一种报警输入装置及方法与流程

1.本技术涉及安全防护技术领域，特别是涉及一种报警输入装置及方法。


背景技术：

2.车载设备报警输入应用中，为适应各种不同设备的报警接入，报警输入需要支持开关型信号和电平型信号。其中，开关型信号即外接开关，包括开关断开/开关闭合至车辆地和开关断开/开关闭合至车辆电源两种情况；电平型信号即接入的报警信号是电平信号，包括车辆地和车辆电源两种电平。
3.现有的利用晶体管构成的组合逻辑实现的报警输入电路，只能对电平型报警信号和开关型中开关断开/开关闭合至信号地的报警输入进行检测，而无法实现对开关断开/开关闭合至电源这一开关型信号的检测。
4.针对相关技术中的报警输入电路存在的无法对开关断开/开关闭合至电源这一开关型信号的检测的问题，目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.在本实施例中提供了一种报警输入装置及方法，以解决相关技术中的报警输入电路存在的无法对开关断开/开关闭合至电源这一开关型信号的检测的问题。
6.第一个方面，在本实施例中提供了一种报警输入装置，所述装置包括，偏置电压施加模块、电压分压模块和控制处理模块；
7.所述偏置电压施加模块用于施加偏置电压至报警输入端口上；所述偏置电压施加模块包括偏置电压产生单元和偏置施加单元；所述偏置电压产生单元产生偏置电压，通过所述偏置施加单元将所述偏置电压施加至所述报警输入端口上；
8.所述电压分压模块与所述报警输入端口连接，所述电压分压模块用于将所述报警输入端口上的端口电压进行分压处理，得到第一电压；所述第一电压为适配于所述控制处理模块的电压；
9.所述控制处理模块与所述电压分压模块连接，所述控制处理模块采集所述第一电压，根据所述第一电压确定报警事件类型。
10.在其中的一些实施例中，所述偏置电压产生单元包括电压基准二极管d2、npn三极管q1、pnp三极管q2、电阻r3、电阻r5、以及电阻r6；
11.所述npn三极管q1的基极与所述pnp三极管q2的基极连接，所述npn三极管q1的发射极与所述pnp三极管q2的发射极连接；
12.所述偏置电压产生单元的供电电压施加于所述电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端与所述电压基准二极管d2的一端连接，所述电压基准二极管d2的另一端与所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的一端与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述偏置施加单元的一端连接。
13.在其中的一些实施例中，所述偏置电压为最大报警输入电压的一半。
14.在其中的一些实施例中，所述电压分压模块包括电阻r1和电阻r2，所述电阻r1和电阻r2串联，所述电阻r1的一端与所述报警输入端口连接，所述电阻r1的另一端与所述电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端接地。
15.在其中的一些实施例中，所述控制处理模块包括控制单元和adc采集单元，所述控制单元与所述adc采集单元连接，所述adc采集单元用于采集所述第一电压，将所述第一电压转换为数字信号，所述控制单元根据所述adc采集单元采集的第一电压确定报警事件类型。
16.第二个方面，在本实施例中提供了一种报警输入方法，应用于第一个方面所述的报警输入装置，所述方法包括，
17.检测触发信号，所述触发信号用于表示所述第一电压发生变化；
18.检测到触发信号后，采集所述电压分压模块输出的所述第一电压；
19.根据预设的所述第一电压的变化状态与报警事件类型的对应关系，确定所述报警事件类型。
20.在其中的一些实施例中，所述根据预设的所述第一电压的变化状态，确定所述报警事件类型，包括，
21.将所述第一电压的范围分为高电平区、悬空区和低电平区，所述悬空区设置在所述高电平区和所述低电平区之间；所述高电平区和所述悬空区之间设置有第一隔离区，所述悬空区和所述低电平区之间设置有第二隔离区；
22.根据所述第一电压所在区域的变化，确定所述报警事件类型。
23.在其中的一些实施例中，根据所述第一电压所在区域的变化，确定所述报警事件类型，包括，
24.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述高电平区变至所述低电平区，则确定所述报警事件为电平型低电平输入报警事件；
25.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述低电平区变至所述高电平区，则确定所述报警事件为电平型高电平输入报警事件。
26.在其中的一些实施例中，所述根据预设的所述第一电压的变化状态，确定所述报警事件类型，包括，
