CN102647172A - 一种多态开关的控制装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多态开关的控制装置、方法和系统，其中所述控制装置包括开关以及与所述开关相连的控制单元，所述控制单元包括分别与所述开关相连的开关次数计数器和超时定时器，还包括接收所述超时定时器输出信号并以所述开关的开关次数为输入信号的锁存器；当所述开关的开关动作间隔时间大于所述超时定时器的设定时间时，所述超时定时器向所述锁存器发出锁存信号，所述锁存器将所述开关的开关次数与所述锁存器的输出端相对应。当操作者在设定的间隔时间内反复操作开关时，记录其开关次数，并在其停止操作达到设定的间隔时间后，直接在开关次数所对应的输出引线上输出信号。从而达到了利用一个普通开关，按需开关指定设备的目的。

Description

一种多态开关的控制装置、方法和系统

技术领域

本发明涉及一种开关控制装置、控制方法和控制系统，特别是涉及一种多态开关的控制装置、方法和系统。

背景技术

顾名思义，现有的“开关”因其绝大多数只有两个状态的“开”与“关”而得名。此外，在目前的现有技术当中，也能看到通过一个普通开关实现多通道输出控制的“电子开关”。其原理是，在开关后级增加一个电子计数器，通过记录开关的动作次数，将其作为电子计数器的计数脉冲，并将计数器的不同计数值与不同的输出引线相关联，来驱动后级的相关装置，从而达到用一个开关来控制多个输出的目的。

由于上述“电子开关”是采用顺序递增的计数方式，达到用一个开关控制多个输出的目的。但是，当希望某条引线输出有效信号前，必须使其前的所有引线依次产生输出。这样便无可避免地导致了各引线所连接设备均被不必要地依次启动一次(尽管操作者无意让其启动)。这一技术缺陷，在现有电子开关上是无可避免的。同时，上述的开关也无法作到控制多个引线产生任意输出组合的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种结构简单、控制精准、操作方便的多态开关的控制装置、方法和系统。

为实现上述目的，本发明多态开关的控制装置采取以下设计方案：

一种多态开关控制装置，包括开关以及与所述开关相连的控制单元，所述控制单元包括分别与所述开关相连的开关次数计数器和超时定时器，还包括接收所述超时定时器输出信号并以所述开关的开关次数为输入信号的锁存器；当所述开关的开关动作间隔时间大于所述超时定时器的设定时间时，所述超时定时器向所述锁存器发出锁存信号，所述锁存器将所述开关的开关次数与所述锁存器的输出端相对应。

优选地，所述锁存器设有多个输出端，且所述开关次数的设定数值大于或等于所述输出端的个数。

优选地，所述超时定时器还与所述开关次数计数器相连接。

更优选地，当所述间隔时间大于超时定时器的设定时间时，所述超时定时器还向所述开关次数计数器发出计数复位信号。

更进一步，所述锁存器中还设有与所述开关次数计数器进制相同的译码器。

本发明的另一目的为提供一种多态开关控制方法，所述方法包括如下步骤：通过控制单元对开关的连续开关动作进行识别，并在所述连续开关动作的间隔时间大于所述控制单元的设定时间时，将所述开关的开关次数与所述控制单元的输出端相对应。

优选地，所述方法还包括如下步骤：利用控制单元的超时定时器判断所述连续开关动作的间隔时间是否大于所述超时定时器的设定时间；当所述开关的开关动作间隔时间大于所述超时定时器的设定时间时，所述超时定时器向控制单元的锁存器发出锁存信号，所述锁存器将所述开关的开关次数与所述锁存器的输出端Y_X相对应。

进一步优选地，当所述间隔时间大于超时定时器的设定时间时，所述超时定时器还向所述开关次数计数器发出计数复位信号。

本发明的又一目的为提供一种多态开关控制系统，包括以开关的开关动作为输入信号的开关动作判断模块、与所述开关动作判断模块相连的动作超时判断模块以及与所述动作超时判断模块相连的结果输出模块，所述的开关动作判断模块与所述开关之间还设有超时定时器复位模块，并且在所述的开关动作判断模块中还包括计数模块。

优选地，所述结果输出模块还与所述超时定时器复位模块相连接。

本发明的优点是：当开关在常规状态下进行开关时，其表现与作用就是标准的开关；而当操作者在设定的间隔时间内反复操作开关时，本发明记录其开关次数，并在其停止操作达到设定的间隔时间后，直接在开关次数所对应的输出引线上输出信号。从而达到了利用一个普通开关，按需开关指定设备的目的，而无需顺序开关其前的所有设备的问题。

