8通道110V数字量PC104控制卡及控制方法.pdf

1、10申请公布号CN104181834A43申请公布日20141203CN104181834A21申请号201310195577822申请日20130523G05B19/04220060171申请人中国科学院软件研究所地址100190北京市海淀区中关村南四街4号72发明人杨洪陶黄东于佳晨韩超郭亮74专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所普通合伙11200代理人余长江54发明名称8通道110V数字量PC104控制卡及控制方法57摘要本发明涉及一种8通道110V数字量PC104控制卡及控制方法，PC104控制卡包括现场可编程逻辑阵列、保护电路单元、控制电路单元、隔离电路单元和通信接口电平转换电路单元

2、，现场可编程逻辑阵列输出接口通过一隔离电路单元连接到一控制电路单元，现场可编程逻辑阵列通信接口连接至一通信接口电平转换电路单元；控制电路单元上级联有一或多个保护电路单元；现场可编程逻辑阵列还连接一设备PC104接口，用于8通道110V数字量信号进行并行控制。采用高性能的现场可编程逻辑阵列对8路110V数字量信号进行实时并行控制，实时性高、可靠性高。本发明可以在任何具有PC104接口的设备上直接使用，实用性、通用性强。51INTCL权利要求书1页说明书3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3页附图1页10申请公布号CN104181834ACN104181

3、834A1/1页21一种8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，包括现场可编程逻辑阵列、保护电路单元、控制电路单元、隔离电路单元和通信接口电平转换电路单元，所述现场可编程逻辑阵列输出接口通过一隔离电路单元连接到一控制电路单元，所述现场可编程逻辑阵列通信接口连接至一通信接口电平转换电路单元；所述控制电路单元上级联有一或多个保护电路单元；所述现场可编程逻辑阵列还连接一设备PC104接口，用于8通道110V数字量信号进行并行控制。2如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述输出控制电路单元优选由电阻、电容、二极管、场效应管组成的控制电路。3如权利要求1所述的8

4、通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述保护电路单元优选由TVS管组成的保护电路。4如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述可编程逻辑阵列是内置FLASH功能的FPGA组成的可编程逻辑门阵列。5如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述通信接口电平转换电路单元优选由电平转换芯片、电阻、电容组成的电平转换电路。6如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述隔离电路单元优选由光耦、电阻以及隔离电源组成的隔离电路。7如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述通信接口电平

5、转换电路单元优选电压范围5V3V的双向电平转换电路。8如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述控制卡采用标准PC104通信协议接口并通过连接一背板接口与主机连接。9如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，所述可编程逻辑阵列采用FPGA或FPLA的PLD可编程器件。10一种如权利要求1所述的8通道110V数字量PC104控制卡对应的控制方法，其步骤为1）主机控制信息通过设备PC104接口与现场可编程逻辑阵列通信，经与现场可编程逻辑阵列通信接口连接的电平转换电路单元转换后进入现场可编程逻辑阵列；2）在所述现场可编程逻辑阵列产生输出控制信号

6、，所述控制信号由隔离电路单元进入控制电路单元；在控制电路单元上级联有一或多个保护电路单元；3）根据现场可编程逻辑阵列对所述8通道110V数字量信号进行并行控制。权利要求书CN104181834A1/3页38通道110V数字量PC104控制卡及控制方法技术领域0001本发明涉及一种数字量信号控制卡，特别涉及一种具有PC104接口，可进行8路110V数字量控制工作的数字信号控制卡及控制方法。背景技术0002目前，公知的PC104接口的数字量信号控制卡最高仅支持24V数字量信号控制，无法实现110V高压数字量信号接入，进而也无法进行110V数字量信号控制。发明内容0003为了克服现有PC104数字量

7、控制卡不能实现110V数字量信号输入，本发明提供一种新型PC104接口的数字量控制卡，不仅采用了标准的PC104通信协议，而且能够实现110V数字量控制工作。0004为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种8通道110V数字量PC104控制卡，其特征在于，包括现场可编程逻辑阵列、保护电路单元、控制电路单元、隔离电路单元和通信接口电平转换电路单元，0005所述现场可编程逻辑阵列输出接口通过一隔离电路单元连接到一控制电路单元，所述现场可编程逻辑阵列通信接口连接至一通信接口电平转换电路单元；0006所述控制电路单元上级联有一或多个保护电路单元；0007所述现场可编程逻辑阵列还连接一设备PC104接口

