CN109709863B - 一种单片机的ad端口自检电路、单片机及热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于单片机技术领域，提供了一种单片机的AD端口自检电路、单片机及热水器，旨在解决单片机的AD转换器、AD通道切换器的如何实现自检功能的问题。一种单片机的AD端口自检电路，包括：连接在所述检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路；连接在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的AD通道切换器检测子电路。本发明通过单片机上的第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给检测端口，测试AD转换器的模数转换是否正常，实现对单片机自带的转换器进行自检；通过第二控制端口输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到AD端口上，实现对AD通道切换器进行自检。
Description
技术领域
本发明属于单片机技术领域，尤其涉及一种单片机的AD端口自检电路、单片机及热水器。
背景技术
AD转换(Analog-to-Digital Convert)就是模数转换。顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号，主要包括积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。AD转换器用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在AD转换前，输入到AD转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。
现有技术中的单片机(Microcontroller Unit，MCU)具有AD功能，但没有AD转换器、AD通道切换器的自检功能，AD转换器、AD通道切换器的自检功能通常依靠***的电路或设备实现检测，导致整个电路比较复杂，成本较高，且由于实现检测的电路或设备是外设的，会无法满足AD自检的要求。
发明内容
本发明提供一种单片机的AD端口自检电路，旨在解决单片机的AD转换器、AD通道切换器的如何实现自检功能的问题。
本发明是这样实现的，一种单片机的AD端口自检电路，所述单片机上设置有AD端口和控制端口，所述AD端口包括检测端口和若干待检测AD端口，所述控制端口包括第一控制端口和第二控制端口，其特征在于，所述AD端口自检电路包括：
连接在所述检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路；
连接在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的AD通道切换器检测子电路。
更进一步地，所述AD端口自检电路还包括连接在单片机电源与地之间的稳压子电路。
更进一步地，所述稳压子电路包括一端连接单片机电源，另一端接地的第一电容。
更进一步地，其特征在于，所述AD转换器检测子电路包括：
提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号的限流模块；
用于稳定电平信号的滤波模块。
更进一步地，所述限流模块包括：
一端连接单片机电源的第一电阻；
负极连接所述第一电阻另一端、正极接地的稳压二极管；
一端连接在所述第一电阻与所述稳压二极管之间的连接线上，另一端连接所述滤波模块的第二电阻。
更进一步地，所述滤波模块包括：
连接在所述待检测端口与第一控制端口之间第三电阻；
一端连接在所述待检测端口与所述第三电阻之间的连接线上、另一端接地的第一电容。
更进一步地，所述AD通道切换器检测子电路包括串连在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的第四电阻。
更进一步地，所述AD通道切换器检测子电路还包括负极连接单片机电源、正极连接在所述第四电阻与所述第二控制端口之间的连接线上的第一二极管。
本发明还提供一种单片机，包括上述的AD端口自检电路。
本发明还提供一种热水器，包括上述的AD端口自检电路。
本发明实施例提供的单片机的AD端口自检电路中，由于在检测端口与第一控制端口之间、任一待检测AD端口与第二控制端口之间分别连接了AD转换器检测子电路、AD通道切换器检测子电路，实现了AD转换器进行自检以及AD通道切换器进行自检。通过单片机上的第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给检测端口，测试AD转换器的模数转换是否正常，实现对单片机自带的转换器进行自检；通过第二控制端口输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到AD端口上，实现对AD通道切换器进行自检。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的单片机的AD端口自检电路框图；
图2是本发明实施例二至八提供的单片机的AD端口自检电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，包括：连接在检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路，以及连接在任一待检测AD端口与第二控制端口之间的AD通道切换器检测子电路。AD转换器检测子电路通过单片机上的第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给检测端口，测试单片机的AD转换器的模数转换是否正常，实现AD转换器自检；AD通道切换器检测子电路中，通过第二控制端口输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到AD端口上，实现AD通道切换器自检。
实施例一
