專利名稱：一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣開關(guān)及其制造方法，尤其涉及一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法。
背景技術(shù)：
矩陣開關(guān)不僅是組成測試系統(tǒng)不可缺少的組成部分，而且是實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)通用性的最關(guān)鍵的部分電源、信號(hào)源等激勵(lì)信號(hào)通過矩陣開關(guān)切換到被測對象的任意輸入端口 ； 同時(shí)，將被測對象輸出端口的信號(hào)自動(dòng)切換到相應(yīng)的測試儀器、儀表。因此，研制高性能的矩陣開關(guān)是測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通用性的重要條件。自動(dòng)測試設(shè)備在軍事及工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，然而在電路單元尤其是電路板測試中，由于被測單元種類多，被測通道數(shù)量大，傳統(tǒng)的矩陣開關(guān)體積大、切換速度慢、電氣性能差。已不能滿足現(xiàn)代測試儀器高速、便攜的要求。本發(fā)明提供的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法具有通道可擴(kuò)展、relay板易插拔、操作簡單、配置靈活、可靠性高、切換速度高及電氣性能好的特點(diǎn)，并滿足程控電氣小型化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種通道可擴(kuò)展、relay板易插拔、操作簡單、配置靈活、可靠性高、切換速度高及電氣性能好的特點(diǎn)，并滿足程控電氣小型化的要求的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，所述一種程控矩陣開關(guān)連接于一 PC機(jī)和一被測單元之間，所述一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法包括一主控板以及與所述主控板相連接的若干個(gè)relay板，所述PC機(jī)與所述的主控板進(jìn)行通信，所述的主控板通過對所述的relay 板進(jìn)行通、斷控制以實(shí)現(xiàn)對多路信號(hào)的選擇或切換，所述主控板中還包括一與所述被測單元相連接的用于選取相應(yīng)通道的多路復(fù)用器，所述主控板和所述relay板均采用可插拔方式設(shè)置于機(jī)箱上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控板包括主控板電源模塊、主控板控制模塊、 主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊以及主控板上relay板片選與控制模塊，所述電源模塊包括芯片 LM1117，所述主控板控制模塊包括芯片STM32F103RET6，所述主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊包括芯片 ENC424J600，所述主控板上relay板片選與控制模塊包括芯片SN74CBTLV3251。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的relay板包括relay板電源模塊、relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊以及relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述relay板電源模塊包括芯片Sl 117， 所述relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊包括芯片MC08，所述relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括芯片 MBI5025。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控板和所述PC機(jī)之間通過RJ45接口進(jìn)行連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控板和所述PC機(jī)之間通過RJ45接口進(jìn)行連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法中包括SPI總線、I2C總線和UART總線。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述relay板上具有若干繼電器，所述relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包含若干16位元等電流LED驅(qū)動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)對所述繼電器的驅(qū)動(dòng)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的驅(qū)動(dòng)器是芯片MBI5025，所述若干個(gè)芯片 MBI5025組成一移位寄存器組電路。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述移位寄存器組電路的輸出端口是開漏的，并且輸出的驅(qū)動(dòng)電流是可調(diào)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述relay板設(shè)置為5個(gè)，所述多路復(fù)用器設(shè)置為3 個(gè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明目的在于提供通道可擴(kuò)展、relay 板易插拔、操作簡單、配置靈活、可靠性高、切換速度高及電氣性能好的特點(diǎn)，并滿足程控電氣小型化的要求的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法。


圖1是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的主控板電源模塊10的原理示意圖。圖3是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的主控板控制模塊20的原理示意圖。圖4是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊30的原理示意圖。圖5是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的主控板上relay板片選與控制模塊40的原理示意圖。圖6是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的relay 板電源模塊50的原理示意圖。圖7是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的relay 板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊60的原理示意圖。圖8是表示本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的relay 板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊70的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳盡地描述。請參照圖1，本實(shí)施方式中，所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法包括1個(gè)主控板和5個(gè)relay板，PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信與所述的主控板進(jìn)行通信，所述的主控板通過對所述的relay板進(jìn)行通、斷控制，完成對多路信號(hào)的選擇和切換，所述的relay板接收到所述的主控板發(fā)送來的串行碼流，譯碼后提取地址值，主控板中的多路復(fù)用器選取相應(yīng)的通道， 與被測單元相連接。
