专利名称：一种双向输入/输出接口电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入/输出接口 anput/Output Port, I/O 口 )电路，尤其是具有光电隔离功能和自检功能。
背景技术：
在现代航空电子系统中，28V离散量信号一般有“28V地/悬空、28V/悬空、28V/ 地”三种形式。为了完成航空电子系统离散量信号的测试，必须对被测航空电子系统提供相应类型的测试通道，即输入/输出接口电路。在复杂航空电子测试系统的设计过程中，由于测试通道多、信号类型复杂等各种原因，经常会出现将28V离散量测试通道的输入/输出方向弄反的情况，这样在航空电子测试系统调试的过程中，需要更改相应离散量通道的输入/ 输出方向，系统缺乏灵活性，会造成测试硬件资源浪费。另外，现有离散量双向输入/输出接口均采用与非门等逻辑器件构成，由于当前的与非门等逻辑器件均工作在5V电压下，因此这种电路主要是+5V离散量，不能应用于+28V离散量，且这种电路没有电气隔离功能。
发明内容为了克服现有技术输入/输出方向不能灵活可变的缺点，本发明提供一种双向输入/输出接口电路，可以通过控制位的设置完成28V离散量信号输入/输出方向的改变，同时通过此方法设计的电路具有电气隔离功能和自检功能。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。“28V地/悬空”输入/输出接口电路元器件连接关系如下第一隔离电阻Rl的一端接+5V电源，另一端接第二光耦U2 二极管正极；第二隔离电阻R2的一端接+5V电源，另一端接第一光耦Ul光敏管集电极；第三隔离电阻R3的一端接+28V电源，另一端接第一光耦Ul 二极管正极；第一光耦Ul光敏管发射极接+5V电源地G5 ；第二光耦U2光敏管发射极接+28V电源地G28 ；采集控制接口电路的输入端mi接第一光耦Ul光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位OUTl经OC输出驱动器UO接第二光耦U2 二极管负极； 测试接口电路的输入/输出端IN_0UT1接第一光耦Ul 二极管负极和第二光耦U2光敏管集电极。当该电路作为输入接口时，首先需要将输出端/输入控制位OUTl置为高电平“1”，此时输入端mi的状态(“0”或“1”)即为IN_0UT1的状态08V地/悬空)；当该电路作为输出接口时，IN_0UT1的状态08V地/悬空)即为OUTl的状态(“0”或“1”)；当进行自检时，将OUI置为低电平“0”，如果mi状态为低电平“0”，表示电路工作正常，否则存在故障。"28V/悬空”输入/输出接口电路元器件连接关系如下第四隔离电阻R4的一端接+5V电源，另一端接第四光耦U4光敏管集电极；第五隔离电阻R5的一端接+5V电源，另一端接第三光耦U3二极管正极；第六隔离电阻R6的一端接第四光耦二极管的负极，另一端接+28V电源地G28 ；第三光耦U3光敏管集电极接+28V电源；第四光耦U4光敏管发射极接 +5V电源的地G5 ；采集控制接口电路的输入端IN2通过反相器N2接第四光耦U4光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位0UT2通过OC输出反相器m接第三光耦U3 二极管负极；测试接口电路的输入/输出端IN_0UT2接第三光耦U3光敏管的发射极和第四光耦U4 二极管正极。当该电路作为输入接口时，首先需要将0UT2置为低电平“0”，此时输入端IN2的状态(“1”或“0”)对应IN_0UT2的状态Q8V/悬空)；当该电路作为输出接口时，IN_0UT2的状态Q8V/悬空)对应0UT2的状态(“1”或“0”)；当进行自检时，将0UT2 置为高电平“ 1，，，如果IN2状态为高电平“ 1，，，表示电路工作正常，否则存在故障。