附图说明

图1为本发明控制装置的结构示意图；

图2为本发明控制系统的框图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，其中示出本发明一种多态开关的控制装置的优选实施例，包括开关4以及与所述开关4相连的控制单元10，其中本发明所述的开关4可以为现有市场销售的各种普通开关结构，所述控制单元10包括分别与所述开关4相连的开关次数计数器1和超时定时器3，还包括接收所述超时定时器3输出信号并以所述开关4的开关次数为输入信号的锁存器2，优选地，所述锁存器2设有多个输出端，且所述开关次数N_i的设定数值大于或等于所述输出端Y_X的个数；当所述开关4的开关动作间隔时间T大于所述超时定时器3的设定时间t时，所述超时定时器3向所述锁存器2发出锁存信号，所述锁存器2将所述开关4的开关次数N_i与所述锁存器2的输出端Y_X相对应。

优选地，所述超时定时器3还与所述开关次数计数器1相连接。当所述间隔时间T大于超时定时器3的设定时间t时，所述超时定时器3还向所述开关次数计数器1发出计数复位信号。

具体地，本发明的控制单元10通过开关次数计数器1接收开关4的开关信号作为计数脉冲实现计数。每当计数脉冲出现一次，开关次数计数器1的计数值自动加一。此时与该计数值相对应的输出端(Y0-Yn中的一条，所述的输出端可以为输出引脚等结构)有效(例如，此前Yi引脚有效，开关动作一次后，引脚Yi+1有效。以此类推)；同时，开关4的开关动作，还作为超时定时器3的复位信号，引入到超时定时器3的复位引脚。即，每进行一次开关动作，除了向开关次数计数器1发送计数脉冲，实现计数操作的同时，还会强制超时定时器3复位(归零)，使其重新开始新一轮定时(例如重新进行2秒定时)。

这样在开关反复动作的过程中，由于超时定时器3始终没有达到所设定的超时(例如，2秒)定时时间。因此，超时定时器3的输出始终处于无效状态。锁存器2由于没有得到来自超时定时器3的有效锁存信号，因此不进行输出锁存操作，从而避免了不需要输出的通道产生输出的问题。而当开关动作结束，开关动作间隔时间T超过超时定时器3的设定时间t(例如，2秒)时，超时定时器3便会产生有效输出。该输出信号作为锁存器2的锁存信号，将超时定时器3超时前开关次数计数器1的有效输出引脚的输出信号锁存到锁存器2所对应的输出端。实现了用开关次数指定对应输出端输出信号的目的，避免了其前各次开关操作中所形成的无效输出。

进一步，在本发明中，开关次数计数器1采用移位寄存器实现，因此，每接收到一个计数脉冲，开关次数计数器1的输出引脚中有唯一一条输出引脚与之对应。

上述计数脉冲在触发开关次数计数器1的同时，还作为操作超时定时器3的复位信号。每一次开关动作，均会将超时定时器3复位，这样，在反复开关的过程中，只要开关的动作间隔没有超出超时定时器3的设定时间t，超时定时器3就不会输出有效信号。由于没有输出信号，其控制的锁存器2就不会锁存新的计数器输出信号到自己的输出端。当且仅当，开关的操作间隔时间T超过了超时定时器3的设定时间t时，超时定时器3才会产生输出。该输出作为锁存器2的锁存信号，将计数器的最后状态数据锁存并输出。该输出以锁存器2的输出引脚的形式去控制后续被控设备，就实现了利用普通开关任意控制一组设备中的某一个，而不会导致不需控制的相关设备随之动作。

此外，本发明开关次数计数器1的计数电路可以采用各种进制(例如：二进制、八进制等)计数器，将开关信号作为计数脉冲输入电路。每一次开关动作，都会使计数器执行“加一”操作。以4位二进制计数器为例，当开关不断动作时，其输出Y0-Y3引脚将从0000、0001、0010不断增加，最大直到1111。

超时定时器3可采用模拟时钟电路(如：RC充放式电定时电路，或555专用时钟电路)，或数字定时电路构成。其定时时长，即“超时”时间，可根据实际操作中的习惯设置。一般可设置为2秒左右即可，当然也可以根据实际需要，设定为大于或者小于2秒的时间，甚至更长的时间。该超时定时器3接受开关4的开关动作信号，作为复位(清空)信号。这样，每次开关动作都会将定时器清零。只要开关动作的间隔时间T不超过定时器的设计时间t，超时定时器3就不会产生“超时输出”。一旦开关动作停止，并超出了超时定时器3的设定时间t后，便将产生“超时输出”信号。其作为锁存信号，连接到锁存端。

