CN104202189B - 一种应用于路由器的自动开关机电路及自动开关机方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于路由器的自动开关机电路及自动开关机方法，包括电源电路、电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片，电源电路分别给电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片供电；电平控制电路改变控制电平连接控制电源电路；锁存电路连接振荡电路，振荡电路连接电平控制电路；振荡电路连接计数器，计数器连接逻辑电路，逻辑电路连接电平控制电路，开机时间设置电路连接逻辑电路；控制芯片分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，能让用户预先设置好路由器的关机与开机时间，然后路由器自动完成关机休息和自动开机工作。

Description

一种应用于路由器的自动开关机电路及自动开关机方法

技术领域

本发明专利涉及电子设备的自动定时开关机电路，具体的说，是一种应用于路由器的自动开关机电路及自动开关机方法。

背景技术

路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"，广泛应用于各行各业。各种不同档次的路由器已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

目前，市场上的路由器都是上电开机，如要关机只能采用拔电源一种途径，在有些环境工作的路由器因处于长期不关机的状态，易造成路由器性能降低甚至死机现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于路由器的自动开关机电路及自动开关机方法，解决现有技术路由器只能插拔电源进行关机，不能自动开关机的不足，能让用户预先设置好路由器的关机与开机时间，然后路由器自动完成关机休息和自动开机工作。

本发明通过下述技术方案实现：一种应用于路由器的自动开关机电路，包括电源电路、电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片，所述电源电路分别给电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片供电；所述电平控制电路改变控制电平连接控制电源电路；所述锁存电路连接振荡电路，所述振荡电路连接电平控制电路；所述振荡电路连接计数器，所述计数器连接逻辑电路，所述逻辑电路连接电平控制电路，所述开机时间设置电路连接逻辑电路；所述控制芯片分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，通过改变电平控制电路控制电平来控制电源电路的通断，达到自动控制路由器开关机。

进一步的，为更好的实现本发明，所述振荡电路采用非稳态振荡器电路，振荡周期为15分钟，通过计数器统计振荡的周期数，达到计时的作用。

进一步的，为更好的实现本发明，所述锁存电路采用D触发器组成，采用8个D触发器组成的锁存电路，用于设置关机时间。

进一步的，为更好的实现本发明，所述逻辑电路由异或门、非门、与门组成，用于比较计数器统计的时长和设置的关机时长，从而改变输出电平，控制设备开关机。

进一步的，为更好的实现本发明，所述控制芯片为路由器控制芯片，且路由器控制芯片的GPIO信号端分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，在使用中，主控芯片的GPIO信号端输出上升沿信号，给锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，即可达到自动开关机的目的。

一种应用于路由器的自动开关机方法，利用一种应用于路由器的自动开关机电路，具体包含以下步骤：

步骤A、确定时间设定值信号：根据自动开机时间，由控制芯片输出控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号到开机时间设置电路中，控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号与M_RST信号在开机时间设置电路中进行比较得出时间设定值信号；

步骤B、12V的控制电源电路断电路由器关机：设置时间设定值信号后，给锁存电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，锁存电路的控制芯片控制信号由初始的低电平变为高电平，使得振荡电路开始工作，使周期信号产生周期为15分钟的非稳态振荡电平，同时再给电平控制电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，使得之后电平控制信号将翻转，12V的控制电源电路输出变为0，路由器关机。

步骤C、计数器计数：路由器关机后，计数信号将对周期信号进行二进制编码式计数，假设过了1个小时，则周期信号进行了4个周期，则计数器计数为4，即计数信号值为：00000100，其中，1为高电平，0为低电平。

步骤D、改变逻辑电路输出信号电平：计数信号和时间设定值信号经过逻辑电路进行比较，计数信号的值与时间设定值信号的值相等时，即时间达到设定的开机时间时，逻辑电路的输出信号由低电平变为高电平；

步骤E、改变电平控制信号电平：在电平控制电路中，逻辑电路的输出信号的变化会引起电平控制信号的电平翻转，即由低电平变为高电平；

步骤F、12V的控制电源电路供电路由器开机：在电源电路中，电平控制信号变为高电平经电源电路控制电平输入端输入使得电源电路内的MOS管导通，12V的控制电源电路产生12V电源，此时，路由器实现在设定时间后自动开机。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明解决现有技术路由器只能插拔电源进行关机，不能自动开关机的不足，能让用户预先设置好路由器的关机与开机时间，然后路由器自动完成关机休息和自动开机工作。

（2）本发明在使用时，用户可以根据使用情况设置每天路由器的关机时间和开机时间，配置好后，无需再管理路由器，其自动完成关机与再开机，保证了正常工作时路由的性能稳定，且在节能环保方面亦有一定的作用。

