CN103796367A - 一种基于单片机的采样电路及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明适用于采样电路领域，尤其涉及一种基于单片机的采样电路及灯具。在本发明实施例中，所述基于单片机的采样电路采用独立式元器件和芯片构成，通过在单片机和电源电路之间加入过压保护电路，实现了单片机在对电源电路中的待采样电压进行采样时，若所述待采样电压超出单片机的电压采样范围，过压保护电路将待采样电压调节在所述单片机允许的电压采样范围内，避免烧坏单片机，影响灯具正常工作。

Description

一种基于单片机的采样电路及灯具

技术领域

本发明属于采样电路领域，尤其涉及一种基于单片机的采样电路及灯具。

背景技术

目前，灯具已进入千家万户，随着时代的进步，各种各样的智能灯具越发受到人们的欢迎。智能灯具可以随着电源的供电变化，控制主体给灯管负载提供不同的供电，灯具随着也变换出不同的点亮方式。

目前，单片机作为智能灯具的控制主体，越来越受到灯具领域的欢迎，但是，单片机在对电源电压进行采样时，若待采样电压超出单片机的电压采样范围，就会烧坏单片机，影响了智能灯具的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单片机的采样电路，旨在解决用户在使用智能灯具时，若待采样电压超出单片机的电压采样范围，烧坏智能灯具中的单片机的问题。

本发明是这样实现的，一种基于单片机的采样电路，所述采样电路的输入端和输出端分别接交流电源和负载电路，所述采样电路包括：

电源电路，用于提供电源给单片机和提供待采样电压，

单片机U1，用于采样所述电源电路提供的待采样电压，以及

过压保护电路，用于当待采样电压过压时，保护所述单片机U1；

所述电源电路的输入端接所述交流电源，所述过压保护电路接所述电源电路，所述单片机U1的复位引脚RESET和电源引脚VCC接所述电源电路，所述单片机U1的采样引脚PB3和地引脚GND分别接所述过压保护电路，所述单片机U1的负载引脚PB1接负载电路。

进一步地，所述过压保护电路包括：

分压电阻R1、分压电阻R2以及过压保护管；

所述过压保护电路的输入端VIN1接所述电源电路，所述分压电阻R1的第一端接所述过压保护电路的输入端VIN1，所述分压电阻R2连接在所述分压电阻R1的第二端与所述单片机U1的地引脚GND之间，所述过压保护管的控制端接所述分压电阻R1的第二端，所述过压保护管的第一端和第二端分别接电源电路和所述单片机U1的地引脚GND。

进一步地，所述过压保护管采用开关二极管D1和开关二极管D2组成，

所述开关二极管D1的阳极和阴极分别接所述过压保护管的控制端和第一端，所述开关二极管D2的阳极和阴极分别接所述过压保护管的第二端和所述过压保护管的控制端。

进一步地，所述过压保护管采用开关二极管D3，

所述开关二极管D3的控制端接所述过压保护管的控制端，所述开关二极管D3的第一端接所述过压保护管的第一端，所述开关二极管D3的第二端接所述过压保护管的第二端。

进一步地，所述电源电路包括：

滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电容C2、桥式整流电路、滤波电容C3、滤波电容C4、分流电阻R5、分流电阻R6、滤波电容C5、滤波电容C6以及稳压芯片U2；

所述电源电路的输入端接交流电源，所述滤波电感L1连接在所述电源电路的第一输入端和所述桥式整流电路的第一输入端之间，所述滤波电感L2连接在所述电源电路的第二输入端和所述桥式整流电路的第二输入端之间，所述滤波电容C2连接在所述桥式整流电路的第一输入端和第二输入端之间，所述滤波电容C3连接在所述桥式整流电路的高电压输出端和低电压输出端之间，所述滤波电容C4的正极和负极分别接所述桥式整流电路的高电压输出端和低电压输出端，所述分流电阻R5连接在所述桥式整流电路的高电压输出端和稳压芯片U2的输入引脚Vin之间，所述分流电阻R6连接在所述桥式整流电路的低电压输出端和稳压芯片U2的地引脚Gnd之间，所述滤波电容C5的正极和负极分别接所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd，所述滤波电容C6连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd之间，所述桥式整流电路的高电压输出端接所述过压保护电路的输入端VIN1，所述稳压芯片U2的输出引脚Vout接单片机的电源引脚VCC，所述桥式整流电路的低电压输出端接地。