本发明在所述锁存器2中还设有与所述开关次数计数器1进制相同的译码器(例如，采用5416，4-16线译码器)，其将开关次数计数器1输出的数值转换为一条信号线的引脚输出(例如：开关次数计数器1的输出为0011，则译码器输出引脚Y3输出有效，其它输出无效)。在本发明中，译码器输入到输出的转换是受锁存引脚控制的。由于该引脚连接到超时的输出端上，因此，当超时定时器3产生超时输出时，译码器的输入被锁存到输出端。在没有“超时输出”的情况下，无论译码器的输入端如何变化，其输出端都不会锁存其输入信号。

根据本发明以上的描述不难看出：开关4反复动作，形成了开关次数计数器1的计数操作，开关次数计数器1的输出连接到带译码器的锁存器2的输入端Y_X上。该锁存器当且仅当其“锁存”信号有效时，才会将输入信号锁存并译码到输出端输出。因此，本发明的控制装置中，只有在开关4的动作间隔时间T超出设定时间t后，才会通过“超时输出”实现“锁存”操作。也只有这个时刻，才会在Y0-Yn形成真正的输出，从而达到多态开关控制的效果。

实施例2：

同样，参见图1，本发明的另一目的在于提供一种多态开关控制方法，在本发明方法中，通过控制单元10对开关4的连续开关动作进行识别，并在所述连续开关动作的间隔时间T大于所述控制单元10的设定时间t时，将所述开关4的开关次数N_i与所述控制单元10的输出端Y_X相对应。

进一步，本发明的控制方法还包括如下步骤：利用控制单元10的超时定时器3判断所述连续开关动作的间隔时间T是否大于所述超时定时器3的设定时间t；当所述开关4的开关动作间隔时间T大于所述超时定时器3的设定时间t时，所述超时定时器3向控制单元10的锁存器2发出锁存信号，所述锁存器2将所述开关4的开关次数N_i与所述锁存器2的输出端Y_X相对应。

优选地，当所述间隔时间T大于超时定时器3的设定时间t时，所述超时定时器3还向所述开关次数计数器1发出计数复位信号。

本发明方法，解决了现有技术方案中无法避免的无关设备的连带动作问题。例如，采用本发明的方法来控制多个灯光时，现有的技术在利用一个开关控制多盏灯光时，如果本次想点亮的是第三盏灯光。在操作时，必须要先点亮第一个，再点亮第二个，然后才能点亮第三个目标灯光。而本发明方法，在需要点亮第三盏灯时，只需要连续开关灯光开关三次，即N_i＝3，每次开关操作的间隔时间T(例如1秒左右)不超过设定时间t(例如2秒，在本实施例中，将超时定时器3的设定时间t数值设置为2秒)，就不会存在必须顺序点亮目标灯光前所有灯光的问题，而只点亮了第三盏灯，即Y_X＝3。本发明的控制方法不仅控制更精准，同时也避免了不必要的设备动作，减少了开关给设备带来的寿命减损。特别是对于现有方法无法避免的“顺序点亮”现象无法接受的设备控制场合，本方法为其提供了彻底解决之道。

需要说明的是，本发明方法可以采用实施例1中的各种装置或者结构或者单元进行相应的步骤，在此不再逐一赘述。

实施例3：

本发明的又一目的为提供一种多态开关控制系统，包括以开关4的开关动作为输入信号的开关动作判断模块40、与所述开关动作判断模块40相连的动作超时判断模块30以及与所述动作超时判断模块30相连的结果输出模块50，所述的开关动作判断模块40与所述开关4之间还设有超时定时器复位模块31，并且在所述的开关动作判断模块40中还包括计数模块11。其中，所述结果输出模块50还与所述超时定时器复位模块31相连接。

在本实施例中，可以采用中央处理器(CPU)，并通过开关动作判断模块40对开关4的连续开关动作进行识别。在所述动作超时判断模块30中，当所述连续开关动作的间隔时间T大于所述中央处理器的设定时间t时，动作超时判断模块30将所述开关4的开关次数N_i与输出端Y_X相对应，并在结果输出模块50中输出相应的控制结果。

具体地，本发明的控制系统通过超时定时器复位模块31接收开关4的开关信号，并通过计数模块11对开关次数进行计数，没开关一次，计数模块11的计数值自动加一。此时与该计数值相对应的输出端(Y_X中的一条，所述的输出端可以为输出引脚等结构)有效；同时，开关4的开关动作，还作为超时定时器复位模块31的复位信号。即，每进行一次开关动作，除了向计数模块11发送计数信号，实现计数操作的同时，还会强制超时定时器复位模块31进行复位(归零)，使其重新开始新一轮定时(例如重新进行2秒定时)。

