模拟量信号采集电路和车辆控制器的制作方法

1.本实用新型涉及车辆数据采集技术领域，尤其是涉及一种模拟量信号采集电路和车辆控制器。


背景技术：

2.随着车辆技术的发展，当前对车辆的控制更加多元化，往往需要对车辆的多种信号进行采集。
3.当前的车辆外部信号采集的安全性较差，一般是采集外部模拟量信号经过初步处理再送入单片机的内部模拟数字转换模块(analog-to-digital converter，adc)，或者直接经过外部模数转换ad芯片转换为数字量后再送入单片机。上述的外部信号采集方式安全性较差，一旦信号收到干扰或者单片机损坏，就会造成事故或者停机故障。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种模拟量信号采集电路和车辆控制器，通过准确采集外部模拟量信号的同时，又监控数字量信号采集过程，以缓解模拟量信号采集安全性的技术问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种模拟量信号采集电路，包括：传感器、第一支路、第二支路和单片机；
6.传感器，分别与所述第一支路和所述第二支路相连接，用于采集模拟量信号；
7.所述第一支路，与所述单片机相连接，对所述模拟量信号进行预处理，得到第一模拟量信号，并将所述第一模拟量信号发送给所述单片机，其中，所述单片机将所述第一模拟量信号转换成第一数字量信号；
8.所述第二支路，与所述单片机相连接，对所述模拟量信号进行模数转换，得到第二数字量信号，并将所述第二数字量信号发送给所述单片机；
9.所述单片机通过所述第二数字量信号校验所述第一数字量信号，若校验失败，则发出警报。
10.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一支路包括相连接的第一电压跟随器和限幅电路；其中，所述模拟量信号经过所述第一电压跟随器的输入端，从所述第一电压跟随器的输出端进入所述限幅电路中，并由所述限幅电路输出第一模拟量信号，再输入所述单片机。
11.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第二支路包括相连接的第二电压跟随器和外部模数转换芯片，其中，所述模拟量信号经过所述第二电压跟随器的输入端，从所述第二电压跟随器的输出端进入所述外部模数转换芯片中，由所述外部模数转换芯片进行模数转换并输出第二数字量信号，再输入所述单片机。
12.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其
中，还包括低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述传感器的输出端相连接，所述低通滤波器的输出端分别和所述第一支路的输入端以及所述第二支路的输入端相连接。
13.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述低通滤波器用于对所述模拟量信号进行滤波。
14.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述单片机还包括模数转换模块，用于将所述第一支路发送的第一模拟量信号转换成第一数字量信号。
15.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述单片机还包括通信模块，用于通过spi通信协议传输所述第二数字量信号。
16.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器用于放大所述模拟量信号，所述限幅电路用于保证放大倍数稳定。
17.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述单片机还用于在校验失败的情况下，停止工作。
18.第二方面，本实用新型实施例还提供一种车辆控制器，包括如上所述的模拟量信号采集电路。
19.本实用新型实施例带来了一种模拟量信号采集电路和车辆控制器，传感器采集的模拟量信号通过两个支路与单片机相连接，其中，第一支路对该模拟量信号进行简单预处理后得到第一模拟量信号，并发送至单片机，经由单片机将该第一模拟量信号转换成第一数字量信号，第二支路用于直接将该模拟量信号转换成第二数字量信号，再发送给单片机，单片机基于第二支路得到的第二数字量信号对单片机自身转换的第一数字量信号进行校验，实现对数字量信号采集过程的监控，避免单片机或电路异常对模拟量信号采集的影响，保证模拟量信号的安全可靠性。
20.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供的一种模拟量信号采集电路结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的另一种模拟量信号采集电路结构示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本
实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.目前电动汽车许多外部信号需要采集，例如电压，电流，压力，温度等信号，一般采用传感器采集到外部模拟量信号，再经过电路滤波采样等处理，转换成数字信号，送入到单片机中进行采集，监控，运算等处理。
27.但当前的外部信号采集电路结构缺乏安全性，一旦信号收到干扰或者电路损坏，就会造成事故或者停机故障。