（3）本发明无需复杂的软件程序支持，只需要连接主控制芯片的GPIO口，部署灵活方便。

附图说明

图1为本发明原理图。

图2为本发明所述电源电路的具体电路图。

图3为本发明所述振荡电路的具体电路图。

图4为本发明所述计数器具体电路图。

图5为本发明所述锁存电路具体电路图。

图6为本发明所述电平控制电路具体电路图。

图7为本发明所述开机时间设置电路具体电路图。

图8为本发明所述逻辑电路具体电路图。

具体实施方式

本申请人自认为技术领域内技术员结合现有公知技术，并根据本申请文件所公开的内容即可实现本发明。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

一种应用于路由器的自动开关机电路，如图1所示，包括电源电路、电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片，所述电源电路分别给电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片供电；所述电平控制电路改变控制电平连接控制电源电路；所述锁存电路连接振荡电路，所述振荡电路连接电平控制电路；所述振荡电路连接计数器，所述计数器连接逻辑电路，所述逻辑电路连接电平控制电路，所述开机时间设置电路连接逻辑电路；所述控制芯片分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，通过改变电平控制电路控制电平来控制电源电路的通断，达到自动控制路由器开关机。

根据自动开机时间，由控制芯片输出控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号到开机时间设置电路中，控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号与M_RST信号在开机时间设置电路中进行比较得出时间设定值信号；设置时间设定值信号后，给锁存电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，锁存电路的控制芯片控制信号由初始的低电平变为高电平，使得振荡电路开始工作，使周期信号产生周期为15分钟的非稳态振荡电平，同时再给电平控制电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，使得之后电平控制信号将翻转，12V的控制电源电路输出变为0，路由器关机。

关机后，计数信号将对周期信号进行计数，假设过了1个小时，则周期信号进行了4个周期，则计数器计数为4，即计数信号值为：00000100，其中，1为高电平，0为低电平。

计数信号和时间设定值信号经过逻辑电路进行比较，计数信号的值与时间设定值信号的值相等时，即时间达到设定的开机时间时，逻辑电路的输出信号由低电平变为高电平；而在电平控制电路中，逻辑电路的输出信号的变化会引起电平控制信号的电平翻转，即由低电平变为高电平；而在电源电路中，电平控制信号变为高电平经电源电路控制电平输入端输入使得电源电路内的MOS管导通，12V的控制电源电路产生12V电源，此时，路由器实现在设定时间后自动开机。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明，所述振荡电路采用非稳态振荡器电路，振荡周期为15分钟，通过计数器统计振荡的周期数，达到计时的作用。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明，所述锁存电路采用D触发器组成，采用8个D触发器组成的锁存电路，用于设置关机时间。

实施例4：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明，所述逻辑电路由异或门、非门、与门组成，用于比较计数器统计的时长和设置的关机时长，从而改变输出电平，控制设备开关机。

实施例5：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好的实现本发明，所述控制芯片为路由器控制芯片，且路由器控制芯片的GPIO信号端分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，在使用中，主控芯片的GPIO信号端输出上升沿信号，给锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路，即可达到自动开关机的目的。

实施例6：

一种应用于路由器的自动开关机方法，利用一种应用于路由器的自动开关机电路，具体包含以下步骤：

步骤A、确定时间设定值信号：根据自动开机时间，由控制芯片输出控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号到开机时间设置电路中，控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号与M_RST信号在开机时间设置电路中进行比较得出时间设定值信号；

步骤B、12V的控制电源电路断电路由器关机：设置时间设定值信号后，给锁存电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，锁存电路的控制芯片控制信号由初始的低电平变为高电平，使得振荡电路开始工作，使周期信号产生周期为15分钟的非稳态振荡电平，同时再给电平控制电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，使得之后电平控制信号将翻转，12V的控制电源电路输出变为0，路由器关机。

步骤C、计数器计数：路由器关机后，计数信号将对周期信号进行二进制编码式计数，假设过了1个小时，则周期信号进行了4个周期，则计数器计数为4，即计数信号值为：00000100，其中，1为高电平，0为低电平。

步骤D、改变逻辑电路输出信号电平：计数信号和时间设定值信号经过逻辑电路进行比较，计数信号的值与时间设定值信号的值相等时，即时间达到设定的开机时间时，逻辑电路的输出信号由低电平变为高电平；

步骤E、改变电平控制信号电平：在电平控制电路中，逻辑电路的输出信号的变化会引起电平控制信号的电平翻转，即由低电平变为高电平；

步骤F、12V的控制电源电路供电路由器开机：在电源电路中，电平控制信号变为高电平经电源电路控制电平输入端输入使得电源电路内的MOS管导通，12V的控制电源电路产生12V电源，此时，路由器实现在设定时间后自动开机。

