CN101788846B - 智能型定时开关机控制装置 - Google Patents

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Abstract

智能型定时开关机控制装置，包括：CPU 1、实时时钟(RTC)模块2、上电锁存模块3和电源控制模块4，CPU 1对实时时钟(RTC)模块2进行参数设置并读取其工作状态，实时时钟(RTC)模块2根据CPU 1的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，该状态指示信号经过上电锁存模块3后控制电源控制模块4开启或切断系统电源，从而完成系统的定时开机和定时关机功能；该装置可以实现间隔时间的定时开关机、实时点时间的定时开关机以及两种方式混和的定时开关机，且时间间隔和时间点均可设置，精度可精确到秒，在2.5G/3G/3.5G无线数据监控行业有着极其重要的应用。

Description

智能型定时开关机控制装置
技术领域
本发明涉及一种开关机控制装置，尤其涉及一种智能型的定时开关机装置，该装置适用于无线数据监控等行业。
背景技术
在2.5G/3G/3.5G无线数据监控行业(如气象监控，煤矿监控，自来水管网监控，山洪预警等)，无线通信设备(如无线数据终端，无线路由器等)通常都被应用在无人职守的环境中，在这些应用环境中通常都没有市电，无线通信设备通常都采用蓄电池或太阳能电池进行供电，同时这种应用也不要求无线通信设备实时处于通信状态。为了使蓄电池能工作更长时间，或者不需要采用更大容量的太阳能电池，这种应用方式就要求无线通信设备在不需要通信时功耗很低。传统的办法就是让无线通信设备在不需要通信时处于待机状态以降低功耗，但此时设备仍然处于工作状态，仍然还有很大的功耗，故无法满足应用需求。
在某些行业，要求无线通信设备严格按照规定的时间进行通信。传统的办法是采用CPU内部定时器进行定时。这种定时方式受CPU程序流程影响很大，定时时间不精确，同时定时方式也不灵活，如无法产生实时点时间定时等。
发明内容
本发明的目的在于解决以上问题，提供一种智能型定时开关机装置，可控制无线通信设备在不需要通信时处于关机状态，此时设备功耗几乎降为零，当需要通信的时间到达时，可以实现自动开机，当通信结束时间到达时，实现自动关机，同时，定时开机和定时关机的时间可设，且时间精确到秒。
为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
智能型定时开关机控制装置，包括相互连接配合的CPU1 1、实时时钟(RTC)模块2、上电锁存模块3和电源控制模块4；其中，CPU1连接实时时钟(RTC)模块2进行参数设置并读取其工作状态，实时时钟(RTC)模块2连接CPU 1并根据CPU 1的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，上电锁存模块3连接实时时钟(RTC)模块2接收其信息并传送给电源控制模块4，电源控制模块4连接上电锁存模块3接收开启或切断系统电源指令完成系统的定时开机和定时关机。
所述的CPU 1通过I2C接口和实时时钟(RTC)模块2进行连接通信，且CPU 1连接系统电源由其供电。
所述的实时时钟(RTC)模块2连接独立的电池供电；实时时钟(RTC)模块(2)同时连接CPU的I2C接口和为“开机”或“关机”的信号接口的状态指示信号接口。
所述的上电锁存模块3包括隔离二极管、RC电路和放电二极管。
所述的电源控制模块4采用MOS管U9作为开关，U9的输入端为外加电源VIN，输出端为系统电源VCC33；Q7、Q9和R2组成控制电路，Q7是内置两个10K欧偏置电阻的NPN型三极管，Q9是内置两个10K欧偏置电阻的PNP型三极管，R2是阻值为10K欧的电阻；三极管Q7的基极(第1脚)连接上电锁存模块(3)的输出端，三极管Q7的集电极(第3脚)控制三极管Q9的基极(第1脚)，而三极管Q9的集电极(第3脚)控制MOS管U9的G端；电阻R2作为MOS管U9的G端下拉电阻；当三极管Q7的基极(第1脚)为高电平时，Q7导通，此时Q7的集电极(第3脚)和Q9的基极(第1脚)为低电平，从而Q9导通，此时Q9的集电极(第3脚)和U9的G端为高电平，U9不导通，VCC33被切断；当Q7的基极(第1脚)为低电平时，Q7不导通，此时Q7的集电极(第3脚)和Q9的基极(第1脚)相当于悬空状态，从而Q9不导通；而U9的G端连接有下拉电阻R2，所以U9的G端为低电平，U9导通，VCC33被开启。
采用上述技术方案，本发明可控制无线通信设备在不需要通信时处于关机状态，此时设备功耗几乎降为零。当需要通信的时间到达时，可以实现自动开机。当通信结束时间到达时，实现自动关机。同时，定时开机和定时关机的时间可设，且时间精确到秒。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路连接关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施对本发明进一步详述。
