一种矩阵式扫描电路及其驱动方法与流程

本技术涉及数控，尤其涉及一种矩阵式扫描电路及其驱动方法。

背景技术：

1、现有的数控系统装置通常都包括多个开关电路或指示电路，以对数控机床进行控制或运行状态进行监控。开关电路的通断状态和指示电路的输出状态的变化，往往会使得扫描电路芯片输出端产生低电平到高电平或高电平到低电平的电平变化，进而实现对开关电路的通断状态检测以及指示电路是的输出状态控制。

2、大量的开关电路和指示电路也就意味着数控系统装置的机床附加面板上需要大量的di输入点和do输出点，若将每个di输入点和do输出点直接与控制芯片的管脚连接，则会占用控制芯片的多数io管脚，降低控制芯片管脚利用率，若使用锁存器或移位寄存器控制开关电路的di输入和指示电路的do输出，则会进一步增加数控系统装置的使用成本和机床附加面板的尺寸。

3、因此，如何提供一种矩阵式扫描电路及其驱动方法，能够提高控制芯片的io管脚利用率，降低数控系统装置的使用成本，以成为本领域人员亟需解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种矩阵式扫描电路及其驱动方法，能够提高控制芯片的io管脚利用率，降低数控系统装置的使用成本，并进一步缩小机床附加面板的尺寸。

3、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种矩阵式扫描电路，包括：

4、矩阵电路，包括m个第一信号线、n个第二信号线、s个第三信号线、以及呈矩阵式排列的m*n个开关单元和m*s个指示单元，其中，m、n、s为自然数；每个所述第二信号线与对应列的每个所述开关单元的输入端连接，每个所述第三信号线与对应列的每个所述指示单元的输入端连接，每个所述第一信号线与对应行的每个所述开关单元的输出端和每个所述指示单元输出端连接；

5、微控制器，包括多个通信管脚；每个所述第一信号线、所述第二信号线、以及所述第三信号线至少与一个所述通信管脚一一对应连接；其中，所述信号端包括多个第一端、第二端和第三端，所述微控制器被配置为能够通过所述微控制器的第一端逐一控制每个所述第一信号线由第一电平状态向第二电平状态切换，并基于所述微控制器的第二端逐一读取每个第二电平状态下所述第一信号线对应行的每个所述开关单元的通断状态，以及基于所述微控制器的第三端逐一控制每个第二电平状态下所述第一信号线对应行的每个所述指示单元的输出状态。

6、可选地，所述开关单元包括第一光耦、第一二极管和第一电源；其中，

7、所述第一光耦的副边输入端与所述第二信号线连接，所述第一光耦的副边输出端与所述第一二极管的第一端连接，所述第一二极管的第二端与所述第一信号线连接；

8、所述第一光耦的原边输入端与所述第一电源连接，所述第一光耦的原边输出端与第一信号输入端连接；或者，

9、所述第一光耦的原边输入端与第二信号输入端连接，所述第一光耦的原边输出端与接地。

10、可选地，所示指示单元包括第二光耦、第二二极管和第二电源；其中，

11、所述第二光耦的原边输入端与所述第三信号线连接，所述第二光耦的原边输出端与所述第二二极管的第一端连接，所述第二二极管的第二端与所述第一信号线连接；

12、所述第二光耦的副边输入端与所述第二电源连接，所述第二光耦的副边输出端与第一信号输出端连接；或者，

13、所述第二光耦的副边输入端与第二信号输出端连接，所述第二光耦的副边输出端与接地。

14、可选地，所述指示单元还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第二光耦的原边输入端、以及所述第三信号线连接，所述第一电容的第二端与所述第二二极管的第一端、以及所述第二光耦的副边输出端连接。

15、可选地，所述指示单元还包括第二电容和第一开关管；其中，

16、所述第二电容的第一端与所述第二光耦的副边输出端、以及所述第一开关管的第一端连接，所述第二电容的第二端和所述第一开关管的第二端接地；所述第一开关的第三端与所述第一信号输出端连接；或者，

17、所述第二电容的第一端与所述第二光耦的副边输入端、以及所述第一开关管的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第二光耦的副边输出端连接并接地；所述第一开关管的第二端与所述第二电源连接，所述第一开关管的第三端与所述第二信号输出端连接。

18、可选地，所述扫描电路还包括设置在所述第一信号线与所述微控制器的第一端之间的第一隔离单元，所述第一隔离单元包括第二开关管和第三电源，所述第二开关管的第一端与所述微控制器的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第三电源、以及所述第一信号线连接，所述第二开关管的第三端接地。

19、可选地，所述扫描电路还包括设置在所述第二信号线与所述微控制器的第二端之间的第二隔离单元，所述第二隔离单元包括第三光耦、第三电源和第四电源；其中，

20、所述第三光耦的原边输入端与所述第三电源连接，所述第三光耦的原边输出端与所述第三信号线连接；

21、所述第三光耦的副边输入端与所述第四电源、以及所述微控制器的第二端连接，所述第三光耦的副边输出端接地。

22、可选地，所述扫描电路还包括设置在所述第三信号线与所述微控制器的第三端之间的第三隔离单元，所述第三隔离单元包括第三开关管和第三电源，所述第三开关管的第一端与所述微控制器的第三端连接，所述第三开关管的第二端接地，所述第三开关管的第三端与所述第三电源、以及所述第三信号线连接。