进一步地，所述采样电路还包括：

滤波电容C1、分流电阻R4以及分流电阻R3；

所述滤波电容C1连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的地引脚GND之间，所述分流电阻R4连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的采样引脚PB3之间，所述分流电阻R3连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和所述单片机U1的复位引脚RESET之间。

本发明的另一目的在于提供一种灯具，所述灯具包括上述的基于单片机的采样电路。

在本发明中，本基于单片机的采样电路采用独立式元器件和芯片构成，通过在单片机和电源电路之间加入过压保护电路，实现了单片机在对电源电路中的待采样电压进行采样时，若所述待采样电压超出单片机的电压采样范围，过压保护电路将待采样电压调节在所述单片机允许的电压采样范围内，避免烧坏单片机，影响灯具正常工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于单片机的采样电路的结构图；

图2是本发明第一实施例提供的基于单片机的采样电路的电路图；

图3是本发明第二实施例提供的基于单片机的采样电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的基于单片机的采样电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

基于单片机的采样电路，所述采样电路的输入端和输出端分别接交流电源和负载电路，所述采样电路包括：

电源电路2，用于提供电源给单片机和提供待采样电压，

单片机U1，用于采样所述电源电路2提供的待采样电压，以及

过压保护电路1，用于当待采样电压过压时，保护单片机U1；

所述电源电路2的输入端接所述交流电源，所述过压保护电路1接所述电源电路2，所述单片机U1的复位引脚RESET和电源引脚VCC接所述电源电路2，所述单片机U1的采样引脚PB3和地引脚GND分别接所述过压保护电路1，所述单片机U1的负载引脚PB1接负载电路。

下面以单片机U1采用单片机ATTINY13为例，说明基于单片机的采样电路的工作原理：

所述电源电路2的输入端接所述交流电源，所述电源电路2将交流电源整流后转换为直流电源，所述直流电源为待采样电压，所述单片机U1的采样引脚PB3对所述直流电源进行采样，在进行采样时，为了防止直流电源的电压过大时，烧毁单片机U1，因此，在所述单片机U1的采样引脚PB3和所述直流电源之间连接了所述过压保护电路1；另外，所述直流电源通过稳压电路输出稳定的电源电压，所述稳压后的电源为所述单片机U1的电源引脚VCC提供电源，并且为了保持单片机处于正常工作状态，所述稳压后的电源接所述单片机U1的复位引脚RESET；根据单片机的采样结果，所述单片机U1通过负载引脚PB1向负载电路输出控制信号。

图2示出了本发明第一实施例提供的基于单片机的采样电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

作为本发明一实施例，所述过压保护电路1包括：

分压电阻R1、分压电阻R2以及过压保护管11；

所述过压保护电路1的输入端VIN1接所述电源电路2，分压电阻R1的第一端接所述过压保护电路1的输入端VIN1，所述分压电阻R2连接在所述分压电阻R1的第二端与所述单片机U1的地引脚GND之间，所述过压保护管11的控制端接所述分压电阻R1的第二端，所述过压保护管11的第一端和第二端分别接电源电路2和所述单片机U1的地引脚GND。

作为本发明一实施例，所述过压保护管11可以采用开关二极管D1和开关二极管D2组成，

所述开关二极管D1的阳极和阴极分别接所述过压保护管11的控制端和第一端，所述开关二极管D2的阳极和阴极分别接所述过压保护管11的第二端和所述过压保护管11的控制端。

