CN101666595A - 一种数码电子雷管控制芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数码电子雷管控制芯片，包括中央处理控制模块、通信接口模块、时钟电路模块、存储器模块、起爆安全验证控制模块、发火控制模块、功能状态检测模块、安全阈值电压检测模块、电源模块、充电/放电模块。其中，所述起爆安全验证控制模块，便于芯片及系统的安全监管；所述安全阈值电压检测模块、功能状态检测模块，提高了芯片及系统的安全可靠性。所述数码电子雷管控制芯片，还包括外部时钟电路模块、自适应桥丝检测控制电路、自适应时间精度控制电路，提高了芯片的延时精度和一致性。

Description

一种数码电子雷管控制芯片

技术领域

本发明涉及火工品技术领域，特别涉及一种便于安全监管、延时精度及安全可靠性高的数码电子雷管控制芯片。

背景技术

目前，澳大利亚Orica公司、南非AEL公司和Sasol公司、瑞典DynamitNobel公司、法国Davey BickFord公司和日本旭化成工业公司等世界著名制造商和企业都研制开发出了电子延时雷管及其起爆系统。其中，Orica公司的电子延时雷管可以实现以1ms间隔从0到15000ms全部编程，总延期时间小于100ms时的延期精度在0.2ms以内，总延期时间大于100ms时，误差小于0.1％；旭化成工业公司的电子延时雷管可在10～8000ms范围内按1ms间隔设定延时，误差在0.2ms以内。但是，他们并没有将器件之间的固有差异考虑在内，比如即使采用相同材料、相同设备、相同工艺生产的桥丝，其点火延时时间也不一定完全相同，所以其精度还不够高，如果想提高其爆破时间精度，可以设计一种芯片自检测和自适应时间延时，提高整个雷管的延时精度。

雷管作为一种危险品，如果监管不够、非法流入社会，将对社会公共安全造成极大的威胁。我国民爆行业为了加强对雷管的管理力度，严格执行雷管打码制度，没有打码的雷管一律不准出厂、销售和使用。雷管打码制度规范了雷管的生产、销售和使用环节，但无法阻止雷管的非法使用。雷管一经爆炸便成碎片，其“编码”不复存在，无法追查雷管的来源，不利于规范雷管的使用方式，无法预防雷管被犯罪分子引爆或从业人员疏忽和违规操作造成的重大事故，危害了社会的安定，因此在设计数码电子雷管控制芯片时考虑其追溯性，设计雷管芯片有自己身份识别码。

此外，雷管除了在流通领域中需要安全监管，在起爆过程中也需要有很好的安全保障，因此本发明提供一种具有起爆安全验证功能和自检测功能的数码电子雷管控制芯片。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于安全监管、延时精度及安全可靠性高的数码电子雷管控制芯片。

为实现上述目的，本发明所提供的数码电子雷管控制芯片包括中央处理控制模块、通信接口模块、时钟电路模块、存储器模块、起爆安全验证控制模块、发火控制模块、功能状态检测模块、安全阈值电压检测模块、电源模块、充电/放电模块。

所述通信接口模块一端连接雷管脚线和电源模块，另一端连接中央处理控制模块，实现起爆器/编程器与芯片内部控制的数据通信。

所述电源模块一端与雷管脚线相连，一端与中央处理控制模块相连、一端与充电/放电模块相连，此外，电源模块与芯片内部所有需要供电的模块相连，电源模块实现整流、电源管理功能，为芯片工作提供供电支持；

所述充电/放电模块一端与电源模块相连，一端与中央处理控制模块连接，一端与芯片外部的储能模块相连，充电/放电模块受中央处理模块控制对芯片外的储能模块进行充电和放电工作。

所述中央处理控制模块与通信接口模块、时钟电路模块、存储器模块、起爆安全验证控制模块、发火控制模块、功能状态检测模块、安全阈值电压检测模块、电源模块、充电/放电模块相连，控制整个芯片的运行工作；