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图1所示，单片机100上设置有AD端口和控制端口，AD端口包括检测端口和若干待检测AD端口，控制端口包括第一控制端口和第二控制端口，AD端口自检电路包括：
连接在检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路200；
连接在任一待检测AD端口与第二控制端口之间的AD通道切换器检测子电路300。
上述单片机的AD端口自检电路的工作原理是：
AD转换器检测子电路200中，通过单片机100上的第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给检测端口，作为采样电平，测试单片机100的AD转换器的模数转换是否正常，实现对单片机100自带的AD转换器进行自检；AD通道切换器检测子电路300中，通过第二控制端口输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到AD端口上，实现对单片机100自带的AD通道切换器进行自检，能够满足EN60730标准AD自检的要求。
本实施例中，单片机MCU有多路AD端口，但只有一个AD转换器，所以需要AD通道切换器来实现AD端口的切换。为确保切换正常，在采集数据前，需要先检测AD通道切换器切换是否正常。由于在检测端口与第一控制端口之间、任一待检测AD端口与第二控制端口之间分别连接了AD转换器检测子电路200、AD通道切换器检测子电路300，实现AD转换器进行自检以及AD通道切换器进行自检。
本发明实施例提供的单片机的AD端口自检电路中，由于在检测端口与第一控制端口之间、任一待检测AD端口与第二控制端口之间分别连接了AD转换器检测子电路、AD通道切换器检测子电路，实现了AD转换器进行自检以及AD通道切换器进行自检。通过单片机上的第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给检测端口，测试AD转换器的模数转换是否正常，实现对单片机自带的转换器进行自检；通过第二控制端口输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到AD端口上，实现对AD通道切换器进行自检。
实施例二
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例一的基础上，AD端口自检电路还包括连接在单片机100电源与地之间的稳压子电路400。
本实施例中，通过在单片机100电源(+5V-AD)与地(GND-5V-AD)之间设置稳压子电路400，避免了单片机线路电源短路。
实施例三
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例二的基础上，稳压子电路400包括一端连接单片机100电源，另一端接地的第二电容C2。
本实施例中，稳压子电路400具体采用第二电容C2，实现了使单片机100电源电压变化平稳，给单片机100提供稳定的基准电压。
实施例四
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例一至三中任一实施例的基础上，AD转换器检测子电路200包括：
提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号的限流模块201；
用于稳定电平信号的滤波模块202。
本实施例中，图2中的Ain6/P29(ADcheck-DetSelf)是第一控制端口，P24(ADcheck)是检测端口，连接在检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路200中，限流模块201提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号，并通过滤波模块202稳定电平信号。
实施例五
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例四的基础上，限流模块201包括：
一端连接单片机电源的第一电阻R1；
负极连接第一电阻R1另一端、正极接地的稳压二极管D2；
一端连接在第一电阻R1与稳压二极管D2之间的连接线上，另一端连接滤波模块202的第二电阻R2。
本实施例中，稳压二极管D2与第一电阻R1、第二电阻R2共同组成限流模块，根据第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号给检测端口作为采样电平，测试单片机(MCU)的AD转换器的模数转换是否正常。
实施例六
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例四的基础上，滤波模块202包括：
连接在待检测端口与第一控制端口之间第三电阻R3；
一端连接在待检测端口与第三电阻R3之间的连接线上、另一端接地的第一电容C1。
本实施例中，第三电阻R3和第一电容C1构成RC电路，用于滤波，为单片机100提供稳定的采样信号。
实施例七
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例一至三中任一实施例的基础上，AD通道切换器检测子电路300包括串连在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的第四电阻R4。
本实施例中，可任意更换连接需要检测的待检测AD端口，通过第四电阻R4实现限流。图2中的P22(I_fan-ADcheck)为第二控制端口，Ain1/P19(I_fan)为单片机(MCU)的其中一个待检测AD端口，第四电阻R4串连在待检测AD端口Ain1/P19与第二控制端口P22之间，通过第二控制端口P22输出低电平和高电平检测单片机的AD通道是否切换到待检测AD端口Ain1/P19上。
具体来说，当第二控制端口P22输出低电平(0V)时，待检测AD端口Ain1/P19采样0V输入电压，经过单片机MCU的AD转换器进行转换后得到AD转换值0；