27.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述高电平区变至所述悬空区，则确定所述报警事件为vcc型开关断开报警事件；
28.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述悬空区变至所述高电平区，则确定所述报警事件为vcc型开关闭合报警事件。
29.在其中的一些实施例中，所述根据预设的所述第一电压的变化状态，确定所述报警事件类型，包括，
30.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述悬空区变至所述低电平区，则确定所述报警事件为gnd型开关闭合报警事件；
31.若所述第一电压的变化状态为所述第一电压所在区域从所述低电平区变至所述悬空区，则确定所述报警事件为gnd型开关断开报警事件。
32.与相关技术相比，在本实施例中提供的一种报警输入装置及方法，通过在报警电路上施加偏置电压后，将输入的报警信号映射到不同的电压区间，从而可以区分不同的报
警信号，解决了相关技术中的报警输入电路存在的无法对开关断开/开关闭合至电源这一开关型信号的检测的问题。
33.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
35.图1是本实施例的一种报警输入装置的示意图；
36.图2是本实施例的另一种报警输入装置的示意图；
37.图3是本实施例的另一种报警输入装置的示意图；
38.图4是本实施例中的一种报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图；
39.图5是本实施例中的另一种报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图；
40.图6是本实施例中的另一种报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图；
41.图7是本实施例的一种输入报警输入装置的分压模块的电压的电平区间的子区间示意图；
42.图8是本实施例的另一种输入报警输入装置的分压模块的电压的电平区间的子区间示意图；
43.图9是本实施例的一种报警输入方法的流程图；
44.图10是本实施例的报警输入事件检测流程图。
具体实施方式
45.为更清楚地理解本技术的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本技术进行了描述和说明。
46.除另作定义外，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应具有本技术所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本技术中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本技术中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本技术中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本技术中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本技术中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
47.在本实施例中提供了一种报警输入装置，图1是本实施例的一种报警输入装置的示意图，如图1所示，该报警输入装置包括，偏置电压施加模块1、电压分压模块2和控制处理模块3。
48.偏置电压施加模块1用于施加偏置电压至报警输入端口上，偏置电压施加模块1包括偏置电压产生单元和偏置施加单元，偏置电压产生单元产生偏置电压，通过偏置施加单元将偏置电压施加至报警输入端口上。根据报警输入信号的不同，偏置电压施加模块1施加在报警输入端口上的电压不同，控制处理模块3采集的电压也不同，控制处理模块3根据电压的变化，分析出不同的报警输入信号，从而可以区分出不同的报警事件。
49.电压分压模块2与报警输入端口连接，电压分压模块2用于将报警输入端口上的端口电压进行分压处理，得到第一电压，第一电压为适配于控制处理模块3的电压。电压分压模块2将经过偏置电压施加模块1施加偏置电压后的报警输入端口上较高的电压分压成控制处理模块3可以采集的电压。
50.控制处理模块3与电压分压模块2连接，控制处理模块3采集经过电压分压模块2分压处理得到的第一电压，根据第一电压确定报警事件类型。控制处理模块3采集经过电压分压模块2分压处理得到的第一电压，将模拟信号变为数字信号，根据电压的变化，分析出不同的报警输入信号，从而可以区分出不同的报警事件。控制处理模块3可以为adc(analog to digital converter，模拟数字转换器)器件，也可以为集成adc功能的mcu(microcontroller unit，微控制单元)或者soc(system on chip，系统级芯片)，如瑞萨u2a16。