23、可选地，所述第三开关管与所述第二开关管相同；使所述第一信号线能够通过所述第一隔离单元与所述微控制器的第三端连接；或者，

24、使所述第三信号线能够通过所述第三隔离单元与所述微控制器的第一端连接。

25、本技术第一方面实施例提出了一种矩阵式扫描电路驱动方法，包括上述任意一项所述的矩阵式扫描电路，以及包括如下步骤：

26、利用所述微控制器的第一端驱动每个所述第一信号线输出第一电平信号、所述微控制器的第三端驱动所述第三信号线输出第二电平信号、以及将所述第三信号线与直流电源连接以输出稳定的第一电平信号，将所述矩阵电路初始化；

27、利用所述微控制器驱动每个所述第三信号线输出第一电平信号，并逐一将每个所述第一信号线的输出状态自第一电平信号切换至第二电平信号，并通过所述微控制器的第二端逐一读取每个第二电平状态下所述第一信号线对应行的每个所述开关单元的通断状态，以及通过所述微控制器的第三端逐一控制每个第二电平状态下所述第一信号线对应行的每个所述指示单元的输出状态。

28、本技术提供的矩阵式扫描电路及其驱动方法至少包括如下有益效果：

29、本技术提供了一种矩阵式扫描电路及其驱动方法，该矩阵式扫描电路包括矩阵电路和微控制器。其中，矩阵电路包括m个第一信号线、n个第二信号线、s个第三信号线和呈矩阵式排列的m*n个开关单元和m*s个指示单元，微控制器包括多个通信管脚，每个第一信号线、第二信号线、以及第三信号线至少与一个通信管脚一一对应连接，使得微控制器能够通过通信管脚驱动每个第三信号线输出第一电平信号，并逐一将每个第一信号线的输出状态自第一电平信号切换至第二电平信号，实现对每个第二电平状态下第一信号线对应行的每个开关单元的通断状态扫描和每个指示单元的输出状态控制。本技术能够提高微控制器的管脚利用率。

30、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。

技术特征：

1.一种矩阵式扫描电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的扫描电路，其特征在于，所述开关单元包括第一光耦、第一二极管和第一电源；其中，

3.根据权利要求1所述的扫描电路，其特征在于，所示指示单元包括第二光耦、第二二极管和第二电源；其中，

4.根据权利要求3所述的扫描电路，其特征在于，所述指示单元还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第二光耦的原边输入端、以及所述第三信号线连接，所述第一电容的第二端与所述第二二极管的第一端、以及所述第二光耦的副边输出端连接。

5.根据权利要求3所述的扫描电路，其特征在于，所述指示单元还包括第二电容和第一开关管；其中，

6.根据权利要求1所述的扫描电路，其特征在于，所述扫描电路还包括设置在所述第一信号线与所述微控制器的第一端之间的第一隔离单元，所述第一隔离单元包括第二开关管和第三电源，所述第二开关管的第一端与所述微控制器的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第三电源、以及所述第一信号线连接，所述第二开关管的第三端接地。

7.根据权利要求6所述的扫描电路，其特征在于，所述扫描电路还包括设置在所述第二信号线与所述微控制器的第二端之间的第二隔离单元，所述第二隔离单元包括第三光耦、第三电源和第四电源；其中，

8.根据权利要求6所述的扫描电路，其特征在于，所述扫描电路还包括设置在所述第三信号线与所述微控制器的第三端之间的第三隔离单元，所述第三隔离单元包括第三开关管和第三电源，所述第三开关管的第一端与所述微控制器的第三端连接，所述第三开关管的第二端接地，所述第三开关管的第三端与所述第三电源、以及所述第三信号线连接。

9.根据权利要求6所述的扫描电路，其特征在于，所述第三开关管与所述第二开关管相同；使所述第一信号线能够通过所述第一隔离单元与所述微控制器的第三端连接；或者，

10.一种矩阵式扫描电路的驱动方法，包括采用权利要求1～9任意一项所述的矩阵式扫描电路，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本申请提供了一种矩阵式扫描电路及其驱动方法，该矩阵式扫描电路包括矩阵电路和微控制器。其中，矩阵电路包括M个第一信号线、N个第二信号线、S个第三信号线和呈矩阵式排列的M*N个开关单元和M*S个指示单元，微控制器包括多个通信管脚，每个第一信号线、第二信号线、以及第三信号线至少与一个通信管脚一一对应连接，使得微控制器能够通过通信管脚驱动每个第三信号线输出第一电平信号，并逐一将每个第一信号线的输出状态自第一电平信号切换至第二电平信号，实现对每个第二电平状态下第一信号线对应行的每个开关单元的通断状态扫描和每个指示单元的输出状态控制。本申请能够提高微控制器的管脚利用率。

技术研发人员：亓岳鑫,石甫明
受保护的技术使用者：北京凯恩帝自动化科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23