所述起爆安全验证控制模块包含数据锁存器、数据比较器、逻辑控制开关；一端与中央处理控制模块相连，另一端与存储器模块相连；在数码电子雷管生产过程中，起爆口令在安全监管系统的控制下写入数码电子雷管芯片的存储器单元；在数码电子雷管使用过程中，起爆器接收来自安全监管系统的起爆口令，并发送给数码电子雷管，起爆安全验证控制模块通过通信接口模块、中央处理控制模块接收来自起爆器的起爆验证口令，实现与存储器模块存储的起爆口令进行验证操作，决定是否可以授权起爆执行操作；只有起爆口令验证通过才能置位芯片内部的起爆运行标志，这样在接收到起爆命令时才起爆，否则没有通过验证，芯片内部的起爆运行标志不会改变，因此即使收到起爆命令，数码电子雷管芯片也不会控制发火控制电路进行点火起爆。因此，要想起爆数码电子雷管，必须获得安全监管系统授权的起爆口令；没有经过合法授权，即使持有起爆器，也不能对数码雷管进行起爆。

所述安全阈值电压检测模块包含电压采集逻辑电路、参考电压电路、比较器、逻辑控制开关，一端与中央处理控制模块相连，一端与充电/放电模块相连；安全阈值电压检测模块主要监测起爆电容的电压值，特别是系统在对雷管芯片进行在线测试时，如果超出安全阈值及时反馈给中央处理单元，以便确认是否工作正常，做进一步处理，这样很好地保证了在芯片工作中，如果出现异常情况，电压超过安全阈值即桥丝发火最小冲能，中央处理控制模块判断并采取保护动作，比如断开发火回路，控制放电回路进行放电降低起爆电容的电压值到安全阈值范围内，因此这有效提高了芯片及雷管系统的安全可靠性。

所述功能状态检测模块一端与中央处理控制模块相连，一端与充电/放电模块相连，一端与发火控制模块相连；在中央处理控制模块的控制下，功能状态检测模块完成对充电回路、放电回路、发火回路进行检测；

所述功能状态检测模块包括充电检测电路单元、放电检测电路单元、发火检测电路单元。

所述充电检测电路单元包含充电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关。通过采用所述充电检测电路单元在线检测充电回路的通断，并且能进一步检测外部储能电路的差异性，提高了芯片运行的可靠性。

所述放电检测电路单元包含放电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关通过采用所述放电检测电路单元在线检测放电回路的通断，保证必要时数码电子雷管能及时放电，提高了芯片及雷管运行的安全可靠性。

所述发火检测电路单元包含电阻、反相器、逻辑控制开关，而且电阻的阻值一般不小于10千欧姆。通过采用所述发火检测电路单元检测桥丝的通断，提高了发火的可靠性，并且便于爆破系统的在线检测，大大降低了哑炮产生的可能性，提供了爆破系统的安全可靠性。

所述电源模块包括整流电桥电路单元、电源管理电路单元。

所述充电/放电模块包括充电电路单元、充电控制电路单元、放电电路单元、放电控制电路单元。

所述数码电子雷管控制芯片其内部时钟电路模块，可以被外部时钟电路模块替换。也可以是内置时钟电路模块和外置时钟电路模块组合使用。

所述外部时钟电路模块包含一个石英晶体、两个电容，所述石英晶体的两端分别与所述两个电容的一端相连，所述两个电容的另一端接地，所述石英晶体的两端构成一套外部时钟管脚。

所述两个电容的数量级是皮法级。

一般与内部的RC时钟电路相比，采用外部石英晶体所构成的时钟电路模块，可以使得雷管芯片的系统时钟精度很高，从整体上提高了系统的延时精度。

所述数码电子雷管控制芯片还包括自适应桥丝检测控制电路。

所述自适应桥丝检测控制电路包含发火电压采集电路、自适应参考电压、比较器、逻辑控制开关。通过采用所述自适应桥丝检测控制电路、所述自适应时间精度控制电路，补偿起爆时间差，解决了由于桥丝组件本身电阻的差异性、生产焊接的差异性，导致不同雷管之间即使设置相同的延时时间，但是由于发火回路中阻值不一样，其起爆也会产生起爆延时差，提高整个系统的爆破准确性，提高了芯片的延时精度和一致性。