51.在本实施例中还提供了一种报警输入装置，图2是本实施例的另一种报警输入装置的示意图，如图2所示，该报警输入装置包括，偏置电压施加模块1、电压分压模块2和控制处理模块3。
52.偏置电压施加模块1包括偏置电压产生模块和偏置电压施加电阻r7。偏置电压产生模块产生偏置电压，通过偏置电压施加电阻r7将偏置电压施加至报警输入端口上。偏置电压施加电阻r7的一端连接至偏置电压产生模块，另一端连接至报警输入端口。
53.电压分压模块2包括电阻r1和电阻r2，电阻r1和电阻r2串联设置，电阻r1的一端与报警输入端口连接，电阻r1的另一端与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接地。通过电阻r1和电阻r2将施加在报警输入端口上的偏置电压进行分压处理，得到第一电压，第一电压为适配于控制处理模块3的电压。
54.控制处理模块3包括adc芯片，adc芯片的一个输入端与电压分压模块2连接，用于采集电压分压模块2输出的第一电压，adc芯片的另一个输入端接地。adc芯片将电压分压模块2输出的第一电压模拟信号转换为数字信号，根据电压的变化，分析出不同的报警输入信号，从而可以区分出不同的报警事件。
55.在其中的一些实施例中，最大报警输入电压vai、电路供电电压vcc、偏置电压vbias、adc供电电压vadc、电阻r1和电阻r2存在以下限定关系：偏置电压vbias小于电路供电电压vcc；偏置电压vbias小于最大报警输入电压vai，较优地，vbais＝vai/2；vai*r2/(r1 r2)≤vadc。
56.在本实施例中还提供了一种报警输入装置，图3是本实施例的另一种报警输入装置的示意图，如图3所示，该报警输入装置包括，偏置电压施加模块1、电压分压模块2和控制处理模块3。
57.偏置电压施加模块1包括偏置电压产生单元和偏置电压施加电阻r7。偏置电压产生单元包括电压基准二极管d2、npn三极管q1、pnp三极管q2、电阻r3、电阻r5、电阻r6。npn三
极管q1的基极与pnp三极管q2的基极连接，npn三极管q1的发射极与pnp三极管q2的发射极连接。偏置电压产生单元的供电电压施加于电阻r3的一端，电阻r3的另一端与电压基准二极管d2的一端连接，电压基准二极管d2的另一端与电阻r6的一端连接，电阻r6的一端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与偏置施加单元的一端连接。电压基准二极管d2为偏置电压产生单元提供基准电压。偏置电压产生单元还包括一些保护电路，如防护二极管d1、电阻r4，电容器c1、电容c3和电容c4。防护二极管d1的一端与电阻r5的一端连接，另一端接地。电阻r4的一端与电压基准二极管d2的一端连接，另一端接地。电容c1的一端与电阻r5的一端连接，另一端接地。电容c3的一端与npn三极管q1的基极和pnp三极管q2的基极连接，另一端接地。电容c4的一端与电阻r5的一端连接，另一端接地。电阻r7的一端与电阻r5的一端连接，另一端连接至报警输入端口上。
58.偏置电压产生单元产生的偏置电压vref通过电压施加电阻r7施加在报警输入端口上。偏置电压vref的计算公式如下。
[0059][0060]
其中，vfb为电压基准二极管d2的基准参考电压，与具体器件参数有关，常见为2.5v。
[0061]
电压分压模块2包括电阻r1和电阻r2，电阻r1和电阻r2串联设置，电阻r1的一端与报警输入端口连接，电阻r1的另一端与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接地。通过电阻r1和电阻r2将施加在报警输入端口上的偏置电压进行分压处理，得到第一电压，第一电压为适配于控制处理模块3的电压。
[0062]
控制处理模块3包括adc芯片，adc芯片的一个输入端与电压分压模块2连接，用于采集电压分压模块2输出的第一电压，adc芯片的另一个输入端接地。adc芯片将电压分压模块2输出的第一电压模拟信号转换为数字信号，根据电压的变化，分析出不同的报警输入信号，从而可以区分出不同的报警事件。
[0063]
本实施例的偏置电压施加模块具有以下显著的效果：一是其可以提供准确的基准电压vref；二是其不仅可以提供拉电流，还可以提供灌电流，拉电流提供由npn三极管q1实现，灌电流提供由pnp三极管q2实现；三是其具备防倒灌功能，当vcc下电或者外部报警输入电压高于vcc时，不会有电流从外部报警输入端口倒灌至vcc。
[0064]