当第二控制端口P22输出高电平(5V)时，待检测AD端口Ain1/P19采样5V输入电压，经过单片机MCU的AD转换器进行转换后得到AD转换值1023。
若以上两个步骤中单片机MCU接收到的数据在误差允许范围内都正确，则表示AD通道切换器正确的切换该AD端口Ain1/P19上，将第二控制端口P22置为高阻态，AD端口Ain1/P19可以进行正常采样工作。若数据不在误差允许范围内，则表示切换异常。
实施例八
本发明实施例提供了一种单片机的AD端口自检电路，如图2所示，在实施例七的基础上，AD通道切换器检测子电路300还包括负极连接单片机100电源、正极连接在第四电阻R4与第二控制端口之间的连接线上的第一二极管D1。
本实施例中，通过第一二极管D1保护了单片机100的第二控制端口和待检测AD端口。
实施例九
本发明实施例提供了一种单片机，包括权利要求实施例一至八中任一实施例的AD端口自检电路。
本实施例中，通过在单片机的检测端口与第一控制端口之间、任一待检测AD端口与第二控制端口之间分别连接AD转换器检测子电路200、AD通道切换器检测子电路300，实现单片机自身具备AD转换器自检以及AD通道切换器自检功能，无需借助外部电路，简化了检测电路，成本低，且不影响AD采样性能。
实施例十
本发明实施例提供了一种热水器，包括权利要求实施例一至八中任一实施例的AD端口自检电路。
本实施例中，采用了上述AD端口自检电路的热水器，能够在使用过程中实现AD转换器自检以及AD通道切换器自检，且不影响单片机自身的AD采样性能，保证了热水器的电路使用安全。
本发明提供的AD端口自检电路中，由于在检测端口与第一控制端口之间、任一待检测AD端口与第二控制端口之间分别连接了AD转换器检测子电路、AD通道切换器检测子电路，实现AD转换器进行自检以及AD通道切换器进行自检。通过在单片机电源与地之间设置稳压子电路，避免了单片机线路电源短路。稳压子电路具体采用第二电容，实现了使单片机电源电压变化平稳，给单片机提供稳定的基准电压。AD转换器检测子电路中，限流模块提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号，测试单片机的AD转换器的模数转换是否正常，并通过滤波模块稳定电平信号。滤波模块中第三电阻和第一电容构成用于滤波的RC电路，为单片机提供稳定的采样信号。AD通道切换器检测子电路中，可任意更换连接需要检测的待检测AD端口，并通过第四电阻实现限流，还可以进一步通过第一二极管保护单片机的第二控制端口和待检测AD端口。本发明提供的单片机，实现了单片机自身具备AD转换器自检以及AD通道切换器自检功能，无需借助外部电路，简化了检测电路，成本低，且不影响AD采样性能。本发明实施例提供的热水器，采用了上述单片机的热水器，能够在使用过程中实现AD转换器自检以及AD通道切换器自检，且不影响单片机自身的AD采样性能，保证了热水器的电路使用安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述单片机上设置有AD端口和控制端口，所述AD端口包括检测端口和若干待检测AD端口，所述控制端口包括第一控制端口和第二控制端口，其特征在于，所述AD端口自检电路包括：
连接在所述检测端口与第一控制端口之间的AD转换器检测子电路，通过所述第一控制端口输出的低电平、高电平及基准电压，提供介于低电平与高电平之间的电平给所述检测端口作为采样电平，测试所述单片机的AD转换器的模数转换是否正常，实现对所述单片机自带的AD转换器进行自检；
连接在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的AD通道切换器检测子电路，通过所述第二控制端口输出低电平和高电平检测所述单片机的AD通道是否切换到所述AD端口上，实现对所述单片机自带的AD通道切换器进行自检。
2.如权利要求1所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述AD端口自检电路还包括连接在单片机电源与地之间的稳压子电路。
3.如权利要求2所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述稳压子电路包括一端连接单片机电源，另一端接地的第二电容。
4.如权利要求1至3中任一项所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述AD转换器检测子电路包括：
提供介于高电平与低电平之间的第三电平信号的限流模块；
用于稳定电平信号的滤波模块。
5.如权利要求4所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述限流模块包括：
一端连接单片机电源的第一电阻；
负极连接所述第一电阻另一端、正极接地的稳压二极管；
一端连接在所述第一电阻与所述稳压二极管之间的连接线上，另一端连接所述滤波模块的第二电阻。
6.如权利要求4所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述滤波模块包括：
连接在所述检测端口与第一控制端口之间第三电阻；
一端连接在所述检测端口与所述第三电阻之间的连接线上、另一端接地的第一电容。
7.如权利要求1至3中任一项所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述AD通道切换器检测子电路包括串连在任一所述待检测AD端口与第二控制端口之间的第四电阻。
8.如权利要求7所述的单片机的AD端口自检电路，其特征在于，所述AD通道切换器检测子电路还包括负极连接单片机电源、正极连接在所述第四电阻与所述第二控制端口之间的连接线上的第一二极管。
9.一种单片机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的AD端口自检电路。
10.一种热水器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的AD端口自检电路。
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