28.基于此，本实用新型实施例提供的一种模拟量信号采集电路和车辆控制器，通过准确采集外部模拟量信号的同时，又监控数字量信号采集过程，保证模拟量信号采集安全性。
29.下面通过实施例进行详细描述。
30.图1为本实用新型实施例提供的一种模拟量信号采集电路结构示意图。
31.参照图1，该模拟量信号采集电路，包括：传感器、第一支路、第二支路和单片机；
32.传感器，分别与所述第一支路和所述第二支路相连接，用于采集模拟量信号；
33.所述第一支路，与所述单片机相连接，对所述模拟量信号进行预处理，得到第一模拟量信号，并将所述第一模拟量信号发送给所述单片机，其中，所述单片机将所述第一模拟量信号转换成第一数字量信号；
34.所述第二支路，与所述单片机相连接，对所述模拟量信号进行模数转换，得到第二数字量信号，并将所述第二数字量信号发送给所述单片机；
35.所述单片机通过所述第二数字量信号校验所述第一数字量信号，若校验失败，则发出警报。
36.在实际应用的优选实施例中，传感器采集的模拟量信号通过两个支路与单片机相连接，其中，第一支路对该模拟量信号进行简单预处理后得到第一模拟量信号，并发送至单片机，经由单片机将该第一模拟量信号转换成第一数字量信号，第二支路用于直接将该模拟量信号转换成第二数字量信号，再发送给单片机，单片机基于第二支路得到的第二数字量信号对单片机自身转换的第一数字量信号进行校验，实现对数字量信号采集过程的监控，避免单片机或电路异常对模拟量信号采集的影响，保证模拟量信号的安全可靠性。
37.在一些实施例中，如图2所示，所述第一支路包括相连接的第一电压跟随器和限幅电路；其中，所述模拟量信号经过所述第一电压跟随器的输入端，从所述第一电压跟随器的输出端进入所述限幅电路中，并由所述限幅电路输出第一模拟量信号，再输入所述单片机。
38.在一些实施例中，所述第二支路包括相连接的第二电压跟随器和外部模数转换芯片(外部ad芯片)，其中，所述模拟量信号经过所述第二电压跟随器的输入端，从所述第二电压跟随器的输出端进入所述外部模数转换芯片中，由所述外部模数转换芯片进行模数转换并输出第二数字量信号，再输入所述单片机。
39.其中，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器可用于放大所述模拟量信号，所述限幅电路用于保证放大倍数稳定，以保证信号采集的精确性。
40.在一些实施例中，所述单片机还包括模数转换模块(adc模块)，用于将所述第一支路发送的第一模拟量信号转换成第一数字量信号；所述单片机还包括通信模块，用于通过
spi通信协议传输所述第二数字量信号。所述单片机还用于在校验失败的情况下，停止工作。
41.在实际应用过程中，模拟量信号分为两路，一路(第一支路)通过第一电压跟随器和限幅电路的预处理后，得到第一模拟量信号并送入单片机的模数转换模块(adc模块)，通过该模数转换模块(adc模块)转换成第一数字量信号，这一路信号主要作用是完成传感器模拟量信号的采集处理和参与单片机系统的算法运算。另一路信号(第二支路)通过第二电压跟随器送入单片机之外的外部ad芯片，经该外部ad芯片将模拟量信号转换成第二数字量信号后，通过通信模块的spi通信协议送入单片机内部的其他模块参与后续控制逻辑算法。
42.需要说明的是，该第二支路的作用是校验第一支路通过单片机采集的第一数字量信号是否正确，一旦校验出该第一数字量信号错误，就发出警报或者停机处理，以保证信号采集的可靠性。
43.在一些实施例中，还包括低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述传感器的输出端相连接，所述低通滤波器的输出端分别和所述第一支路的输入端以及所述第二支路的输入端相连接，所述低通滤波器用于对所述模拟量信号进行滤波。
44.其中，低通滤波器可对传感器采集的模拟量信号进行滤波，以提高后续信号采集的准确性，并将滤波处理后的模拟量信号分别发送到第一电压跟随器的输入端以及第二电压跟随器的输入端，以便第一支路和第二支路进行相应处理。
45.本实用新型实施例通过单片机内部的模数转换模块(adc模块)和设置在单片机之外的外部模数转换芯片(外部ad芯片)分别将采集的模拟量信号转换成数字量信号，实现准确采集的同时，通过外部模数转换芯片得到的数字量信号对单片机内部转换的数字量信号进行校验，以实现单片机信号采集过程的监控，若出现检验失败的情况，则及时进行报警和保护，大大提高了模拟量信号采集的安全性。
46.在一些实施例中，本实用新型实施例还提供一种车辆控制器，包括如上所述的模拟量信号采集电路。
47.其中，可通过对车辆外部的模拟量信号进行准确检测，并在采集电路或单片机出现异常时，及时报警，保证信号采集的可靠性，便于后续基于该采集信号进行的控制处理过程的安全可靠性。
48.本实用新型实施例提供的车辆控制器，与上述实施例提供的模拟量信号采集电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
49.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
52.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
53.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
54.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。