所述数码电子雷管控制芯片还包括自适应时间精度控制电路。

所述自适应时间精度控制电路包含自适应补偿计数器、定时器、逻辑控制开关。通过中央处理控制逻辑测算各过程的延时误差，进行主动自适应的补偿时间，把整个芯片的延时误差努力控制接近一个常数，从而提高了芯片及雷管的延时精度。

所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

所述存储器模块里存储有唯一只可读取的芯片身份识别码；这样便于在雷管芯片或者数码电子雷管的流通、使用等环节进行安全监管。

总之，根据上述方案，能够解决目前数码电子雷管无法或者方便的进行安全监管，通过进行起爆安全验证控制、功能状态检测模块、安全阈值电压检测，大大提高了操作使用安全，防止非法起爆，从而提高了社会安全，这样也非常适合我过针对雷管等火工品有效监管的要求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明所提供的数码电子雷管控制芯片的基本模块连接图；

图2为本发明所提供的数码电子雷管控制芯片的一种优化实施例：

图3为本发明所提供的数码电子雷管控制芯片的一种优化实施例；

图4为本发明所提供的数码电子雷管控制芯片的一种优化实施例；

图5为本发明所提供的数码电子雷管控制芯片的另一变化实施例；

图6为起爆安全验证控制模块的模块组成模块图；

图7为安全阈值电压检测模块的模块组成图；

图8为时钟电路模块的具体结构图；

图9为自适应桥丝检测控制电路的组成模块图；

图10为自适应时间精度控制电路的组成模块图；

图11为功能状态检测模块的模块组成图；

图12为充电检测电路单元的组成模块图；

图13为放电检测电路单元的组成模块图；

图14为发火检测电路单元的组成模块图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种数码电子雷管控制芯片100，包含中央处理控制模块401、通信接口模块402、时钟电路模块403、存储器模块404、起爆安全验证控制模块405、发火控制模块406、功能状态检测模块407、安全阈值电压检测模块408、电源模块409、充电/放电模块410。

首先，数码电子雷管控制芯片是由雷管脚线301提供直流电压，比如直流12伏电压，或者利用载波方式作为供电输入，这样雷管脚线301直接连接所述电源模块409，经过电源模块内部的电桥整流，一方面与充放/放电模块410连接，给储能模块302进行充电，储能模块302包含两个电容，一个电容负责芯片内部逻辑供电，简称工作电容，另一个电容为起爆时发火装置供电，简称起爆电容，另一方面也通过DC-DC电压转换为芯片内部逻辑工作的电源，为芯片内部所有需要电源的单元供电，在雷管脚线301不提供电源输入状态时，芯片内部的电源取自储能模块302的工作电容；在内部电源达到一定电压后，芯片时钟电路模块开始工作，中央处理控制模块401开始上电初始化，初始化完成后数码电子雷管控制芯片处于待机状态，准备接收起爆器或者编程器的命令，执行相关操作。

接收起爆器或者编程器的命令是通过所述通信接口模块402来实现的，所述通信接口模块402一端连接雷管脚线301和电源模块409，另一端连接中央处理控制模块401，实现起爆器/编程器与芯片内部控制的数据通信。

当起爆器/编程器准备对数码电子雷管进行在线测试时，起爆器/编程器下发充电检查命令时，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给功能状态检查模块407和控制充放/放电模块410，检查充电回路的通断等情况，主要检测起爆电容是否能可靠的进行充电。

当起爆器/编程器准备对数码电子雷管进行在线测试时，起爆器/编程器下发放电检查命令时，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给功能状态检查模块407和控制充放/放电模块410，检查放电回路的通断等情况，主要检测起爆电容是否能可靠的进行放电。

当起爆器/编程器准备对数码电子雷管进行在线测试时，起爆器/编程器下发发火检查命令时，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给功能状态检查模块407和发火控制模块406，检查发火回路的通断等情况，特别是发火装置的桥丝通断情况，保证在下发起爆命令时能够可靠发火起爆。

当编程器准备对数码电子雷管进行编程时时，编程器下发设置起爆延时命令对数码电子雷管进行编程操作，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401接收到起爆延时的时间信息，发出控制信号给存储器模块404，把延时时间信息存入存储器模块404。