在其中的一些实施例中，对于报警输入为开关型信号输入，具体地开关型信号输入是开关断开/开关短接至gnd，本实施例中的报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图如图4所示。
[0065]
该电路由对端报警输出等效电路、线路等效电阻r10以及本装置等效电路构成。当开关k1断开时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vbias，分压及adc的采集模块的等效阻抗远大于r7的电阻值，因此r7的分压可以忽略不计，所以k1断开时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vbias。当开关k1短接至gnd时，本装置输出至分压模块的电压为vbias*(r10/(r7 r10))。
[0066]
在其中的一些实施例中，对于报警输入为开关型信号输入，具体地开关型信号输入是开关断开/开关短接至vcc，本实施例中的报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图如图5所示。
[0067]
该电路由对端报警输出等效电路、线路等效电阻r10以及本装置等效电路构成。当开关k1断开时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vbias，分压及adc的采集模块的等效阻抗远大于r7的电阻值，因此r7的分压可以忽略不计，所以k1断开时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vbias。当开关k1短接至vcc时，本装置输出至分压模块的电压为vcc-vbias*(r10/(r7 r10))。
[0068]
在其中的一些实施例中，对于电平信号输入，本实施例中的报警输入装置与对端报警输出构成的电路示意图如图6所示。
[0069]
该电路由对端报警输出等效电路、线路等效电阻r10以及本装置等效电路构成。当对端输出0电平时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vbias*(r10/(r7 r10))；当对端输出vcc电平时，输入至报警输入装置的分压模块的电压为vcc-vbias*(r10/(r7 r10))。
[0070]
在其中的一些实施例中，线路等效电阻r10的阻值远小于偏置电压施加电阻r7的阻值，如r10＝10ω，r7＝1kω，线路等效电阻r10的分压可以忽略不计。
[0071]
可见，对于两种开关型报警输入和电平型报警输入，输入至报警输入装置的分压模块的电压均不相同。因此，无论对于两种开关型报警输入，还是电平型报警输入，本实施例中的报警输入装置都可以进行识别。
[0072]
在其中的一些实施例中，将输入报警输入装置的分压模块的电压的电平区间分成5个子区间，该电平区间的电压范围为gnd～vcc，如图7所示，从下往上分别为低电平区、安全间隔区1、悬空区、安全间隔区2和高电平区。低电平区的电压范围为gnd～v1，安全间隔区1的电压范围为v1～v2，悬空区的电压范围为v2～v3，安全间隔区2的电压范围为v3～v4，高电平区的电压范围为v4～vcc。
[0073]
对于开关型输入，如果是开关短接gnd型，则使用低电平区和悬空区分别代表开关短接至gnd和开关断开。
[0074]
对于开关型输入，如果是开关短接vcc型，则使用高电平区和悬空区分别代表开关短接至vcc和开关断开。
[0075]
对于电平型输入，则使用高电平区和低电平区分别代表输入高电平和输入低电平。
[0076]
安全间隔区1用来作为低电平区和悬空区的安全间隔，安全间隔区越宽，则抗干扰能力越强。
[0077]
安全间隔区2用来作为高电平区和悬空的安全间隔，安全间隔区越宽，则抗干扰能力越强。
[0078]
各电压限定关系如下：gnd＜v1＜v2＜vbias＜v3＜v4＜vcc；较优地，v3-vbias＝vbias-v2；较优地，v1-gnd＝vcc-v4。
[0079]
脱离悬空区，进入安全间隔区1所需的驱动电流为(vbias-v2)/r7，该驱动电流越大，抗干扰能力越强。
[0080]
脱离悬空区，进入安全间隔区2所需的驱动电流为(v3-vbias)/r7，该驱动电流越大，抗干扰能力越强。
[0081]
保持在低电平区，所需最小驱动电流为(vbias-v1)/r7。
[0082]
保持在高电平区，所需最小驱动电流为(v4-vbias)/r7。
[0083]
驱动电流是指偏置施加模块产生的流过r7的电流，驱动包括灌电流和拉电流，当
报警输入的电压比vbais电压大，则偏置施加模块通过r7提供灌电流，当报警输入电压比vbais小，则偏置施加模块通过r7提供拉电流。
[0084]