如图1、图2所示，智能型定时开关机装置的主要功能是通过对系统电源的精确定时控制，以实现定时开关机功能。该装置主要包括：CPU 1、实时时钟(RTC)模块2、上电锁存模块3和电源控制模块4。工作原理为：CPU 1对实时时钟(RTC)模块2进行参数设置并读取其工作状态，实时时钟(RTC)模块2根据CPU 1的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，该状态指示信号经过上电锁存模块3后控制电源控制模块4开启或切断系统电源，从而完成系统的定时开机和定时关机功能。该装置可以实现间隔时间的定时开关机、实时点时间的定时开关机以及两种方式混和的定时开关机，且时间间隔和时间点均可设置，精度可精确到秒。智能型定时开关机装置在2.5G/3G/3.5G无线数据监控行业有着极其重要的应用，可最大限度节省通信流量，降低功耗，也可以满足某些行业需要精确定时通信的要求。
CPU 1：CPU 1和实时时钟(RTC)模块2之间通过I2C接口通信，CPU 1由系统电源VCC33供电。CPU 1每次启动时，先设置实时时钟(RTC)模块2输出“开机”的状态指示信号，即完成系统开机“自保”。CPU 1接收并保存用户设置的参数，包括：是否开启定时开关机功能、定时开机和定时关机的时间间隔和时间点等参数。同时，CPU1根据用户设置的参数完成对实时时钟(RTC)模块2定时时间、定时使能以及状态指示信号的设置，并读取其时间、输出状态等工作参数。
实时时钟(RTC)模块2：实时时钟(RTC)模块2通过I2C接口和CPU 1通信，通过管脚3产生状态指示信号给上电锁存模块3。该模块由独立的电池J7供电以确保其时间的准确性。实时时钟(RTC)模块2的主要功能是实现精确的定时，包括间隔时间和实时点时间的定时，定时时间精确到秒。实时时钟(RTC)模块2根据CPU 1的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，该状态指示信号经过上电锁存模块3后控制电源控制模块4开启或切断系统电源，从而完成系统的定时开机和定时关机功能。流程如下：当定时没有使能即没有开启定时开关机功能时，实时时钟(RTC)模块2一直输出“开机”的状态指示信号，此时系统一直处于开机状态。当定时使能，且开启的定时功能是定时开机功能时，若定时时间未到，实时时钟(RTC)模块2则一直输出“关机”的状态指示信号，此时系统处于关机状态。若定时时间到，实时时钟(RTC)模块2则输出“开机”的状态指示信号，此时系统进入开机状态。当系统开机后，CPU 1设置实时时钟(RTC)模块2开启定时关机的功能，并实时读取实时时钟(RTC)模块2的定时时间，当定时时间结束后，CPU 1设置实时时钟(RTC)模块2输出“关机”的状态指示信号并重新开启定时开机的功能，此时系统重新进入关机状态，实时时钟(RTC)模块2则重新进入定时开机模式。这样，就完成了一次完整的定时开机和定时关机的工作流程。
上电锁存模块3：上电锁存模块3同时连接实时时钟(RTC)模块2和电源控制模块4。上电锁存模块3由隔离二极管D3、RC电路(R69和E2组成RC电路)和放电二极管D1组成。当外加电源VIN上电时，利用RC电路的充电过程将输给电源控制模块4的信号锁存为低电平并维持一段时间，时间长短可由R69和E2的参数进行调节，但这段时间要确保CPU 1完成初始化，并设置实时时钟(RTC)模块2输出低电平的“开机”状态指示信号，此时上电锁存模块3输出的信号一直处于低电平，即CPU完成系统开机“自保”。此后，上电锁存模块3输出的信号由实时时钟(RTC)模块2的状态指示信号决定，当状态指示信号为高电平时，隔离二级管D3不导通，此时上电锁存模块3输出高电平；当状态指示信号为低电平时，隔离二级管D3导通，此时上电锁存模块3输出低电平。放电二极管D1的主要功能是当外加电源VIN下电时快速将E2上的电压放电。
电源控制模块4：电源控制模块4连接上电锁存模块3。电源控制模块4的主要功能是根据上电锁存模块3输出的“开机”或“关机”信号开启或切断系统电源，从而完成系统的开机或关机功能。电源控制模块4采用MOS管U9作为开关，U9的输入端为外加电源VIN，输出端为系统电源VCC33。Q7、Q9和R2组成控制电路，当Q7的第1脚为高电平时，Q7和Q9导通，U9的G端为高电平，U9不导通，VCC33被切断。当Q7的第1脚为低电平时，Q7和Q9不导通，U9的G端为低电平，U9导通，VCC33被开启。
工作流程如下：
CPU 1对实时时钟(RTC)模块2进行参数设置并读取其工作状态，实时时钟(RTC)模块2根据CPU 1的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，该状态指示信号经过上电锁存模块3后控制电源控制模块4开启或切断系统电源，从而完成系统的定时开机和定时关机功能。
为了实现对系统进行配置，上电锁存模块3在每次外加电源上电时，能够将实时时钟(RTC)模块2的状态指示信号锁存为“开机”信号并维持足够长的一段时间，即保证系统开机并维持足够长的一段时间，这段时间保证CPU 1能够完成初始化，并设置实时时钟(RTC)模块2输出“开机”的状态指示信号，即完成系统开机“自保”。此后，上电锁存模块3对实时时钟(RTC)模块2的状态指示信号不再产生任何影响。当CPU 1完成接收并保存用户的设置后，CPU 1设置实时时钟(RTC)模块2进入正常的定时工作状态，此时系统的状态由实时时钟(RTC)模块2的状态指示信号决定。这样就能保证用户在任何时候通过对外加电源进行重新上电来完成对系统的设置，且不会影响正常的定时开关机工作。
本发明可控制无线通信设备在不需要通信时处于关机状态，此时设备功耗几乎降为零。当需要通信的时间到达时，可以实现自动开机。当通信结束时间到达时，实现自动关机。同时，定时开机和定时关机的时间可设，且时间精确到秒。