“^V/地”输入/输出接口电路元器件连接关系如下第七隔离电阻R7的一端接 +5V电源，另一端接第六光耦U6光敏管集电极；第八隔离电阻R8的一端接+5V电源，另一端接第五光耦U5 二极管正极；第九隔离电阻R9的一端接第六光耦二极管的负极，另一端接+28V电源地G28 ；第五光耦U5光敏管集电极接+28V电源；第六光耦U6光敏管发射极接 +5V电源地G5 ；采集控制接口电路的输入端IN3通过反相器N4接第六光耦U6光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位0UT3通过OC输出反相器N3接第五光耦U5 二极管负极；测试接口电路的输入/输出端IN_0UT3接第五光耦U5光敏管的发射极和第六光耦U6 二极管正极；RlO为下拉电阻，一端接+28V电源地G28，另一端接第五光耦U5光敏管的发射极和第六光耦U6 二极管正极。当该电路作为输入接口时，首先需要将0UT3置为高电平“0”，此时输入端IN3的状态(“1”或“0”)对应IN_0UT3的状态Q8V/地)；当该电路作为输出接口时，IN_0UT3的状态(28V/地)对应0UT3的状态(“1”或“0”)。当进行自检时，将0UT3置为高电平“1”，如果IN3状态为高电平“1”，表示电路工作正常，否则存在故障。本发明的有益效果是本发明设计的电路结构简单、紧凑、合理；通过采用光耦来完成^V离散量信号各种状态的输入/输出，相对于继电器输入/输出速度快，而且可以满足航空电子测试系统的电气隔离需求；可以完成电路自检；尤其是本发明可以通过电路中控制位设置的不同，可以作为28V离散量信号的输入接口或输出接口。

图1是“28V地/悬空”输入/输出接口电路元器件原理图。图2是‘18V/悬空”输入/输出接口电路元器件原理图。图3是“28V/地”输入/输出接口电路元器件原理图。
具体实施方式
下面本发明结合附图中的实施例作进一步说明。本发明主要通过隔离电阻Rl、R2、R3，OC输出驱动器UO和光耦Ul、U2实现完成 "28V地/悬空”离散量信号的输入/输出；通过隔离电阻R4、R5、R6，OC输出反相器Ni、反相器N2和光耦U3、U4实现“28V/悬空”离散量信号的输入/输出；通过隔离电阻R7、R8、 R9、R10，OC输出反相器N3、反相器N4和光耦TO、TO实现“28V/地”离散量信号的输入/输
出ο在实施例中，光耦采用TLP521-2 ；隔离电阻R2、R4、R7阻值采用4. ΑΩ，功率 0. 125W ；隔离电阻Rl、R3、R5、R6、R8、R9阻值采用5. IkQ，功率0. 25W ；下拉电阻RlO阻值采用IOk Ω，功率0. 125W。
4[0015]“28V地/悬空”输入/输出接口电路元器件原理如图1。第一隔离电阻Rl是第二光耦U2 二极管的正极电源电阻，一端接+5V电源，另一端接第二光耦U2 二极管正极；第二隔离电阻R2是第一光耦Ul光敏管的电源电阻，一端接+5V电源，另一端接第一光耦Ul光敏管集电极；第三隔离电阻R3是第一光耦Ul 二极管的电源电阻，一端接+28V电源，另一端接第一光耦Ul 二极管正极；第一光耦Ul光敏管发射极接+5V电源地G5 ；第二光耦U2光敏管发射极接+28V电源地G28 ；采集控制接口电路的输入端mi接第一光耦Ul光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位OUTl经OC输出驱动器UO接第二光耦U2 二极管负极；测试接口电路的输入/输出端IN_0UT1接第一光耦Ul 二极管负极和第二光耦U2 光敏管集电极。当该电路作为输入接口时，首先需要将输出端/输入控制位OUTl置为高电平“1”使第二光耦U2截止，如果IN_0UT1为“28V地”时，第一光耦Ul 二极管发光，Ul光敏管有电流通过，使第一光耦Ui光敏管集电极为低电平“0”，即mi为“0” ；如果IN_0UT1为 “悬空”时，第一光耦Ul 二极管不发光，Ul光敏管没有电流通过，使第一光耦Ul光敏管集电极为高电平“1”，即mi为“1”。当该电路作为输出接口时，如果OUTi为“0”时，第二光耦 U2 二极管发光，U2光敏管有电流通过，使第二光耦U2光敏管集电极为低电平“28V地”，即 IN_0UT1为“28V地”；如果OUTl为“1”时，第二光耦U2 二极管不发光，U2光敏管没有电流通过，使第二光耦U2光敏管集电极为“悬空”，即IN_0UT1为“悬空”。