实施例7：

CLK_EN：振荡器输入控制端；

CLK_EN信号：锁存器的输出信号；

Q0~Q7：计数信号；

CLK_OUT_15MIN：计数器输入端；

CLK_OUT_15MIN信号：周期信号，亦或时钟信号；

VDD_CTL信号：电平控制信号；

VDDCTL：电源电路控制电平输入端；

GPIO_0~GPIO_7：开机时间设置电路的控制芯片控制端；

GPIO_0~GPIO_7信号：控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号；

GPIO_8：电平控制电路的控制芯片控制端；

GPIO_8信号：电平控制电路的控制芯片控制信号

GPIO_9：电平控制电路的控制芯片控制端；

GPIO_9信号：电平控制电路的控制芯片控制信号；

GPIO_10：锁存电路的控制芯片控制端；

GPIO_10信号：锁存电路的控制芯片控制信号；

V_+12V：12V的控制电源电路；

M0~M7：时间设定值信号；

TIMEOUT_CTL：电平控制电路的逻辑电路控制端；

TIMEOUT_CTL信号：逻辑电路的输出信号；

本实施例结合具体的电路进行阐述本发明的具体自动控制方法：

如图2所示，电源电路主要由三端稳压集成电路LM7805（U16）、MOS管FDS9435（U14）、U18及外围电路组成；VIN为电源电路接入电压，通过LM7805（U16）降压产出VDD_5V；另由MOS管FDS9435（U14）产生V_+12V，此电压由从VDDCTL输入的VDD_CTL信号控制，然后由V_+12V通过 LDO电源芯片LM1084-3.3（U18）产生VDD_3V3供给路由器控制芯片工作。

如图3所示，振荡电路，主要由时基电路LM555C/SO（U1）及其外围电路组成；LM555C/SO的第3脚产生一个周期为15分钟的振荡电路，周期可以由改变R1，R2，R3和C1值而改变，具体值为T=0.693*(R1+R2+2R3)*C1；如图所示，CLK_EN接入的CLK_EN信号控制时基电路LM555C/SO是否工作。

如图5所示，锁存电路，主要由D触发器7474（U28B）及外围电路组成；经GPIO_10给出一个上升脉冲，经D触发器7474（U28B）将电平翻转，输出CLK_EN信号，此信号将控制振荡电路是否工作。

如图4所示，计数器，由2个74LS93（U2、U3）组成的8位2进制计数器，芯片74LS93的引脚RD1和RD2控制计数器的输出模式；路由器正常工作时，RD1和RD2被上拉到高电平，计数器的输出Q0~Q7值全为低电平；路由器关机后，RD1和RD2下拉至地，74LS93输出为计数器模式，统计由振荡电路产生的CLK_OUT_15MIN信号，每个时钟周期，计数器值增加1；由Q0~Q7的输出值，可以得出振荡电路经过了几个周期，从而得出经过时间为：（15分钟*计数值）；本发明中，最大计数值为255，通过公式（T=0.693*(R1+R2+2R3)*C1）计算可得出时长为64小时，即最长可设置64小时的关机休息时间后自动开机。

如图7所示，开机时间设置电路，由各个路由器控制芯片发出的GPIO_0~GPIO_7信号经GPIO_0~GPIO_7控制得出所需的M0~M7的值，具体的进行设置为：先由主控制芯片将GPIO_8设置为高电平，三极管Q8导通，则M_RST信号为低，则M7~M0将全部被置为高电平，然后再将GPIO_8设置为低电平，三极管截止，M_RST为高电平，触发器根据设置的开机时间，设置好M7~M0的值(如需要2小时后开机，则需要计数器计数=2小时/15分钟=8，则M7~M0为00001000，即M3为高电平，其余为低电平) 。

如图8所示，为由异或门、非门和与门组成的逻辑电路；在异或门中，将设定好的M0~M7的输出值与Q0~Q7的值分别进行对比，当此8位值相等时，亦即时间达到设定的开机时间时，施密特触发器7414（U25C）的TIMEOUT_CTL信号输出为高电平，否则为低电平；在电平控制电路中，将TIMEOUT_CTL信号电平接入如图6所示的电平控制电路中的D触发器7474（U28A）的引脚3（TIMEOUT_CTL）中，当TIMEOUT_CTL信号变为高电平时，产生了一个上升沿，使电平控制电路中的输出VDD_CTL信号电平翻转；再将VDD_CTL信号与电源电路的VDDCTL连接，控制V_+12V的使能，达到控制开关机目的。