当起爆器准备对数码电子雷管进行起爆验证时，起爆器下发设置起爆验证命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给起爆安全验证控制模块405和存储器模块404，起爆安全验证模块405根据接收来起爆器的起爆口令与存储器模块404传过来的起爆口令进行对比，如果口令一致，则中央处理控制模块401发出控制信号，置存储器模块内部的起爆标志位有效，否则返回错误信息给起爆器。

当起爆器准备对数码电子雷管进行起爆时，起爆前必须对数码电子雷管的起爆电容进行充电，，起爆器下发起爆充电命令时，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号控制充放/放电模块410对起爆电容进行充电。

在爆破系统起爆前测试一切都没有问题后，起爆器下发起爆命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发送控制信号给发火控制模块406，使发火回路导通，起爆电容实现对发火回路放电，大电流流过发火桥丝，桥丝发热点火，完成数码电子雷管爆破。

此外，在数码电子雷管芯片工作过程中，安全阈值电压检测模块408一直监测起爆电容的电压，如果超过安全阈值电压，则发送信息给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401则控制充放/放电模块410实现对起爆电容放电，确保数码电子雷管的安全。

总之，该数码电子雷管芯片做到了可以对起爆延时进行在线编程设置，可以实现在线检测，并且只有通过起爆安全验证通过后才能起爆，这样便于集中监管和控制，适合我国的监管环境和要求。

如图2所示，是本发明所提供数码电子雷管控制芯片100的一种优化实施例。图2在图1的基础上，增加了自适应桥丝检测控制电路411。

所述数码电子雷管控制芯片100，包含中央处理控制模块401、通信接口模块402、时钟电路模块403、存储器模块404、起爆安全验证控制模块405、发火控制模块406、功能状态检测模块407、安全阈值电压检测模块408、电源模块409、充电/放电模块410、自适应桥丝检测控制电路411。

同图1一样，数码电子雷管控制芯片是由雷管脚线301提供直流电压，或者利用载波方式作为供电输入，这样雷管脚线301直接连接所述电源模块409，经过电源模块内部的电桥整流，一方面与充放/放电模块410连接，给储能模块302进行充电，储能模块302包含两个电容，一个电容负责芯片内部逻辑供电，简称工作电容，另一个电容为起爆时发火装置供电，简称起爆电容，另一方面也通过DC-DC电压转换为芯片内部逻辑工作的电源，为芯片内部所有需要电源的单元供电，在雷管脚线301不提供电源输入状态时，芯片内部的电源取自储能模块302的工作电容；在内部电源达到一定电压后，芯片时钟电路模块开始工作，中央处理控制模块401开始上电初始化，初始化完成后数码电子雷管控制芯片处于待机状态，准备接收起爆器或者编程器的命令，执行相关操作。

为了提高数码电子雷管的一致性，起爆器或者编程器发送系统自检命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给自适应桥丝检测控制电路411和功能状态检测模块407，使发火装置形成一个回路，自适应桥丝检测控制电路411测试发火回路的电阻，从而与设计发火回路等效电阻进行比对，根据实际电阻值而自动补偿，使发火回路的等效电路接近常量，从而实现发火的一致性和可靠性，也间接的提高了爆破延迟精度。

此外，图2的其他工作流程和控制关系和图1一样。

如图3所示，是本发明所提供数码电子雷管控制芯片100的一种优化实施例。图3在图1的基础上，增加了自适应时间精度控制电路412。

所述数码电子雷管控制芯片100，包含中央处理控制模块401、通信接口模块402、时钟电路模块403、存储器模块404、起爆安全验证控制模块405、发火控制模块406、功能状态检测模块407、安全阈值电压检测模块408、电源模块409、充电/放电模块410、自适应时间精度控制电路412。

