CN104345867B - 现场设备 - Google Patents

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Abstract

一种现场设备(1)，配有微处理器(3)，以及可以和现场设备(1)分离的显示器以及/或者操作模块(5)，其中微处理器(3)具有节能模式，在此节能模式下，显示器以及/或者操作模块的功能被禁用，此外，在其中还设置了唤醒电路(7)，当显示器以及/或者操作模块和现场设备相互连接或者分离时，该唤醒电路产生唤醒信号。

Description

现场设备
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1所述的现场设备。
背景技术
在现有技术中，此类的现场设备早已为人们所熟知。此类现场设备，还包含用来操控该现场设备的微处理器，以及可以和现场设备分离的显示器，以及/或者操作模块，其中，显示器以及/或者操作模块，也受到微处理器的控制。此处所说的微处理器，具有节能模式。在节能模式下，显示器以及/操作模块的功能会被关闭，或者被禁用，因此在此状态下的能耗，被大大降低。
上述节能模式，同样也被称为待机模式，在用干电池驱动的现场设备中尤其得到广泛应用，从而起到节省供电电池的作用，并且让现场设备的持续运行时间达到最长。
此外，带有不同节能模式的微处理器或者微控制器也为人所知，根据该节能模式，接口以及处理器时钟都被禁用。在禁用了微处理器的这些接口和处理器时钟之后，其不再像被激活模式下那样具有各项原始的功能，因此一些功能，尤其是和数据场输入或输出相关的功能，以及一些显示模块以及/或者操作模块(例如显示器、发光二极管或者其它输出装置，还包括键盘)在运行期间的功能受到极大的限制，或者完全不再能运行。
要允许中止这种节能模式，，在现有技术中常用的是，例如通过输入数据进行此处所谓的“轮流询问”，就是向操作元件或者可连接的外围设备循环地发出询问。这里所谓的“轮流询问”，导致计算机处理成本，以及功耗增加，除此之外，还会阻碍微处理器进入节能模式以禁用微处理器的内部时钟以及/或者接口。
发明内容
本发明的目的，进一步改进现有技术的现场设备，使得即使当某个微控制器处于节能模式下，即在微控制器内部时钟以及/或者接口被禁用的情况下，也可以可靠地识别显示器以及/或者操作模块，从而避免显示器以及/或者操作模块被修改。
体现权利要求1特征的现场设备实现了本发明的目的。
具有优点的进一步的拓展，是从属权利要求的目的。
此外，循环式的询问也可避免。
按照本发明的现场设备，包含微处理器，以及可以和现场设备分离的显示器以及/或者操作模块。所述微处理器包括节能模式，在节能模式下，显示器以及/或者操作模块的功能被禁用，其特征在于还包括唤醒电路，当显示器以及/或者操作模块和现场设备分离以及随后再次被连接在一起时，唤醒电路发出唤醒信号。
这一实施例实现了，基于现场设备的接口处的内部电阻，可以对优选被禁用的显示器以及/或者操作模块进行监控，并且被监控的阻值变化导致生成唤醒信号。当唤醒开关呈现为比较器，这一监控能以非常简单的方式实现。该比较器可以实施电压监控，例如，比较器被输入参考电压和实测电压，当实测电压小于参考电压，则产生换醒信号。通过使用这样方式的电压监控，例如，显示器以及/或者操作模块的内部电阻能够得到监控。被监控的电阻值的任何变化，例如当显示器以及/或者操作模块被分离或者连接，会导致实测电压的改变，那么通过比较器在合适的电路中产生唤醒信号。
作为对所连接的显示器以及/操作模块的内部电阻进行监控的替代，按照本发明，也可以用于电容或电感监控，例如对施加到接口50上的电容或者电感进行监控。
如果现有的显示器以及/或者操作模块不能变更，并且如果不希望额外安装开关以及/或者电路，那么采用本发明是特别有利的。
优选地，第一唤醒电路体现为第一分压器，该分压器，例如，由串联第一电阻和第二电阻组成，其中第一电阻与供电电压连接，第二电阻连接接地电压，可在这两个电阻的相交处释放出参考电压。
通过使用变压器，可以生成功耗极小的、微安或纳安数量级的参考电压。
上述唤醒电路中，优选包括测量电路，在测量电路中可以获得实测电压，测量电路可形成为第二分压器。这里所说的第二分压器优选由串联的第三电阻和第四电阻组成，并且第三电阻和第四电阻的大小为，使得在第四电阻与功能被禁用的显示器以及/或者操作模块并联时，实测电压与参考电压相等。
如上文所述，通过使用分压器，可以极小的功耗生成实测电压，通过第四电阻与显示器以及/或者操作模块之间形成的并联电路，显示器以及/或者操作模块和现场设备之间的连接或断开，对实测电压有直接的影响。
按照本发明，当第三电阻值和第一电阻值相等时，能实现极其简单的实施例。优选地，电阻的数量级为兆欧，从而降低了唤醒电路中的功耗。
当设置了分压器，第四电阻与功能被禁用的显示器以及/或者操作模块构成并联电路的阻值和第二电阻的阻值相等时，还有另外的优点。
优选地，第一分压器以及/或者第二分压器的大小使得通过分压器的电流值小于5微安。
在本发明的进一步拓展中，由唤醒电路(优选地由比较器)发出的警醒信号，都会被导入到微处理器的中断输入中，因此，在一个更深层次的节能模式下(在这样的节能模式下，处理器时钟以及处理器接口都被禁用)也能被唤醒。
该中断信号可以是简单的端口中断，即使没有系统时钟而且微控制器各自的接口也未激活时，其也能使用，从而将其从节能模式中唤醒。