实施例8：

本实施例具体的讲述了如何实现自动开关机或不需要自动开关机的工作原理及工作方法。

1、设定自动关机时间，再设定经过多久后自动开机。

根据自动开机时间，由控制芯片输出GPIO_0~GPIO_7信号到开机时间设置电路中，GPIO_0~GPIO_7信号与M_RST信号在开机时间设置电路的双上升沿D型触发器74HC74中进行比较得出M0~M7；如需要1小时后开机，则计数值为60分钟/振荡周期15分钟=4，即M2为高电平，其余则为低电平；设置好M0~M7后，给GPIO_10发送一个上升沿，CLK_EN信号由初始的低电平变为高电平，使得振荡电路开始工作，使CLK_OUT_15MIN信号产生周期为15分钟的非稳态振荡电平；同时再给GPIO_9发送一个上升沿，使得之后VDD_CTL信号将翻转，V_+12V输出变为0，路由器关机。

关机后，Q0~Q7将对CLK_OUT_15MIN信号进行计数，假设过了1个小时，则CLK_OUT_15MIN信号进行了4个周期，则计数器计数为4，即Q7~Q0值为：00000100，其中，1为高电平，0为低电平。

Q0~Q7和M0~M7经过逻辑电路进行比较，Q0~Q7的值与M0~M7的值相等时，即时间达到设定的开机时间时，TIMEOUT_CTL信号由低电平变为高电平；而在电平控制电路中，逻辑电路的输出信号的变化会引起VDD_CTL信号的电平翻转，即由低电平变为高电平；而在电源电路中，VDD_CTL信号变为高电平经VDDCTL输入使得MOS管FDS9435导通，V_+12V产生12V电源，此时，路由器实现在设定时间后自动开机。

2、不需要自动开机，直接给GPIO_9发送一个上升沿，之后VDD_CTL信号将翻转，V_+12V输出变为0；路由器关机，而此时在锁存电路中，通过GPIO_10信号经GPIO_10控制CLK_EN信号输出为高电平；在振荡电路中，输入CLK_EN为高电平，LM555C/SO的RST引脚被拉低，芯片不工作，不会发生振荡电路，导致计数器始终计数为0，则不会自动开机。

本发明解决现有技术路由器只能插拔电源进行关机，不能自动开关机的不足，能让用户预先设置好路由器的关机与开机时间，然后路由器自动完成关机休息和自动开机工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种应用于路由器的自动开关机方法，其特征在于：利用一种应用于路由器的自动开关机电路实现，所述的自动开关机电路连接关系如下：

包括电源电路、电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片，所述电源电路分别给电平控制电路、开机时间设置电路、锁存电路、振荡电路、计数器、逻辑电路和控制芯片供电；所述电平控制电路改变控制电平连接电源电路；所述锁存电路连接振荡电路，所述振荡电路连接电平控制电路；所述振荡电路连接计数器，所述计数器连接逻辑电路，所述逻辑电路连接电平控制电路，所述开机时间设置电路连接逻辑电路；所述控制芯片分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路；

所述振荡电路采用非稳态振荡器电路，振荡周期为15分钟；所述锁存电路采用D触发器组成；所述逻辑电路由异或门、非门、与门组成；所述控制芯片为路由器控制芯片，且路由器控制芯片的GPIO信号端分别连接锁存电路、开机时间设置电路和电平控制电路；

所述的路由器的自动开关机方法具体包含以下步骤：

步骤A、确定时间设定值信号：根据自动开机时间，由路由器控制芯片输出用于控制开机时间设置电路的控制信号到开机时间设置电路中，控制芯片用于控制开机时间设置电路的控制信号与M_RST信号在开机时间设置电路中进行比较得出时间设定值信号；

步骤B、12V的电源电路断电，路由器关机：设置时间设定值信号后，给锁存电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，锁存电路的控制芯片控制信号由初始的低电平变为高电平，使得振荡电路开始工作，使周期信号产生周期为15分钟的非稳态振荡电平，同时再给电平控制电路的控制芯片控制端发送一个上升沿，使得之后电平控制信号将翻转，12V的电源电路输出变为0，路由器关机；

步骤C、计数器计数：路由器关机后，计数信号将对周期信号进行二进制编码式计数；

步骤D、改变逻辑电路输出信号电平：计数信号和时间设定值信号经过逻辑电路进行比较，计数信号的值与时间设定值信号的值相等时，即时间达到设定的开机时间时，逻辑电路的输出信号由低电平变为高电平；

步骤E、改变电平控制信号电平：在电平控制电路中，逻辑电路的输出信号的变化会引起电平控制信号的电平翻转，即由低电平变为高电平；

步骤F、12V的电源电路供电，路由器开机：在电源电路中，电平控制信号变为高电平经电源电路控制电平输入端输入使得电源电路内的MOS管导通，12V的电源电路产生12V电源，此时，路由器实现在设定时间后自动开机。