請參照圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)施方式中，所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法的主控板包括主控板電源模塊10、主控板控制模塊20、主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊30和主控板上relay板片選與控制模塊40。所述的主控板與PC機(jī)(電腦)通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主控板和PC機(jī)均使用RJ45接口進(jìn)行通信連接，所述的RJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持10兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度。請參照圖2，所述的主控板電源模塊10包括一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路。所述的一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路是+5V轉(zhuǎn)+3. 3V電路外接電平電壓+5V通過線性穩(wěn)壓器(LM1117)轉(zhuǎn)換成 +3. 3. V，給主控板控制模塊20、主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊30和主控板上relay板片選與控制模塊40供電。請參照圖3所示，本實(shí)施方式中，所述的主控板控制模塊20包括一控制電路，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制。所述的控制電路的控制芯片是STM32F103RET6(以下簡稱STM32)。所述的控制電路包括三個(gè)總線SPI總線、I2C總線和UART總線。所述的SPI總線是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便。本發(fā)明的主控板上包括兩組SPI總線SPI1和SPI2。 所述的SPIl與所述的控制芯片STM32的20腳、21腳、22腳和23腳相連；所述的SPI2與所述的控制芯片STM32的33腳、34腳、35腳和36腳相連，以實(shí)現(xiàn)MCU與外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信的目的。所述的I2C總線是一種兩線式串行總線，具有接口線少，控制方式簡單， 器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)，用于連接MCU及其外圍設(shè)備。所述的I2C總線的串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA分別與所述的控制芯片STM32的58腳和59腳相連。所述的UART總線是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信，該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中，UART用來與PC進(jìn)行通信，包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件的通信。所述的UART總線的發(fā)送端TX和接收端RX與所述的控制芯片STM32的42腳和43 腳相連。所述的控制芯片STM32的8腳、9腳和10腳是relay板的片選控制端，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)流的片選處理。請參照圖4所示，本實(shí)施方式中，所述的主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊30與CPU之間通過 SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所述的網(wǎng)絡(luò)控制模塊包括一網(wǎng)絡(luò)控制器和網(wǎng)卡接口。優(yōu)選地，所述的網(wǎng)絡(luò)控制器是Microchip公司的單獨(dú)可用的快速以太網(wǎng)控制器ENC424J600。所述的網(wǎng)絡(luò)控制器ENC424J600具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口(SPI)或者靈活的并行接口，主要用于以太網(wǎng)絡(luò)接口，滿足所有用于IOBase-T和100Base-TX以太網(wǎng)的IEEEE 802. 3規(guī)范。所述的網(wǎng)卡接口采用標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口。所述的RJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持IOBase-T和 100Base-TX自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度。請參照圖5所示，本實(shí)施方式中，所述的主控板上relay板片選與控制模塊40包括3個(gè)多路復(fù)用器，利用地址譯碼器進(jìn)行通道選擇，能夠進(jìn)行下位機(jī)的操作，實(shí)現(xiàn)檢測和控制信號(hào)的作用。優(yōu)選地，所述的多路復(fù)用器是TI公司的低壓高速8選IFET多路復(fù)用器 SN74CBTLV3251。所述的SN74CBTLV3251包括3個(gè)選擇輸入，SO、Sl和S2，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制。請參照如6、圖7和圖8所示，所述的relay板包括relay板電源模塊50、relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊60和relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊70，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通電路的作用，能夠使一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法切換到被測對象的任意輸入端口；同時(shí)，將被測對象輸出端口的信號(hào)自動(dòng)切換到相應(yīng)的測試儀器、儀表。請參照圖6所示，本實(shí)施方式中，所述的relay板電源模塊50包括一電源轉(zhuǎn)換電路。