CN103683478A - 单片机用锂电池式短时供电系统及供电的方法 - Google Patents
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Abstract
单片机用锂电池式短时供电系统及供电的方法，涉及单片机供电技术。它是为了解决单片机在外部供电系统不稳定时，导致外加到稳压芯片的电源短时失电，从而使单片机短时断电,而使程序中断,或使单片机复位,导致工作中断的问题。本发明通过A/D接口监测电容的电压UC1，随着这个电压的降低，单片机就提高PWM的占控比D,而使加到后面的第三稳压电源集成电路的电压UC1能够有更长的时间大于第三稳压电源集成电路要求的电压,当外加电压突然下降时，如果失电时间小于加到后面的第三稳压电源集成电路的满足要求的电压时间,就会起到使单片机不失电的作用。本发明适用于单片机供电技术。
Description
技术领域
本发明涉及单片机供电技术。
背景技术
一般情况下,单片机都使用标准化的供电方案:使用稳压芯片供电,单片机具有掉电复位功能。但是，当外部供电系统不稳定时，如供电电缆虚接，所在的局域电源不稳,会导致外加到稳压芯片的电源短时失电，从而使单片机短时断电,而使程序中断,或使单片机复位,导致工作中断。
发明内容
本发明为了解决单片机在外部供电系统不稳定时，导致外加到稳压芯片的电源短时失电，从而使单片机短时断电,而使程序中断,或使单片机复位,导致工作中断的问题，进而提供了单片机用锂电池式短时供电系统及供电的方法。
单片机用锂电池式短时供电系统，它包括第一稳压电源集成电路S1、第二稳压电源集成电路S2、第三稳压电源集成电路S3、第四稳压电源集成电路S4、第五稳压电源集成电路S5、单片机1、锂电池L1、场效应管M、电感线圈L、二极管D2和电容C1；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路S1的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路S1的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路S2的信号输入端和第五稳压电源集成电路S5的信号输入端；
第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的正极同时与锂电池L1的正极和电感线圈L的一端连接，所述电感线圈L的另一端同时连接二极管D2的正极和场效应管M的漏极，二极管D2的负极同时连接第三稳压电源集成电路S3的in端口和电容C1的一端，第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的负极GND4、锂电池L1的负极、场效应管M的源极和电容C1的另一端同时与第三稳压电源集成电路S3的GND4连接，第三稳压电源集成电路S3的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路S4的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路S4的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路S2的电源信号输出端同时连接单片机1的电源信号输入端；单片机1的A/D转换器输入端口连接锂电池L1的正极，单片机1的PWM控制信号输出端口连接场效应管M的栅级；
所述单片机1内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括：
读取装置：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池L1两端的电压UL1；
计算装置：用于根据读取装置输出的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出装置：用于根据计算装置输出的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管M；
判断装置：用于判断是否接收到单片机1停止运行指令，并在判断结果为是时，停止PWM波形输出装置运行，结束供电，判断结果为否时启动读取装置。
单片机用锂电池式短时供电的方法，该方法是基于下述系统实现的：所述系统包括第一稳压电源集成电路S1、第二稳压电源集成电路S2、第三稳压电源集成电路S3、第四稳压电源集成电路S4、第五稳压电源集成电路S5、单片机1、锂电池L1、场效应管M、电感线圈L、二极管D2和电容C1；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路S1的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路S1的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路S2的信号输入端和第五稳压电源集成电路S5的信号输入端；
第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的正极同时与锂电池L1的正极和电感线圈L的一端连接，所述电感线圈L的另一端同时连接二极管D2的正极和场效应管M的漏极，二极管D2的负极同时连接第三稳压电源集成电路S3的in端口和电容C1的一端，第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的负极GND4、锂电池L1的负极、场效应管M的源极和电容C1的另一端同时与第三稳压电源集成电路S3的GND4连接，第三稳压电源集成电路S3的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路S4的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路S4的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路S2的电源信号输出端同时连接单片机1的电源信号输入端；单片机1的A/D转换器输入端口连接锂电池L1的正极，单片机1的PWM控制信号输出端口连接场效应管M的栅级；
所述供电方法是由嵌入在单片机1内的软件实现的，所述供电方法包括以下步骤：
读取步骤：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池L1两端的电压UL1，并在该步骤结束之后执行计算步骤；
计算步骤：用于根据读取步骤获得的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出步骤：用于根据计算步骤获得的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管M；
判断步骤：用于判断是否接收到单片机1停止运行指令，并在判断结果为是时，终止PWM波形输出步骤，结束供电，判断结果为否时返回执行读取步骤。