Claims (5)

1.智能型定时开关机控制装置，其特征在于：包括相互连接配合的CPU(1)、实时时钟(RTC)模块(2)、上电锁存模块(3)和电源控制模块(4)；其中，CPU(1)连接实时时钟(RTC)模块(2)进行参数设置并读取其工作状态，实时时钟(RTC)模块(2)连接CPU(1)并根据CPU(1)的设置进入相应的定时工作模式，并在不同的工作状态下输出相应的“开机”或“关机”状态指示信号，上电锁存模块(3)连接实时时钟(RTC)模块(2)接收其信息并传送给电源控制模块(4)，电源控制模块(4)连接上电锁存模块(3)接收开启或切断系统电源指令完成系统的定时开机和定时关机。
2.如权利要求1所述的智能型定时开关机控制装置，其特征在于：所述的CPU(1)通过 I2C接口和实时时钟(RTC)模块(2)进行连接通信，且CPU(1)连接系统电源由其供电。
3.如权利要求1所述的智能型定时开关机控制装置，其特征在于：所述的实时时钟(RTC)模块(2)连接独立的电池供电；实时时钟(RTC)模块(2)同时连接CPU的I2C接口和为“开机”或“关机”的信号接口的状态指示信号接口。
4.如权利要求1所述的智能型定时开关机控制装置，其特征在于：所述的上电锁存模块(3)包括隔离二极管、RC电路和放电二极管。
5.如权利要求1所述的智能型定时开关机控制装置，其特征在于：所述的电源控制模块(4)采用MOS管U9作为开关，U9的输入端为外加电源VIN，输出端为系统电源VCC33；Q7、Q9和R2组成控制电 路，Q7是内置两个10K欧偏置电阻的NPN型三极管，Q9是内置两个10K欧偏置电阻的PNP型三极管，R2是阻值为10K欧的电阻；三极管Q7的基极(第1脚)连接上电锁存模块(3)的输出端，三极管Q7的集电极(第3脚)控制三极管Q9的基极(第1脚)，而三极管Q9的集电极(第3脚)控制MOS管U9的G端；电阻R2作为MOS管U9的G端下拉电阻；当三极管Q7的基极(第1脚)为高电平时，Q7导通，此时Q7的集电极(第3脚)和Q9的基极(第1脚)为低电平，从而Q9导通，此时Q9的集电极(第3脚)和U9的G端为高电平，U9不导通，VCC33被切断；当Q7的基极(第1脚)为低电平时，Q7不导通，此时Q7的集电极(第3脚)和Q9的基极(第1脚)相当于悬空状态，从而Q9不导通；而U9的G端连接有下拉电阻R2，所以U9的G端为低电平，U9导通，VCC33被开启。 
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