图3示出了本发明第二实施例提供的基于单片机的采样电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

作为本发明一实施例，所述过压保护管11可以采用开关二极管D3，

所述开关二极管D3的控制端接所述过压保护管11的控制端，所述开关二极管D3的第一端接所述过压保护管11的第一端，所述开关二极管D3的第二端接所述过压保护管11的第二端。

作为本发明一实施例，所述电源电路2包括：

滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电容C2、桥式整流电路21、滤波电容C3、滤波电容C4、分流电阻R5、分流电阻R6、滤波电容C5、滤波电容C6以及稳压芯片U2；

所述电源电路2的输入端接交流电源，所述滤波电感L1连接在所述电源电路2的第一输入端和所述桥式整流电路21的第一输入端之间，所述滤波电感L2连接在所述电源电路2的第二输入端和所述桥式整流电路21的第二输入端之间，所述滤波电容C2连接在所述桥式整流电路21的第一输入端和第二输入端之间，所述滤波电容C3连接在所述桥式整流电路21的高电压输出端和低电压输出端之间，所述滤波电容C4的正极和负极分别接所述桥式整流电路21的高电压输出端和低电压输出端，所述分流电阻R5连接在所述桥式整流电路21的高电压输出端和稳压芯片U2的输入引脚Vin之间，所述分流电阻R6连接在所述桥式整流电路21的低电压输出端和稳压芯片U2的地引脚Gnd之间，所述滤波电容C5的正极和负极分别接所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd，所述滤波电容C6连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd之间，所述桥式整流电路21的高电压输出端接所述过压保护电路1的输入端VIN1，所述稳压芯片U2的输出引脚Vout接单片机的电源引脚VCC，所述桥式整流电路21的低电压输出端接地。

优选的是，所述采样电路还包括：

滤波电容C1、分流电阻R4以及分流电阻R3；

所述滤波电容C1连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的地引脚GND之间，所述分流电阻R4连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的采样引脚PB3之间，所述分流电阻R3连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和所述单片机U1的复位引脚RESET之间。

下面以单片机U1采用单片机ATTINY13、稳压芯片U2采用稳压芯片78L05以及过压保护管11采用开关二极管D1和开关二极管D2组成的过压保护管为例，说明基于单片机的采样电路的工作原理：

所述电源电路2的输入端接所述交流电源，通过所述电源电路2中的滤波电感L1、滤波电感L2和滤波电容C2对所述交流电源进行滤波，通过桥式整流电路21对滤波后的交流电源整流并输出直流电源，所述直流电源为待采样电压，所述单片机ATTINY13的采样引脚PB3对所述直流电源进行采样，在进行采样时，为了防止直流电源的电压过大时烧毁单片机ATTINY13，在所述单片机ATTINY13的采样引脚PB3和所述直流电源之间连接了所述过压保护电路1；所述过压保护电路通过输入端VIN1接所述直流电源，并采用分压电阻R1和分压电阻R2进行分压，所述单片机ATTINY13的采样引脚PB3串联分流电阻R4后对分压电阻R2两端的电压进行采样，当分压电阻R1的第二端的电压过大时，通过开关二极管D1释放过高的电压，保持所述单片机ATTINY13的采样引脚PB3的最高电压为5.6V，当分压电阻R1的第二端的电压过低时，通过开关二极管D2保持所述单片机ATTINY13的采样引脚PB3的最低电压为0.6V；另外，所述直流电源经过滤波电容C3、滤波电容C4和分流电阻R5进行低通滤波后，通过稳压芯片78L05稳压后输出5V的稳定电源，所述5V的稳定电源为所述单片机ATTINY13的电源引脚VCC提供稳定的电源，所述5V的稳定电源串联分流电阻R3后接所述单片机ATTINY13的复位引脚RESET，让所述单片机ATTINY13处于不复位的的状态，所述单片机ATTINY13的负载引脚PB1接负载电路。

