由二极管D1和D2实现隔离，可以较好的抑制外部的干扰（如该路端口可以耐大电压、可通过浪涌200V/200mS和静电接触放电等试验不损坏）；
4、对于高电平或低电平的判断阈值可以通过电阻R2、R3、R4和R5进行单独配置；
快速厌氧胶
大田西瓜种植技术5、与背景技术中的发明专利（申请号为201210338759.1）相比，本发明中的检测电路的接口可以有更好的抗干扰、大电压的能力，有效的保护CPU的IO口。
附图说明
[0011] 图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
[0012] 现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
[0013] 本发明的一种汽车开关量信号的检测方法，通过在CPU和汽车输出开关量信号的接口之间设置检测电路而实现，如图1所示，该检测电路包括二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C1，二极管D1的负端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极串联电阻R6，三极管Q2的发射极接
地；二极管D1的正端连接电阻R2的一端和二极管D2的正端，电阻R2的另一端连接电源VCC；二极管D2的负端串联电阻R3后连接电容C1的一端、电阻R5的一端和三极管Q1的基极，电容C1的另一端、电阻R5的另一端和三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极串联电阻R1后连接电源VCC。二极管D1的负端作为输入端，用以接收汽车的开关量信号INPUT；三极管Q1的集电极作为输出端，连接CPU的IO口，用以向CPU输入TTL电平信号OUTPUT；三极管Q2的基极串联电阻R6后连接CPU的IO口，用以接收CPU的定时扫描信号PULL_DOWN。
[0014] 其中，INPUT为汽车接口开关量信号输入，OUTPUT为输入CPU的TTL电平信号，二极管D1和二极管D2为隔离二极管，防止损坏CPU的IO口，其中二极管D1隔离正向高压的干扰，二极管D2隔离负向高压的干扰。通过INPUT输入的高、低电平为稳定可靠的信号，可使OUTPUT输出固定的TTL电平，而当INPUT悬空时，输入的效果等效于高电平输入，故需要有个接地的信号（这里采用由CPU控制三极管Q2实现接地）来探测该悬空状态，如果每次INPUT接地后OUTPUT电平也随之改变，则表明INPUT此时为悬空状态。为防止是输入高电平时出现接地短路，于输入与三极管集电极接了限流电阻R4。通过配置电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5的阻值可以设置高低电平判断的阈值。
[0015] 该检测电路对于汽车开关信号三种状态（高电平（连接到汽车电瓶正极）、低电平（搭铁、接到电瓶负极）、悬空）的检测原理：
a、INPUT输入高电平时，二极管D1截止、D2导通，三极管Q1饱和导通，OUTPUT输出TTL
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