同图1一样，数码电子雷管控制芯片是由雷管脚线301提供直流电压，或者利用载波方式作为供电输入，这样雷管脚线301直接连接所述电源模块409，经过电源模块内部的电桥整流，一方面与充放/放电模块410连接，给储能模块302进行充电，储能模块302包含两个电容，一个电容负责芯片内部逻辑供电，简称工作电容，另一个电容为起爆时发火装置供电，简称起爆电容，另一方面也通过DC-DC电压转换为芯片内部逻辑工作的电源，为芯片内部所有需要电源的单元供电，在雷管脚线301不提供电源输入状态时，芯片内部的电源取自储能模块302的工作电容；在内部电源达到一定电压后，芯片时钟电路模块开始工作，中央处理控制模块401开始上电初始化，初始化完成后数码电子雷管控制芯片处于待机状态，准备接收起爆器或者编程器的命令，执行相关操作。

当起爆器/编程器准备对数码电子雷管进行延时时间校准和补偿时，起爆器/编程器下发通信检查命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401控制存储器模块404，获得本数码电子雷管芯片的ID号，并回传给回复起爆器/编程器，同时中央处理控制模块401记录回传的时间信息，并再次接收起爆器/编程器下发通信回复命令，所述自适应时间精度控制电路412根据两次通信的过程自动获取起爆器/编程器与数码雷管芯片的通信和传输延迟，当起爆器/编程器发送起爆命令后，中央处理控制模块401控制自适应时间精度控制电路412把通信延迟时间自动补偿，从而提高爆破延迟精度。

此外，图3的其他工作流程和控制关系和图1一样。

如图4所示，是本发明所提供数码电子雷管控制芯片100的一种优化实施例。图3在图1的基础上，增加了自适应桥丝检测控制电路411和自适应时间精度控制电路412。该实施例是结合了图2和图3的功能的表现形式。其工作流程和控制是图2和图3的组合。

所述数码电子雷管控制芯片100，包含中央处理控制模块401、通信接口模块402、时钟电路模块403、存储器模块404、起爆安全验证控制模块405、发火控制模块406、功能状态检测模块407、安全阈值电压检测模块408、电源模块409、充电/放电模块410、自适应桥丝检测控制电路411、自适应时间精度控制电路412。

同图1一样，数码电子雷管控制芯片是由雷管脚线301提供直流电压，或者利用载波方式作为供电输入，这样雷管脚线301直接连接所述电源模块409，经过电源模块内部的电桥整流，一方面与充放/放电模块410连接，给储能模块302进行充电，储能模块302包含两个电容，一个电容负责芯片内部逻辑供电，简称工作电容，另一个电容为起爆时发火装置供电，简称起爆电容，另一方面也通过DC-DC电压转换为芯片内部逻辑工作的电源，为芯片内部所有需要电源的单元供电，在雷管脚线301不提供电源输入状态时，芯片内部的电源取自储能模块302的工作电容；在内部电源达到一定电压后，芯片时钟电路模块开始工作，中央处理控制模块401开始上电初始化，初始化完成后数码电子雷管控制芯片处于待机状态，准备接收起爆器或者编程器的命令，执行相关操作。

当起爆器/编程器准备对数码电子雷管进行延时时间校准和补偿时，起爆器/编程器下发通信检查命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401控制存储器模块404，获得本数码电子雷管芯片的ID号，并回传给回复起爆器/编程器，同时中央处理控制模块401记录回传的时间信息，并再次接收起爆器/编程器下发通信回复命令，所述自适应时间精度控制电路412根据两次通信的过程自动获取起爆器/编程器与数码雷管芯片的通信和传输延迟，当起爆器/编程器发送起爆命令后，中央处理控制模块401控制自适应时间精度控制电路412把通信延迟时间自动补偿，从而提高爆破延迟精度。

为了提高数码电子雷管的一致性，起爆器或者编程器发送系统自检命令，该命令通过雷管脚线301、通信接口模块402传递给中央处理控制模块401，中央处理控制模块401发出控制信号给自适应桥丝检测控制电路411和功能状态检测模块407，使发火装置形成一个回路，自适应桥丝检测控制电路411测试发火回路的电阻，从而与设计发火回路等效电阻进行比对，根据实际电阻值而自动补偿，使发火回路的等效电路接近常量，从而实现发火的一致性和可靠性，也间接的提高了爆破延迟精度。