当该电路进行自检时， 将OUTl置为低电平“0”，第二光耦U2 二极管发光，U2光敏管有电流通过，第二光耦U2光敏管集电极为低电平，使第一光耦Ul 二极管发光，Ul光敏管有电流通过，第一光耦Ul光敏管集电极为低电平，INl为低电平“0”，表示电路工作正常，否则存在故障。"28V/悬空”输入/输出接口电路元器件原理如图2。第四隔离电阻R4是第四光耦U4光敏管集电极的电源电阻，一端接+5V电源，另一端接第四光耦U4光敏管集电极和反相器N2的输入端；第五隔离电阻R5是第三光耦U3 二极管的电源电阻，一端接+5V电源， 另一端接第二光耦U2 二极管正极；第六隔离电阻R6是第四光耦U4 二极管的接地电阻，一端接第四光耦二极管负极，另一端接^V电源地G28 ；第三光耦U3光敏管集电极接+28V电源；第四光耦U4光敏管发射极接+5V电源地G5 ；采集控制接口电路的输入端IN2接反相器 N2的输出端；采集控制接口电路的输出端/输入控制位0UT2接OC输出反相器m的输入端，m的输出端接第三光耦U3 二极管负极；测试接口电路的输入/输出端IN_0UT2接第三光耦U3光敏管发射极和第四光耦U4 二极管正极。当该电路作为输入接口时，首先需要将输出端/输入控制位0UT2置为低电平“0”，则m输出高电平“1”，第三光耦U3截止；如果 IN_0UT2为“^V”时，第四光耦U4 二极管发光，U4光敏管有电流通过，使第四光耦U4光敏管集电极为低电平“0”，经反相器N2输出后，IN2为“1”;如果IN_0UT2为“悬空”时，第四光耦U4 二极管不发光，U4光敏管没有电流通过，使第四光耦U4光敏管集电极为高电平“1”， 经反相器N2输出后，IN2为“0”。当该电路作为输出接口时，如果0UT2为“1”时，OC输出反相器W输出低电平“0”，第三光耦U3 二极管发光，U3光敏管有电流通过，使第三光耦U3 光敏管发射极为高电平“28V”，即IN_0UT2为“28V”;如果0UT2为“0”时，OC输出反相器附输出高电平“1”，第三光耦U3 二极管不发光，U3光敏管没有电流通过，使第三光耦U3光敏管集电极为“悬空”，即IN_0UT2为“悬空”。当该电路进行自检时，将0UT2置为高电平“1”， OC输出反相器m输出低电平“0”，第三光耦U3 二极管发光，U3光敏管有电流通过，使第四光耦U4 二极管发光，U4光敏管有电流通过，第四光耦U4光敏管集电极为低电平，经反相器N2输出后，IN2为高电平“1”，表示电路工作正常，否则存在故障。 "28V/地”输入/输出接口电路元器件原理如图3。第七隔离电阻R7是第六光耦 U6光敏管集电极的电源电阻，一端接+5V电源，另一端接第六光耦U6光敏管集电极和反相器N4的输入端；第八隔离电阻R8是第五光耦U5 二极管的电源电阻，一端接+5V电源，另一端接第五光耦U5 二极管正极；第九隔离电阻R9是第六光耦U6 二极管的接地电阻，一端接第六光耦二极管负极，另一端接电源地G28 ；第十隔离电阻RlO是输出信号的下拉电阻，一端接IN_0UT3，另一端接28V电源地G28 ；第五光耦U5光敏管集电极接+28V电源；第六光耦U6光敏管发射极接+5V电源地G5 ；采集控制接口电路的输入端IN3接反相器N4的输出端；采集控制接口电路的输出端/输入控制位0UT3接OC输出反相器N3的输入端，N3 的输出端接第五光耦U5 二极管负极；测试接口电路的输入/输出端IN_0UT3接第五光耦U5 光敏管发射极、第六光耦U6 二极管正极和第十隔离电阻R10。当该电路作为输入接口时，首先需要将输出端/输入控制位0UT3置为低电平“0”，则N3输出高电平“1”，第五光耦U5截止；如果IN_0UT3为“28V”时，第六光耦U6 二极管发光，TO光敏管有电流通过，使第六光耦 U6光敏管集电极为低电平“0”，经反相器N4输出后，IN3为“ 1” ；如果IN_0UT3为“地”时， 第六光耦U6 二极管不发光，U6光敏管没有电流通过，使第六光耦U6光敏管集电极为高电平“1”，经反相器N4输出后，IN3为“0”。