8、，用于8通道110V数字量信号进行并行控制。0008更进一步，所述输出控制电路单元优选由电阻、电容、二极管、场效应管组成的控制电路。0009更进一步，所述保护电路单元优选由TVS管组成的保护电路。0010更进一步，所述可编程逻辑阵列内置FLASH功能的FPGA组成的可编程逻辑门阵列。0011更进一步，所述通信接口电平转换电路单元优选由电平转换芯片、电阻、电容组成的电平转换电路。0012更进一步，所述隔离电路单元优选由光耦、电阻以及隔离电源组成的隔离电路。0013可选地，所述通信接口电平转换电路单元优选电压范围5V3V的双向电平转换电路。0014可选地，所述控制卡采用标准PC104通信协议接口并

9、通过连接一背板接口与主机连接。0015可选地，所述可编程逻辑阵列采用FPGA或FPLA的PLD可编程器件。0016本发明还提出一种8通道110V数字量PC104控制方法，步骤如下，00171）主机控制信息通过设备PC104接口与现场可编程逻辑阵列通信，经与现场可编程逻辑阵列通信接口连接的电平转换电路单元转换后进入现场可编程逻辑阵列；说明书CN104181834A2/3页400182）在所述现场可编程逻辑阵列产生输出控制信号，控制信号由隔离电路单元进入控制电路单元；在控制电路单元上级联有一或多个保护电路单元；00193）根据现场可编程逻辑阵列对所述8通道110V数字量信号进行并行控制。0020本

10、发明的有益效果是本发明结构简单、成本低。采用高性能的现场可编程逻辑阵列对8路110V数字量信号进行实时并行控制，实时性高、可靠性高。本发明可以在任何具有PC104接口的设备上直接使用，实用性、通用性强附图说明0021图1为本发明具体实施例的电路原理框图；0022图2是本发明具体实施例的电路原理图；0023图3是本发明具体实施例的电路原理框图。具体实施方式0024下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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

11、例，都属于本发明保护的范围。0025在一实施例中本发明8通道110V数字量PC104控制卡，包括现场可编程逻辑阵列FPLA或FPGA、保护电路单元、控制电路单元、隔离电路单元和通信接口电平转换电路单元。其中，现场可编程逻辑阵列FPLA或FPGA输出接口通过隔离电路单元连接到控制电路单元，现场可编程逻辑阵列FPLA或FPGA通信接口连接至通信接口电平转换电路单元，同时在控制电路单元上级联有保护电路单元。现场可编程逻辑阵列FPLA或FPGA通过PC104接口接收来自主机的控制信息，进行分析、处理，然后现场可编程逻辑阵列FPLA或FPGA产生输出控制信号经过隔离电路单元进入到110V控制电路中，实现

12、对110V信号进行控制，从而实现主控机通过PC104接口进行110V数字量信号控制工作。0026如图1所示，是本发明一种8通道110V数字量PC104控制卡一实施例中电路结构示意图，包括现场可编程逻辑阵列、保护电路单元、控制电路单元、隔离电路单元和通信接口电平转换电路单元。其中，现场可编程逻辑阵列输出接口通过隔离电路单元连接到控制电路单元，现场可编程逻辑阵列通信接口连接至通信接口电平转换电路单元，同时在控制电路单元上级联有保护电路单元，控制过载。现场可编程逻辑阵列FPLA通过PC104接口接收来自主机的控制信息，进行分析、处理，然后现场可编程逻辑阵列产生输出控制信号经过隔离电路单元进入到110

13、V控制电路中，实现对110V信号进行控制。0027如图2所示是本发明一种8通道110V数字量PC104控制卡的一实施例中控制控制电路单元示意图，包括现场可编程逻辑门阵列FPGA、保护电路、控制电路、隔离电路和通信接口电平转换电路。现场可编程逻辑门阵列FPGA输出接口通过隔离电路连接到控制电路，现场可编程逻辑阵列通信接口连接至通信接口电平转换电路，在控制电路上级联有保护电路。现场可编程逻辑阵列通过PC104接口接收来自主机的控制信息，进行分析、处理，然后现场可编程逻辑阵列产生输出控制信号经过隔离电路进入到110V控制电路中，实现对110V信号进行控制，从而实现主控机通过PC104接口进行110V

14、数字量信号控制工作。说明书CN104181834A3/3页50028输出控制电路优选由电阻、电容、二极管、场效应管组成的控制电路。0029保护电路优选由120VTVS管组成的保护电路。0030可编程逻辑阵列采用内置FLASH的FPGA组成的可编程逻辑门阵列。0031通信接口电平转换电路优选由电平转换芯片、电阻、电容组成的电平转换电路。0032隔离电路优选由光耦、电阻、隔离电源组成的隔离电路。0033如图3所示，通信接口电平转换电路单元优选为5V3V的双向电平转换电路，实现主控机通过PC104接口进行电源模块110V数字量信号控制工作，TTL电平的输出控制信号为8路独立110输出信号。说明书CN104181834A1/1页6图1图2图3说明书附图CN104181834A