如图2或图3所示，本发明还提供了一种灯具，所述灯具包括上述的基于单片机的采样电路。

在本发明实施例中，所述基于单片机的采样电路采用独立式元器件和芯片构成，通过在单片机和电源电路之间加入过压保护电路，所述过压保护电路采用分压电阻R1、分压电阻R2和过压保护管实现，若分压电阻R2两端的电压过高或过低时，通过所述过压保护管将所述分压电阻R2的电压的限定在电压采样范围内，实现了单片机在对电源电路中的待采样电压进行采样时，若所述待采样电压超出单片机的电压采样范围，过压保护电路将待采样电压调节在所述单片机允许的电压采样范围内，避免烧坏单片机，影响灯具正常工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于单片机的采样电路，所述采样电路的输入端和输出端分别接交流电源和负载电路，其特征在于，所述采样电路包括：

电源电路，用于提供电源给单片机和提供待采样电压，

单片机U1，用于采样所述电源电路提供的待采样电压，以及

过压保护电路，用于当待采样电压过压时，保护所述单片机U1；

所述电源电路的输入端接所述交流电源，所述过压保护电路接所述电源电路，所述单片机U1的复位引脚RESET和电源引脚VCC接所述电源电路，所述单片机U1的采样引脚PB3和地引脚GND分别接所述过压保护电路，所述单片机U1的负载引脚PB1接负载电路。

2.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：

分压电阻R1、分压电阻R2以及过压保护管；

所述过压保护电路的输入端VIN1接所述电源电路，所述分压电阻R1的第一端接所述过压保护电路的输入端VIN1，所述分压电阻R2连接在所述分压电阻R1的第二端与所述单片机U1的地引脚GND之间，所述过压保护管的控制端接所述分压电阻R1的第二端，所述过压保护管的第一端和第二端分别接电源电路和所述单片机U1的地引脚GND。

3.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述过压保护管采用开关二极管D1和开关二极管D2，

所述开关二极管D1的阳极和阴极分别接所述过压保护管的控制端和第一端，所述开关二极管D2的阳极和阴极分别接所述过压保护管的第二端和所述过压保护管的控制端。

4.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述过压保护管采用开关二极管D3，

所述开关二极管D3的控制端接所述过压保护管的控制端，所述开关二极管D3的第一端接所述过压保护管的第一端，所述开关二极管D3的第二端接所述过压保护管的第二端。

5.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述电源电路包括：

滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电容C2、桥式整流电路、滤波电容C3、滤波电容C4、分流电阻R5、分流电阻R6、滤波电容C5、滤波电容C6以及稳压芯片U2；

所述电源电路的输入端接交流电源，所述滤波电感L1连接在所述电源电路的第一输入端和所述桥式整流电路的第一输入端之间，所述滤波电感L2连接在所述电源电路的第二输入端和所述桥式整流电路的第二输入端之间，所述滤波电容C2连接在所述桥式整流电路的第一输入端和第二输入端之间，所述滤波电容C3连接在所述桥式整流电路的高电压输出端和低电压输出端之间，所述滤波电容C4的正极和负极分别接所述桥式整流电路的高电压输出端和低电压输出端，所述分流电阻R5连接在所述桥式整流电路的高电压输出端和稳压芯片U2的输入引脚Vin之间，所述分流电阻R6连接在所述桥式整流电路的低电压输出端和稳压芯片U2的地引脚Gnd之间，所述滤波电容C5的正极和负极分别接所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd，所述滤波电容C6连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和地引脚Gnd之间，所述桥式整流电路的高电压输出端接所述过压保护电路的输入端VIN1，所述稳压芯片U2的输出引脚Vout接单片机的电源引脚VCC，所述桥式整流电路的低电压输出端接地。

6.如权利要求5所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路还包括：

滤波电容C1、分流电阻R4以及分流电阻R3；

所述滤波电容C1连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的地引脚GND之间，所述分流电阻R4连接在所述分压电阻R1的第二端和所述单片机U1的采样引脚PB3之间，所述分流电阻R3连接在所述稳压芯片U2的输出引脚Vout和所述单片机U1的复位引脚RESET之间。

7.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括权利要求1至权利要求6任一所述的基于单片机的采样电路。

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