本发明利用原有的单片机的控制功能再加上可充电的锂电池，有效地防止在单片机外部供电系统不稳定时，单片机仍然能够正常的工作，程序正常运行，不影响工作效率，有效提高了可靠性，同比提高了15%。
附图说明
图1为单片机用锂电池式短时供电系统的整体结构图；
图2为单片机用锂电池式短时供电的方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的单片机用锂电池式短时供电系统，它包括第一稳压电源集成电路S1、第二稳压电源集成电路S2、第三稳压电源集成电路S3、第四稳压电源集成电路S4、第五稳压电源集成电路S5、单片机1、锂电池L1、场效应管M、电感线圈L、二极管D2和电容C1；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路S1的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路S1的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路S2的信号输入端和第五稳压电源集成电路S5的信号输入端；
第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的正极同时与锂电池L1的正极和电感线圈L的一端连接，所述电感线圈L的另一端同时连接二极管D2的正极和场效应管M的漏极，二极管D2的负极同时连接第三稳压电源集成电路S3的in端口和电容C1的一端，第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的负极GND4、锂电池L1的负极、场效应管M的源极和电容C1的另一端同时与第三稳压电源集成电路S3的GND4连接，第三稳压电源集成电路S3的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路S4的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路S4的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路S2的电源信号输出端同时连接单片机1的电源信号输入端；单片机1的A/D转换器输入端口连接锂电池L1的正极，单片机1的PWM控制信号输出端口连接场效应管M的栅级；
所述单片机1内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括：
读取装置：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池L1两端的电压UL1；
计算装置：用于根据读取装置输出的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出装置：用于根据计算装置输出的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管M；
判断装置：用于判断是否接收到单片机1停止运行指令，并在判断结果为是时，停止PWM波形输出装置运行，结束供电，判断结果为否时启动读取装置。
具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一所述的单片机用锂电池式短时供电系统作进一步限定，本实施方式中，所述外加电源的电压大于5V且小于10V。
具体实施方式三：本实施方式对具体实施方式一所述的单片机用锂电池式短时供电系统作进一步限定，本实施方式中，第一稳压电源集成电路S1和第三稳压电源集成电路S3的型号为TPS7350。
具体实施方式四：本实施方式对具体实施方式一所述的单片机用锂电池式短时供电系统作进一步限定，本实施方式中，第二稳压电源集成电路S2和第四稳压电源集成电路S4的型号为TPS7333。
具体实施方式五：本实施方式对具体实施方式一所述的单片机用锂电池式短时供电系统作进一步限定，本实施方式中，第五稳压电源集成电路S5的型号为MAX1551。
具体实施方式六：本实施方式对具体实施方式一所述的单片机用锂电池式短时供电系统作进一步限定，本实施方式中，单片机1的型号为C8051F020。
具体实施方式七：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述的单片机用锂电池式短时供电的方法，该方法是基于下述系统实现的：所述系统包括第一稳压电源集成电路S1、第二稳压电源集成电路S2、第三稳压电源集成电路S3、第四稳压电源集成电路S4、第五稳压电源集成电路S5、单片机1、锂电池L1、场效应管M、电感线圈L、二极管D2和电容C1；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路S1的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路S1的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路S2的信号输入端和第五稳压电源集成电路S5的信号输入端；
第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的正极同时与锂电池L1的正极和电感线圈L的一端连接，所述电感线圈L的另一端同时连接二极管D2的正极和场效应管M的漏极，二极管D2的负极同时连接第三稳压电源集成电路S3的in端口和电容C1的一端，第五稳压电源集成电路S5的电源信号输出端的负极GND4、锂电池L1的负极、场效应管M的源极和电容C1的另一端同时与第三稳压电源集成电路S3的GND4连接，第三稳压电源集成电路S3的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路S4的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路S4的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路S2的电源信号输出端同时连接单片机1的电源信号输入端；单片机1的A/D转换器输入端口连接锂电池L1的正极，单片机1的PWM控制信号输出端口连接场效应管M的栅级；
所述供电的方法是由嵌入在单片机1内的软件实现的，所述供电的方法包括以下步骤：
读取步骤：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池L1两端的电压UL1，并在该步骤结束之后执行计算步骤；
计算步骤：用于根据读取步骤获得的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出步骤：用于根据计算步骤获得的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管M；
判断步骤：用于判断是否接收到单片机1停止运行指令，并在判断结果为是时，终止PWM波形输出步骤，结束供电，判断结果为否时返回执行读取步骤。