如图5所示，是本发明所提供的数码电子雷管芯片100的另一变化实施例。与图1相比，图5用外部时钟电路模块413代替时钟电路模块403。一般，芯片内部时钟采用RC谐振回路来实现，但是一般其所实现的时钟电路精度不够高，从而影响整个数码电子雷管的延迟精度，要提高时钟精度，一般采用石英晶体来实现，但是石英晶体很难集成到芯片内部，因此采用外部时钟电路413来实现，具体实现结构见图8。

需要说明的是，以图5为基础，还可以增加自适应桥丝检测控制电路411、自适应时间精度控制电路412中的任意一个或两者组合，形成另外的实施例，也属于本发明的保护范围，此处不再详述。

如图6所示，为起爆安全验证控制模块405的模块组成图。所述起爆安全验证控制模块405包含数据锁存器、数据比较器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

在数码电子雷管生产过程中，起爆口令在安全监管系统的控制下写入数码电子雷管芯片的存储器模块。

在数码电子雷管使用过程中，起爆器接收来自安全监管系统的起爆口令，并发送给数码电子雷管，即中央处理控制模块401接收到起爆验证命令和起爆口令，中央处理控制模块401把起爆口令发送给起爆安全验证控制模块405的锁存器，然后发送控制信号给存储器模块404，要求存储器模块把起爆口令传输给起爆安全验证控制模块405的数据比较器，然后在中央处理控制模块401的控制下起爆安全验证控制模块405的数据比较器对锁存器和存储器模块的数据进行比较，看是否一致，如果一致通过验证，中央处理控制模块401控制存储器模块的置位起爆验证标志位有效，数码电子雷管芯片在获得起爆口令的情况下就可以控制发火回路进行点火起爆；如果验证不通过，中央处理控制模块401则给起爆器反馈起爆口令错误信息。

因此，要想起爆数码电子雷管，必须获得安全监管系统授权的起爆口令；没有经过合法授权，即使持有起爆器，也不能对数码雷管进行起爆。

如图7所示，为安全阈值电压检测模块408的模块组成图。所述安全阈值电压检测电路单元408包含电压采集逻辑电路、参考电压电路、比较器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

所述安全阈值电压检测电路单元408主要监测起爆电容的电压值，特别是系统在对数码电子雷管芯片进行在线测试时，如果超出安全阈值(比如阈值一般为3伏)及时反馈给中央处理模块401，以便确认是否工作正常，如果在非正常接收命令对起爆电容进行充电的情况下，起爆电容的电源值超出安全阈值，那么中央处理模块401控制充电/放电模块对起爆电容进行放电操作，并把错误信息上传给起爆器或者编程器，这样很好地保证了在芯片工作中，如果出现异常情况，电压超过安全阈值即达到桥丝发火的最小冲能，雷管的工作也是安全的，提高了芯片及系统的安全可靠性。

如图8所示，为外部时钟电路模块413的具体结构图。所述外部时钟电路模块413包含一个石英晶体、两个电容，一般采用数量级是皮法级的电容。所述石英晶体的两端分别与所述两个电容的一端相连，所述两个电容的另一端接地，所述石英晶体的两端构成一套外部时钟管脚。

与一般内部的RC时钟电路相比，采用外部晶体，可以使得雷管芯片的系统时钟精度很高，从整体上提高了系统的延时精度。

如图9所示，为自适应桥丝检测控制电路411的组成模块图。所述自适应桥丝检测控制电路411包含发火电压采集电路、自适应参考电压、比较器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

中央处理控制模块401发送控制信号给自适应桥丝检测控制电路411和发火控制模块406，使发火回路形成闭合回路，自适应桥丝检测控制电路411的发火电压采集电路采集其电压值，然后与自适应参考电压进行比较，通过比较器输出结果，在中央处理控制模块的控制下，参考电压值呈线性变化，在变化过程中，比较器输出会发生高低电平翻转，从而获得翻转时的发火电压采集值，从而计算出回路中等效电阻，这样与发火回路设计的典型值进行比较，然后在控制自适应桥丝检测控制电路411对回路电阻进行补偿，从而提供数码电阻雷管的一致性。

如图10所示，为自适应时间精度控制电路412的组成模块图。所述自适应时间精度控制电路412包含自适应补偿计数器、定时器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

