一种联用仪器控制系统

本实用新型涉及仪器测控技术领域，特别是涉及一种联用仪器控制系统。

仪器是指用以检出、测量、观察、计算各物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。很多贵重仪器作为科学研究平台具有较大的功能扩展的潜力。其中，实施扩展有多种途径，一是采购仪器或附件，一是与现有仪器联用，再有是自主研发功能模块，这都需要配置各种信号接口。采购仪器附件时要定制接口，价格昂贵，现有仪器联用和功能开发时，信号接口往往成为障碍。

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种无需定制接口，能够实现自动与各种仪器联用需求的联用仪器控制系统。

一种联用仪器控制系统，包括主机、与所述主机电连接的智能信号切换器，以及与所述智能信号切换器电连接的联用仪器组；所述智能信号切换器包括单片机、与所述单片机输出端口电连接的信号切换模块，以及与所述单片机输入端口电连接的输入跳线模块；其中，所述输入跳线模块将所述联用仪器组中各联用仪器的接入申请信号传输至所述单片机，所述单片机根据所述接入申请信号控制各联用仪器与所述主机的通信状态。

另外，根据本实用新型提供的联用仪器控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述主机包括主机信号输出端子及主机信号输入端子；所述智能信号切换器还包括信号输入端子、信号输出端子及申请信号输入端子；所述联用仪器包括联用仪器接入申请信号输出端子及联用仪器信号输出端子。

进一步地，所述信号切换模块包括开关电路及继电器；所述开关电路常闭端的第一端通过信号输入端子与所述主机信号输出端子电连接，所述开关电路常闭端的第二端通过信号输出端子与所述主机信号输入端子电连接，所述开关电路常开端的第一端通过信号输入端子与一联用仪器信号输出端子电连接，所述开关电路常开端的第二端通过信号输出端子与所述主机信号输入端子电连接；所述继电器的第一端与另一联用仪器信号输出端子电连接，所述继电器的第二端通过信号输出端子与所述主机信号输入端子电连接。

进一步地，所述开关电路包括三极管及与所述三极管电连接的切换器，所述切换器包括常开端及常闭端，所述三极管的基极与所述单片机的输出端口电连接；当所述单片机的输出端口输出低电平时，所述切换器的常闭端接通、常开端断开；当所述单片机的输出端口输出高电平时，所述切换器的常闭端断开、常开端接通。

进一步地，所述开关电路还包括分别与所述三极管电连接的二极管和第三电阻；其中，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述切换器及二极管电连接，所述第三电阻及所述三极管的基极所形成的节点与所述单片机的输出端口电连接。

进一步地，所述输入跳线模块包括至少一输入跳线电路。

进一步地，所述输入跳线电路包括第一开关、第二开关、第一电阻及稳压管，所述第一开关及所述第二开关的第一端均与申请信号输出端子电连接，所述第一开关的第二端、第一电阻的第一端及稳压管第一端与所述单片机的输入端口电连接，所述第二开关的第二端通过第二电阻与所述单片机的输入端口电连接，所述第一电阻及稳压管的第二端接地。

进一步地，当所述联用仪器接入申请信号输出端子的输入信号为TTL电平或+5V电压时，第一开关打开，第二开关接通，稳压管截止，第一电阻上的分压满足单片机对输入信号的要求；当输入信号为+5～+12V电压时，第一开关打开，第二开关接通，稳压管击穿，压降为5V，仍满足单片机输入信号的要求；当输入信号为开关量时，第二开关打开，第一开关接通，单片机将输入端口接入其内部的上拉电阻。

进一步地，所述信号切换模块还包括与所述单片机输出端口电连接的通道指示灯组。

根据本实用新型提出的联用仪器控制系统，包括主机、与所述主机电连接的智能信号切换器，以及与所述智能信号切换器电连接的联用仪器组；所述智能信号切换器包括单片机、与所述单片机输出端口电连接的信号切换模块，以及与所述单片机输入端口电连接的输入跳线模块；其中，所述输入跳线模块将所述联用仪器组中各联用仪器的接入申请信号传输至所述单片机，所述单片机根据所述接入申请信号控制各联用仪器与所述主机的通信状态。本实用新型无需定制接口，能够实现自动与各种仪器联用的需求，满足了实际应用需求。

图1是本实用新型中一种联用仪器控制系统的结构示意图；

图2为图1中智能信号切换器的一电路结构图；

图3为图2中信号切换模块的一电路结构图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，一种联用仪器控制系统，包括主机2、与所述主机 2电连接的智能信号切换器1，以及与所述智能信号切换器1电连接的联用仪器组。述智能信号切换器1包括单片机1-1、与所述单片机1-1输出端口电连接的信号切换模块，以及与所述单片机输入端口电连接的输入跳线模块。所述输入跳线模块将所述联用仪器组中各联用仪器的接入申请信号传输至所述单片机1-1，所述单片机1-1根据所述接入申请信号控制各联用仪器与所述主机2的通信状态。

具体的，所述主机2包括主机信号输出端子2-1及主机信号输入端子2-2。当所述联用仪器组中联用仪器的数量为两个，即所述联用仪器组包括第一联用仪器3及第二联用仪器4，所述输入跳线模块包括两个输入跳线电路，即所述输入跳线模块包括第一输入跳线电路1-7及第二跳线电路1-8。所述智能信号切换器1包括信号输入端子1-9、1-10、1-11，信号输出端子1-14及申请信号输入端子1-12、1-13；所述第一联用仪器3和第二联用仪器4对应包括联用仪器接入申请信号输出端子3-2、4-2及联用仪器信号输出端子4-1、 4-2。