所述的一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路是+5V轉(zhuǎn)+3. 3V電路外接電平電壓+5V通過線性可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器(Si 117)轉(zhuǎn)換成+3. 3. V，給relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊60和relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊 70供電。請參照圖7所示，本實(shí)施方式中，所述的relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊60包括若干信號(hào)驅(qū)動(dòng)器和一 EEPR0M。所述的若干信號(hào)驅(qū)動(dòng)器能夠增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。所述的EEPROM連接在主控板控制模塊20和所述的若干信號(hào)驅(qū)動(dòng)器之間，EEPROM的5腳和6腳是I2C總線的串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA，I2C總線用于讀取relay板卡的配置信息，比如通道數(shù)， 總線數(shù)等。請參照圖8所示，本實(shí)施方式中，所述的relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊70包含若干16 位元等電流LED驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對繼電器的驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，所述的驅(qū)動(dòng)器是MBI5025芯片，若干個(gè)MBI5025芯片組成移位寄存器組電路，能夠?qū)崿F(xiàn)8*47的交叉矩陣開關(guān)。所述的移位寄存器組電路輸出端口是開漏的，并且輸出的驅(qū)動(dòng)電流是可調(diào)。本發(fā)明目的在于提供一種通道可擴(kuò)展、relay板易插拔、操作簡單、配置靈活、可靠性高、切換速度較高及電氣性能較好的特點(diǎn)，并滿足程控電氣小型化的要求的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述一種程控矩陣開關(guān)連接于一 PC 機(jī)和一被測單元之間，所述一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法包括一主控板以及與所述主控板相連接的若干個(gè)relay板，所述PC機(jī)與所述的主控板進(jìn)行通信，所述的主控板通過對所述的relay板進(jìn)行通、斷控制以實(shí)現(xiàn)對多路信號(hào)的選擇或切換，所述主控板中還包括一與所述被測單元相連接的用于選取相應(yīng)通道的多路復(fù)用器，所述主控板和所述relay板均采用可插拔方式設(shè)置于機(jī)箱上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述主控板包括主控板電源模塊、主控板控制模塊、主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊以及主控板上relay板片選與控制模塊，所述電源模塊包括芯片LM1117，所述主控板控制模塊包括芯片STM32F103RET6， 所述主控板網(wǎng)絡(luò)控制模塊包括芯片ENC424J600，所述主控板上relay板片選與控制模塊包括芯片 SN74CBTLV3251。
3.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述的relay 板包括relay板電源模塊、relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊以及relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，所述 relay板電源模塊包括芯片S1117，所述relay板控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊包括芯片MC08，所述 relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包括芯片MBI5025。
4.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述主控板和所述PC機(jī)之間通過RJ45接口進(jìn)行連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述主控板和所述PC機(jī)之間通過RJ45接口進(jìn)行連接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法中包括SPI總線、I2C總線和UART總線。
7.如權(quán)利要求3所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述relay板上具有若干繼電器，所述relay板繼電器驅(qū)動(dòng)模塊包含若干16位元等電流LED驅(qū)動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)對所述繼電器的驅(qū)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)器是芯片MBI5025，所述若干個(gè)芯片MBI5025組成一移位寄存器組電路。
9.如權(quán)利要求8所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述移位寄存器組電路的輸出端口是開漏的，并且輸出的驅(qū)動(dòng)電流是可調(diào)。
10.如權(quán)利要求1所述的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，其特征在于，所述relay板設(shè)置為5個(gè)，所述多路復(fù)用器設(shè)置為3個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法，所述一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法包括1個(gè)主控板和5個(gè)relay板，PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信與所述的主控板進(jìn)行通信，所述的主控板通過對所述的relay板進(jìn)行通、斷控制，完成對多路信號(hào)的選擇和切換，所述的relay板通過測試模塊收到所述的主控板發(fā)送來的串行碼流，譯碼后提取地址值，主控板中的多路復(fù)用器選取相應(yīng)的通道，與被測單元相連接，本發(fā)明提供的一種程控矩陣開關(guān)及其制造方法及其制造方法具有通道可擴(kuò)展、relay板易插拔、操作簡單、配置靈活、可靠性高、切換速度較高及電氣性能較好的特點(diǎn)，并滿足程控電氣小型化的要求。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102495554SQ201110372610
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者倪峰, 范道威 申請人:蘇州凌創(chuàng)電子科技有限公司