中央处理控制模块401控制自适应时间精度控制电路412的逻辑控制开关，并把自动补偿的数值传输到其自适应补偿计数器中，在延迟补偿时，定时器从自适应补偿计数器获得定时初始计数，然后进行减数计数到0，从而实现时间的自动补偿。

通过采用所述自适应桥丝检测控制电路411、所述自适应时间精度控制电路412，补偿起爆时间差，解决了由于桥丝组件本身电阻的差异性、生产焊接的差异性，导致不同雷管之间即使设置相同的延时时间，但是由于发火回路中阻值不一样，(比如桥丝电子典型值为5欧姆，整个回路值为8欧姆，但是由于焊接和桥丝长度不一致造成发火回路电阻值为9欧姆)其起爆也会产生起爆延时差，提高整个系统的爆破准确性，提高了芯片的延时精度和一致性。

如图11所示，为功能状态检测模块的模块组成图。所述功能状态检测模块包括充电检测电路单元、放电检测电路单元、发火检测电路单元。具体连接关系和控制过程见图12、图13、图14。

如图12所示，为充电检测电路单元201的组成模块图。所述充电检测电路单元201包含充放电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

中央处理控制模块401发出控制信号给充电/放电模块410，使充电/放电模块410和储能模块302构成充电回路进行充电，然后中央处理控制模块401发出控制信号给充电检测电路单元201采集充电回路的电压，并接入比较器，然后与预设计的电压进行比较，其输出结果回传给中央处理控制模块401，在充电过程中，随着充电回路的电压升高，其正常情况下会发生结果翻转，从而说明充电回路正常，否则在一定时间内其输出结果没有变化说明充电回路不导通或者储能模块出现故障等问题，这样中央处理控制模块401把此信息回传给起爆器或者编程器，说明数码电子雷管有故障。

通过采用所述充放电检测电路单元在线检测充电回路的通断，并且能进一步检测外部储能电路的差异性，提高了芯片运行的可靠性。

如图13所示，为放电检测电路单元202的组成模块图。所述放电检测电路单元202包含充放电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关。所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

中央处理控制模块401发出控制信号给充电/放电模块410，使充电/放电模块410和储能模块302构成放电回路进行放电操作，然后中央处理控制模块401发出控制信号给放电检测电路单元201采集放电回路的电压，并接入比较器，然后与预设计的电压进行比较，其输出结果回传给中央处理控制模块401，在放电过程中，随着放电回路的电压的降低，其正常情况下会发生结果翻转，从而说明放电回路正常，否则在一定时间内其输出结果没有变化说明放电回路不导通或者储能模块出现故障等问题，这样中央处理控制模块401把此信息回传给起爆器或者编程器，说明数码电子雷管有故障，从而提高了芯片运行的可靠性。

如图14所示，为发火检测电路单元203的组成模块图。所述发火检测电路单元203包含电阻、反相器、逻辑控制开关，所述电阻的阻值一般不小于10千欧姆，所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

中央处理控制模块401发出控制信号给发火检测电路单元203，使其逻辑开关导通，实现发火回路导通进行放电，由于发火检测电路单元203的电阻值足够大，所以放电电流很小，非常安全的不足以使桥丝点火起爆，但是正常情况下，这样能形成一个放电回路，并且通过反向器采集放电电压并把输出结果输出给中央处理控制模块401，随着放电过程的继续，正常情况下反相器的输出结果会发生翻转，这样说明发火回路，特别是数码电子雷管芯片外部的发火回路连接正常；否则如果在一定时间范围内不发生翻转，说明发火回路不导通，比如说桥丝断裂，或者焊接不好，这样中央处理控制模块401把此信息回传给起爆器或者编程器，说明数码电子雷管有故障。

通过采用所述发火检测电路单元检测桥丝的通断，提高了发火的可靠性，并且便于爆破系统的在线检测，降低了哑炮产生的可能性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (20)

1.一种数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述数码电子雷管控制芯片包括中央处理控制模块、通信接口模块、时钟电路模块、存储器模块、起爆安全验证控制模块、发火控制模块、功能状态检测模块、安全阈值电压检测模块、电源模块、充电/放电模块；