这样在开关反复动作的过程中，由于超时定时器复位模块31所接收到的开关动作间隔时间T始终没有达到超时的设定时间t(例如，t＝2秒，T＝1秒)。因此，超时定时器复位模块31的输出始终处于无效状态，继续进行开关动作超时判断，从而避免了不需要输出的通道产生输出的问题。而当开关动作结束，开关动作间隔时间T超过了超时定时器复位模块31的设定时间t(例如，t＝2秒，T＝3秒)时，超时定时器复位模块31便会产生有效输出。该输出信号作为中央处理器的锁存信号，将超时定时器复位模块31超时前计数模块11有效输出信号的开关次数N_i与输出端Y_X相对应，并在结果输出模块50中输出相应的控制结果。由此，实现了用开关次数指定对应输出端输出信号的目的，避免了其前各次开关操作中所形成的无效输出。此外，当结果输出模块50输出了有效结果的同时，还向所述的计数模块11发出计数复位(归零)的信号，重新开始新的开关计数。

当然，对于本领域技术人员不难理解，本发明的中央处理器(CPU)也可以采用现有的各种控制机构进行等同替代。

显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种多态开关的控制装置、方法和系统，构成各种类型的多态控制装置或控制方法或控制系统。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种多态开关控制装置，包括开关(4)以及与所述开关(4)相连的控制单元(10)，其特征在于：所述控制单元(10)包括分别与所述开关(4)相连的开关次数计数器(1)和超时定时器(3)，还包括接收所述超时定时器(3)输出信号并以所述开关(4)的开关次数为输入信号的锁存器(2)；当所述开关(4)的开关动作间隔时间(T)大于所述超时定时器(3)的设定时间(t)时，所述超时定时器(3)向所述锁存器(2)发出锁存信号，所述锁存器(2)将所述开关(4)的开关次数(N_i)与所述锁存器(2)的输出端(Y_X)相对应。

2.根据权利要求1所述的多态开关控制装置，其特征在于：所述锁存器(2)设有多个输出端(Y_X)，且所述开关次数(N_i)的设定数值大于或等于所述输出端(Y_X)的个数。

3.根据权利要求1所述的多态开关控制装置，其特征在于：所述超时定时器(3)还与所述开关次数计数器(1)相连接。

4.根据权利要求3所述的多态开关控制装置，其特征在于：当所述间隔时间(T)大于超时定时器(3)的设定时间(t)时，所述超时定时器(3)还向所述开关次数计数器(1)发出计数复位信号。

5.根据权利要求1或2或3所述的多态开关控制装置，其特征在于：所述锁存器(2)中还设有与所述开关次数计数器(1)进制相同的译码器。

6.一种多态开关控制方法，其特征在于：通过控制单元(10)对开关(4)的连续开关动作进行识别，并在所述连续开关动作的间隔时间(T)大于所述控制单元(10)的设定时间(t)时，将所述开关(4)的开关次数(N_i)与所述控制单元(10)的输出端(Y_X)相对应。

7.根据权利要求6所述的多态开关控制方法，其特征在于：还包括如下步骤：

利用控制单元(10)的超时定时器(3)判断所述连续开关动作的间隔时间(T)是否大于所述超时定时器(3)的设定时间(t)；

当所述开关(4)的开关动作间隔时间(T)大于所述超时定时器(3)的设定时间(t)时，所述超时定时器(3)向控制单元(10)的锁存器(2)发出锁存信号，所述锁存器(2)将所述开关(4)的开关次数(N_i)与所述锁存器(2)的输出端Y_X相对应。

8.根据权利要求7所述的多态开关控制方法，其特征在于：当所述间隔时间(T)大于超时定时器(3)的设定时间(t)时，所述超时定时器(3)还向所述开关次数计数器(1)发出计数复位信号。

9.一种多态开关控制系统，其特征在于：包括以开关(4)的开关动作为输入信号的开关动作判断模块(40)、与所述开关动作判断模块(40)相连的动作超时判断模块(30)以及与所述动作超时判断模块(30)相连的结果输出模块(50)，所述的开关动作判断模块(40)与所述开关(4)之间还设有超时定时器复位模块(31)，并且在所述的开关动作判断模块(40)中还包括计数模块(11)。

10.根据权利要求9所述的多态开关控制系统，其特征在于：所述结果输出模块(50)还与所述超时定时器复位模块(31)相连接。

Images