进一步地，所述信号切换模块包括开关电路1-2及继电器1-3。所述开关电路常闭端的第一端通过信号输入端子1-9与所述主机信号输出端子2-1电连接，所述开关电路常闭端的第二端通过信号输出端子1-14与所述主机信号输入端子2-2电连接，所述开关电路常开端的第一端通过信号输入端子1-14 与第一联用仪器信号输出端子3-2电连接，所述开关电路常开端的第二端通过信号输出端子1-14与所述主机信号输入端子2-2电连接；所述继电器1-3 的第一端与第二联用仪器信号输出端子4-2电连接，所述继电器1-3的第二端通过信号输出端子1-14与所述主机信号输入端子2-2电连接。其中，所述第一联用仪器接入申请信号输出端子3-2与第一输入跳线电路1-7电连接，所述第二联用仪器接入申请信号输出端子4-2与第二输入跳线电路1-8电连接。

进一步地，所述开关电路1-2包括三极管Q1及与所述三极管Q1电连接的切换器K1，所述切换器K1包括常开端及常闭端，所述三极管Q1的基极与所述单片机1-1的输出端口电连接；当所述单片机1-1的输出端口输出低电平时，所述切换器K1的常闭端接通、常开端断开；当所述单片机1-1的输出端口输出高电平时，所述切换器K1的常闭端断开、常开端接通，以完成信号切换。即将单片机控制信号接在9013NPN三极管基极，当输出为0，或切换器断电，9013截止，常闭端触电接通，常开端触电断开。当输出为1，9013 导通，切换器吸合，常闭端触电断开，常开端触电接通，完成信号切换。

具体的，所述开关电路1-2还包括分别与所述三极管Q1电连接的二极管 D1和第三电阻R3。其中，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与所述切换器K1及二极管D1电连接，所述第三电阻R3及所述三极管Q1的基极所形成的节点与所述单片机1-1的输出端口电连接。

进一步地，所述输入跳线模块包括至少一输入跳线电路。其中，所述输入跳线电路的数量与所述联用仪器的数量一致，即当所述联用仪器组包括第一联用仪器3和第二联用仪器4时，所述输入跳线模块对应包括第一输入跳线电路1-7及第二输入跳线电路1-8。举例来讲，当所述联用仪器组包括第一联用仪器3时，对应的第一输入跳线电路1-7包括第一开关JP1、第二开关JP2、第一电阻R1及稳压管Z1，所述第一开关JP1及所述第二开关JP2的第一端均与申请信号输出端子1-12电连接，所述第一开关JP1的第二端、第一电阻R1 的第一端及稳压管Z1第一端与所述单片机1-1的输入端口电连接，所述第二开关JP2的第二端通过第二电阻R2与所述单片机1-1的输入端口电连接，所述第一电阻R1及稳压管Z1的第二端接地。

具体的，当所述第一联用仪器接入申请信号输出端子3-1的输入信号为 TTL电平或+5V电压时，第一开关JP1打开，第二开关JP2接通，稳压管Z1 截止，第一电阻R1上的分压满足单片机对输入信号的要求；当输入信号为 +5～+12V电压时，第一开关JP1打开，第二开关JP2接通，稳压管Z1击穿，压降为5V，仍满足单片机输入信号的要求；当输入信号为开关量时，第二开关JP2打开，第一开关JP1接通，单片机将输入端口接入其内部的上拉电阻。

进一步地，所述信号切换模块还包括与所述单片机输出端口电连接的通道指示灯组。该通道指示灯组能够反映开关电路1-2切换器常闭端、开关电路1-2切换器常开端及继电器1-3的通道状态。即包括设反映开关电路1-2 切换器常闭端所形成的第一通道状态的第一指示灯1-4、反映开关电路1-2 切换器常开端所形成的第二通道C1状态的第二指示灯1-5及反映继电器1-3 所形成的第三通道C2状态的第三指示灯1-6，上述指示灯用于对各通道的工作情况进行指示.

在此还需要说明的是，当需要同时切换多路信号信号时，可以选择多刀数继电器，也可以将继电器开关控制电路并联，由单片机同一个输出端驱动，如图3所示。

可以理解的，本实用新型单片机1-1将IO端口资源分配为接入申请信号输入、切换控制输出、通道状态指示输出。接入申请信号端子(1-12,1-13，…) 按照联用仪器的优先等级分配给其接入申请信号输出端子(3-1,4-1，…)， CPU循环访问输入端，当没有接入申请信号时，信号通道C0联通，主机处于独立工作状态。当检测到有接入申请信号时，单片机对应控制输出端输出高电平，对应继电器(1-2,1-3,…)吸合，完成信号的切换，单片机对应通道状态指示端输出低电平，指示灯(1-4,1-5,1-6,…)亮。当同时有多个接入申请信号出现时，CPU根据优先等级进行切换，并给出相关通道的指示LED闪动提示。

输入跳线电路(1-7，1-8,…)与单片机配合，可以响应TTL、+5V—+12V 和开关量等不同制式及其组合的接入申请信号。

本实用新型提出的一种联用仪器控制系统，包括主机、与所述主机电连接的智能信号切换器，以及与所述智能信号切换器电连接的联用仪器组；所述智能信号切换器包括单片机、与所述单片机输出端口电连接的信号切换模块，以及与所述单片机输入端口电连接的输入跳线模块；其中，所述输入跳线模块将所述联用仪器组中各联用仪器的接入申请信号传输至所述单片机，所述单片机根据所述接入申请信号控制各联用仪器与所述主机的通信状态。本实用新型无需定制接口，能够实现自动与各种仪器联用的需求，满足了实际应用需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。