所述通信接口模块一端连接雷管脚线和电源模块，另一端连接中央处理控制模块，实现起爆器/编程器与芯片内部控制的数据通信；

所述电源模块一端与雷管脚线相连，一端与中央处理控制模块相连、一端与充电/放电模块相连，此外，电源模块与芯片内部所有需要供电的模块相连，电源模块实现整流、电源管理功能，为芯片工作提供供电支持；

所述充电/放电模块一端与电源模块相连，一端与中央处理控制模块连接，一端与芯片外部的储能模块相连，充电/放电模块受中央处理模块控制对芯片外的储能模块进行充电和放电工作；

所述中央处理控制模块与通信接口模块、时钟电路模块、存储器模块、起爆安全验证控制模块、发火控制模块、功能状态检测模块、安全阈值电压检测模块、电源模块、充电/放电模块相连，控制整个芯片的运行工作；

其特征在于：

所述芯片还包括起爆安全验证控制模块，所述起爆安全验证控制模块一端与中央处理控制模块相连，另一端与存储器模块相连；起爆安全验证控制模块通过通信接口模块、中央处理控制模块接收来自起爆器的起爆验证口令，实现与存储器模块存储的起爆口令进行验证操作，决定是否可以授权起爆执行操作；

所述芯片还包括安全阈值电压检测模块，所述安全阈值电压检测模块一端与中央处理控制模块相连，一端与充电/放电模块相连；安全阈值电压检测模块完成对外部储能模块的电压检测，并监测是否超过安全阈值，并把相关状态反馈给中央处理控制模块；

所述芯片还包括功能状态检测模块，所述功能状态检测模块一端与中央处理控制模块相连，一端与充电/放电模块相连，一端与发火控制模块相连；在中央处理控制模块的控制下，功能状态检测模块完成对充电回路、放电回路、发火回路进行检测。

2.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述起爆安全验证控制模块包含数据锁存器、数据比较器、逻辑控制开关。

3.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述安全阈值电压检测模块包含电压采集逻辑电路、参考电压电路、比较器、逻辑控制开关。

4.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述功能状态检测模块包括充电检测电路单元、放电检测电路单元、发火检测电路单元。

5.根据权利要求4所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述充电检测电路单元包含充电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关。

6.根据权利要求4所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述放电检测电路单元包含放电电压采集电路、比较器、逻辑控制开关。

7.根据权利要求4所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述发火检测电路单元包含电阻、反相器、逻辑控制开关。

8.根据权利要求7所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述电阻的阻值不小于10千欧姆。

9.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述电源模块包括整流电桥电路单元、电源管理电路单元。

10.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述充电/放电模块包括充电电路单元、充电控制电路单元、放电电路单元、放电控制电路单元。

11.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述数码电子雷管控制芯片其内部时钟电路模块，可以被外部时钟电路模块替换。

12.根据权利要求11所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述外部时钟电路模块包含一个石英晶体、两个电容，所述石英晶体的两端分别与所述两个电容的一端相连，所述两个电容的另一端接地，所述石英晶体的两端构成一套外部时钟管脚。

13.根据权利要求12所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述两个电容的数量级是皮法级。

14.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述数码电子雷管控制芯片可以是内置时钟电路模块和外置时钟电路模块组合使用。

15.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述存储器模块里存储有唯一只可读取的芯片身份识别码。

16.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述数码电子雷管控制芯片还包括自适应桥丝检测控制电路。

17.根据权利要求16所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述自适应桥丝检测控制电路包含发火电压采集电路、自适应参考电压、比较器、逻辑控制开关。

18.根据权利要求1所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述数码电子雷管控制芯片还包括自适应时间精度控制电路。

19.根据权利要求18所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述自适应时间精度控制电路包含自适应补偿计数器、定时器、逻辑控制开关。

20.根据权利要求2、3、5、6、7、17、19中任何一个所述的数码电子雷管控制芯片，其特征在于：

所述逻辑控制开关由NMOS、PMOS、CMOS、双极性晶体管、晶闸管中的一个或多个组成。

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