本实施方式中，场效应管M在PWM波控制信号的作用下的工作原理为：
场效应管M导通时,锂电池L1上的电压对电感线圈L充电，而当场效应管M关断时,锂电池L1上的电压UL1和电感线圈L上的电能一起给后面的第三稳压电源集成电路S3提供电能,该电能的电压值为电容C1的两端电压UC1。
具体实施方式八：本实施方式对具体实施方式七所述的单片机用锂电池式短时供电的方法作进一步限定，本实施方式中，所述电容C1的电压UC1和锂电池L1的电压UL1之间的关系为：UC1=(1/(1-D))UL1。
Claims (8)
1.单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：它包括第一稳压电源集成电路（S1）、第二稳压电源集成电路（S2）、第三稳压电源集成电路（S3）、第四稳压电源集成电路（S4）、第五稳压电源集成电路（S5）、单片机（1）、锂电池（L1）、场效应管（M）、电感线圈（L）、二极管（D2）和电容（C1）；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路（S1）的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路（S1）的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路（S2）的信号输入端和第五稳压电源集成电路（S5）的信号输入端；
第五稳压电源集成电路（S5）的电源信号输出端的正极同时与锂电池（L1）的正极和电感线圈（L）的一端连接，所述电感线圈（L）的另一端同时连接二极管（D2）的正极和场效应管（M）的漏极，二极管（D2）的负极同时连接第三稳压电源集成电路（S3）的in端口和电容（C1）的一端，第五稳压电源集成电路（S5）的电源信号输出端的负极GND4、锂电池（L1）的负极、场效应管（M）的源极和电容（C1）的另一端同时与第三稳压电源集成电路（S3）的GND4连接，第三稳压电源集成电路（S3）的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路（S4）的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路（S4）的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路（S2）的电源信号输出端同时连接单片机（1）的电源信号输入端；单片机（1）的A/D转换器输入端口连接锂电池（L1）的正极，单片机（1）的PWM控制信号输出端口连接场效应管（M）的栅级；
所述单片机（1）内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括：
读取装置：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池（L1）两端的电压UL1；
计算装置：用于根据读取装置输出的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出装置：用于根据计算装置输出的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管（M）；
判断装置：用于判断是否接收到单片机（1）停止运行指令，并在判断结果为是时，停止PWM波形输出装置运行，结束供电，判断结果为否时启动读取装置。
2.根据权利要求1所述的单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：所述外加电源的电压大于5V且小于10V。
3.根据权利要求1所述的单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：第一稳压电源集成电路（S1）和第三稳压电源集成电路（S3）的型号为TPS7350。
4.根据权利要求1所述的单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：第二稳压电源集成电路（S2）和第四稳压电源集成电路（S4）的型号为TPS7333。
5.根据权利要求1所述的单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：第五稳压电源集成电路（S5）的型号为MAX1551。
6.根据权利要求1所述的单片机用锂电池式短时供电系统，其特征在于：单片机（1）的型号为C8051F020。
7.单片机用锂电池式短时供电的方法，其特征在于：该方法是基于下述系统实现的：所述系统包括第一稳压电源集成电路（S1）、第二稳压电源集成电路（S2）、第三稳压电源集成电路（S3）、第四稳压电源集成电路（S4）、第五稳压电源集成电路（S5）、单片机（1）、锂电池（L1）、场效应管（M）、电感线圈（L）、二极管（D2）和电容（C1）；
外加电源并联接入第一稳压电源集成电路（S1）的电源输入端，所述第一稳压电源集成电路（S1）的电源信号输出端同时连接第二稳压电源集成电路（S2）的信号输入端和第五稳压电源集成电路（S5）的信号输入端；
第五稳压电源集成电路（S5）的电源信号输出端的正极同时与锂电池（L1）的正极和电感线圈（L）的一端连接，所述电感线圈（L）的另一端同时连接二极管（D2）的正极和场效应管（M）的漏极，二极管（D2）的负极同时连接第三稳压电源集成电路（S3）的in端口和电容（C1）的一端，第五稳压电源集成电路（S5）的电源信号输出端的负极GND4、锂电池（L1）的负极、场效应管（M）的源极和电容（C1）的另一端同时与第三稳压电源集成电路（S3）的GND4连接，第三稳压电源集成电路（S3）的电源信号输出端连接第四稳压电源集成电路（S4）的电源信号输入端，第四稳压电源集成电路（S4）的电源信号输出端与第二稳压电源集成电路（S2）的电源信号输出端同时连接单片机（1）的电源信号输入端；单片机（1）的A/D转换器输入端口连接锂电池（L1）的正极，单片机（1）的PWM控制信号输出端口连接场效应管（M）的栅级；
所述供电方法是由嵌入在单片机（1）内的软件实现的，所述供电方法包括以下步骤：
读取步骤：用于读取A/D转换器输入端口发来的数据，获得锂电池（L1）两端的电压UL1，并在该步骤结束之后执行计算步骤；
计算步骤：用于根据读取步骤获得的电压UL1计算获得占空比D，D=1-UL1/5.5；
PWM波形输出步骤：用于根据计算步骤获得的占空比D输出PWM波控制信号给场效应管（M）；
判断步骤：用于判断是否接收到单片机（1）停止运行指令，并在判断结果为是时，终止PWM波形输出步骤，结束供电，判断结果为否时返回执行读取步骤。
8.根据权利要求7所述的单片机用锂电池式短时供电的方法，其特征在于：所述电容（C1）的电压UC1和锂电池（L1）的电压UL1之间的关系为：UC1=(1/(1-D))UL1。
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