本实施例中设立安全间隔区用于提高报警输入电路的噪声门限，例如，某时刻报警输入电路处于高电平区，如果报警输入线上有干扰，则干扰信号需要将报警输入状态由高电平区干扰到悬空区，则需要越过安全间隔2，安全间隔区2越宽，则噪声门限越宽。
[0085]
在其中的一些实施例中，偏置电压施加电阻r7＝1kω，gnd＝0v，v1＝2v，v2＝3v，vbais＝4v，v3＝5v，v4＝6v，vcc＝12v，将输入报警输入装置的分压模块的电压的电平区间分成5个子区间，该电平区间的电压范围为0～12v，如图8所示。
[0086]
外部报警输入信号使报警输入的电平由悬空区进入安全间隔区1，需要的灌电流为1ma。外部报警输入信号使报警输入的电平由悬空区进入安全间隔区2，需要的拉电流也为1ma。
[0087]
外部报警输入信号使报警输入的电平维持在低电平区，需要的最小灌电流为2ma。
[0088]
外部报警输入信号使报警输入的电平维持在高电平区，需要的最小拉电流为2ma。
[0089]
假设目前报警输入端口处于悬空状态，外部干扰信号如果想让报警检测装置由悬空区进入安全间隔区1或者安全间隔区2，则干扰信号至少需要提供1ma的灌电流或者拉电流，一般干扰信号提供不了这么大的驱动电流，因此该报警输入装置的抗干扰能力强。
[0090]
特别地，通过调整偏置电压施加电阻r7的阻值大小，就可以调整上述拉/灌电流大小，拉/灌越大，则抗干扰能力越强，但对报警输入线路的电阻要求越高。
[0091]
在本实施例中提供了一种报警输入方法，图9是本实施例的一种报警输入方法的流程图，如图9所示，该流程包括如下步骤：
[0092]
步骤s902，检测触发信号，触发信号用于表示第一电压发生变化。
[0093]
控制处理模块3检测触发信号，该触发信号用于表示第一电压发生变化，当第一电压发生变化时，产生触发信号。控制处理模块3支持adc电平中断触发检测方式。
[0094]
步骤s904，检测到触发信号后，采集电压分压模块输出的第一电压。
[0095]
控制处理模块3检测到触发信号后，采集电压分压模块输出的第一电压，将采集到的模拟信号转换为数字信号。
[0096]
步骤s906，根据预设的第一电压的变化状态与报警事件类型的对应关系，确定报警事件类型。
[0097]
控制处理模块3根据预设的第一电压的变化状态与报警事件类型的对应关系，确定报警事件类型。
[0098]
通过上述步骤，通过将输入的报警信号映射到不同的电压区间，从而可以检测不同的报警信号，解决了相关技术中的报警输入电路存在的无法对开关断开/开关闭合至电源这一开关型信号的检测的问题。
[0099]
在其中的一些实施例中，报警输入装置根据检测到的电平区跳变种类来上报是何种报警输入事件，报警输入事件检测流程图如图10所示。
[0100]
当由高电平区跳变至悬空区，则上报报警输入事件为开关至vcc型开关断开事件；当由悬空区跳变至高电平区，则上报报警输入事件开关至vcc型开关闭合事件。
[0101]
当由低电平区跳变至悬空区，则上报报警输入事件开关至gnd型开关断开事件；当由悬空区跳变至低电平区，则上报报警输入事件开关至gnd型开关闭合事件。
[0102]
当由低电平区跳变至高电平区，则上报报警输入事件电平型高电平输入事件；当由高电平区跳变至低电平区，则上报报警输入事件电平型低电平输入事件。
[0103]
至于其他状态跳变均视为异常事件进行上报。
[0104]
报警输入检测上报相应事件之后，由上层应用程序根据用户配置的报警输入类型来做相应的报警输入响应。
[0105]
在其中的一些实施例中，adc采集模块可以采用电平触发模式来检测响应的电平区间跳变，相较于普通轮询方式，这种电平触发模式是一种中断检测模式，可以极大减少软件资源开销，以及提高报警输入跳变的检测响应速度。
[0106]
应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本技术保护范围。
[0107]
显然，附图只是本技术的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本技术适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本技术披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本技术公开的内容不足。
[0108]“实施例”一词在本技术中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本技术中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0109]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。