当该电路作为输出接口时，如果0UT3为“1”时， OC输出反相器N3输出低电平“0”，第五光耦U5 二极管发光，TO光敏管有电流通过，使第五光耦U5光敏管发射极为高电平“28V”，即IN_0UT3为‘18V” ；如果0UT3为“0”时，OC输出反相器N3输出高电平“ 1 ”，第五光耦U5 二极管不发光，U5光敏管没有电流通过，第五光耦 U5光敏管集电极通过RlO下拉为“地”，即IN_0UT3为“地”。当该电路进行自检时，将0UT3 置为高电平“ 1 ”，OC输出反相器N3输出低电平“0”，第五光耦U5 二极管发光，U5光敏管有电流通过，使第六光耦U6 二极管发光，TO光敏管有电流通过，第六光耦U6光敏管集电极为低电平，经反相器N4输出后，IN3为高电平“1”，表示电路工作正常，否则存在故障。
权利要求1. 一种双向输入/输出接口电路，其特征在于当其应用于28V地/悬空连接时，第一隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第二光耦二极管正极，第二隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第一光耦光敏管集电极；第三隔离电阻的一端接+28V电源，另一端接第一光耦二极管正极；第一光耦光敏管发射极接+5V电源地；第二光耦光敏管发射极接+28V电源地；采集控制接口电路的输入端接第一光耦光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位经OC输出驱动器接第二光耦二极管负极；测试接口电路的输入/输出端接第一光耦二极管负极和第二光耦光敏管集电极；当其应用于1糊丨悬空连接时，第四隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第四光耦光敏管集电极；第五隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第三光耦二极管正极；第六隔离电阻的一端接第四光耦二极管的负极，另一端接+28V电源地；第三光耦光敏管集电极接+28V 电源；第四光耦光敏管发射极接+5V电源的地；采集控制接口电路的输入端通过反相器接第四光耦光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位通过OC输出反相器接第三光耦二极管负极；测试接口电路的输入/输出端接第三光耦光敏管的发射极和第四光耦二极管正极；当其应用于^V/地连接时，第七隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第六光耦光敏管集电极；第八隔离电阻的一端接+5V电源，另一端接第五光耦二极管正极；第九隔离电阻的一端接第六光耦二极管的负极，另一端接+28V电源地；第五光耦光敏管集电极接+28V电源；第六光耦光敏管发射极接+5V电源地；采集控制接口电路的输入端通过反相器接第六光耦光敏管集电极；采集控制接口电路的输出端/输入控制位通过OC输出反相器接第五光耦二极管负极；测试接口电路的输入/输出端接第五光耦光敏管的发射极和第六光耦二极管正极；下拉电阻一端接+28V电源地，另一端接第五光耦光敏管的发射极和第六光耦二极管正极。
专利摘要本实用新型公开了一种双向输入/输出接口电路，通过隔离电阻R1、R2、R3，OC输出驱动器U0和光耦U1、U2实现完成“28V地/悬空”离散量信号的输入/输出；通过隔离电阻R4、R5、R6，OC输出反相器N1、反相器N2和光耦U3、U4实现“28V/悬空”离散量信号的输入/输出；通过隔离电阻R7、R8、R9、R10，OC输出反相器N3、反相器N4和光耦U5、U6实现“28V/地”离散量信号的输入/输出。本实用新型结构简单、紧凑、合理，输入/输出速度快，而且可以满足电气隔离需求，可以完成电路自检，可以作为输入或输出接口。
文档编号G01R15/22GK202025033SQ20112001037
公开日2011年11月2日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者史国庆, 吴勇, 张建东, 昝积成, 朱建民 申请人:西北工业大学