例如，可以通过将第三电阻与第一开关并联，来激活唤醒电路，在节能模式中，第一开关切断显示器以及/或者操作模块的供电，并且优选地在第四电阻和接地电压之间设置第二开关，在节能模式下，第二开关将第四电阻连接到接地电压。这样，第二分压器作为测量电路，在正常的运行情况下，被禁用，只有当转换到节能模式时，即只有当显示器以及/或者操作模块的功能被屏蔽之后，第二分压器才会被激活。
附图说明
下文，将通过图示的方式，对本项发明作进一步的阐述：
图1:按照本发明的现场设备的简化电路图。
具体实施方式
图1中显示的是按照本发明的现场设备的简化电路图。该现场设备的示意图中，只显示了控制现场设备1的微控制器3、可以和现场设备相连的显示器以及/或者操作模块5，还有按照本发明的唤醒电路。其它的必要元件，例如通常配置在现场设备1中并且由微控制器3控制的传感器以及相应的信号处理器，为了清楚起见，未在图1中列出。
图中的现场设备1，通过接口50，和显示器以及/或者操作模块5相连。在此实施例中，在现场设备1和显示器以及/或者操作模块5之间提供的是串口通讯。串口通讯，和并口通讯，有一个优点，就是对导线的需求数量明显降低，因此当导线长度很长时，在输送过程中能耗就会很少。除此之外，布线的费用和线材的成本也可以保持得很低。微控制器3，在一侧通过数据线17，与接口50相连，并且通过接口50，进而和显示器以及/或者操作模块5相连通，并且也是通过接口50，为显示器以及/或者操作模块5提供电能。
显示器以及/或者操作模块5中，设置了一个内部电阻Ri，其在静态范围内，其基本上具体表示为电阻R5。为了细化显示器以及/或者操作模块5的替代开关，可使用另外的替代电路图来连接线缆，该电路图包括连接的线电阻RK、线电感LK以及线电容CK。此外，也可以使用显示器元件中的其它的电感LA、电容CA、电阻器RA，最简单的情况下，就是测量内部电阻RI，并且与参考电压Vref进行对比。
在本实施例中，唤醒电路7包含比较器9作为中心组件，其设计与第一分压器11连接在一起，该分压器由第一电阻R1以及第二电阻R2组成，串联的电阻器R1和R2串联连接到供电电压Vss以及接地电压Vdd。在电阻器R1和R2之间可释放出参考电压Vref，参考电压Vref通过比较器9的反向输入端口，被输入到比较器9中。通过比较器9的非反向输入端口，由第二分压器12产生的实测电压Vmess被输入到比 较器9中，第二分压器12由第三电阻器R3以及第四电阻器R4串连的电路组成，并且切换成与显示器以及/或者操作模块5并联。
除此之外，微控制器3还控制着第一开关S1以及第二开关S2。当转换到节能模式时，第一开关S1中断显示器以及/或者操作模块5的供电，使得显示器以及/或者操作模块5被断开。第一开关S1和第三电阻R3并联，因此，当现场设备1处于正常运行模式下，通过接通开关S1形成桥接，因此在正常运行模式下，不启用任何功能。为了在正常运行下实现节能，在第四电阻R4和接地电压Vdd之间，设置了第二开关S2，在正常运行模式下，此开关始终处于断开状态，只有在节能模式下，此开关才被接通，因此，在正常运行期间下，在第四电阻R4上，没有电流通过，因此也就不会消耗电能。
在本实施例中，第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，因此，分压器11和12的大小要使得由第四电阻R4和显示器以及/或者操作模块的内部电阻Ri组成的并联电路，呈现与第一分压器11的第二电阻R2一样的阻值。
如果现场设备1进入节能模式之后，因为分压器11和12具有相同的规格，因此实测电压Vmess和参考电压Vref的大小相同，因此比较器9不会发出唤醒信号。如果通过断开在接口50处的插入连接，显示器以及/或者操作模块5从现场设备1中取下，由于在第四电阻R4上的电压骤降，因此在第二分压器12上的电流也会改变，因此和参考电压Vref相比，实测电压Vmess会增大，随后微控制器3的中断端口16上会收到动作信号。通过这样的中断信号，微控制器3会从节能模式中被唤醒并被激活，使得内部时钟以及其各自的接口(例如数据接口18)也被激活。
各自的唤醒电路7，不仅可以用于电池驱动的现场设备中，也可用于电线供电的现场设备，以节省电能、避免“轮流询问”的发生，从而把节省出来的微机中的计算时间用于其它任务，或者节省各自的计算时间和电能。
附图标记列表
1 现场设备
3 微处理器
5 显示器/操作模块
7 唤醒电路
10 接口
11 第一分压器
12 第二分压器
14 测量电路
16 中断输入
17 数据线
18 数据输入
RA 电阻
LA 电感
CA 电容
RK 线电阻
LK 线电感
CK 线电容
Vref 参考电压
Vmess 实测电压
R1 第一电阻
R2 第二电阻
R3 第三电阻
R4 第四电阻
R5 第五电阻
RI 内部电阻
S1 第一开关
S2 第二开关
Vss 电压
Vdd 接地电压。

Claims (9)

1.一种现场设备(1)，配有微处理器(3)，以及可以和现场设备(1)分离的显示器以及/或者操作模块(5)，其中所述微处理器(3)具有节能模式，在此节能模式下，所述显示器以及/或者操作模块(5)的功能被禁用，其特征在于，设置有唤醒电路(7)，当所述显示器以及/或者操作模块(5)连接到所述现场设备(1)时，该唤醒电路产生唤醒信号，其中所述唤醒电路包括比较器，参考电压(Vref)以及实测电压(Vmess)会被输入到所述比较器(9)中，其中所述唤醒电路(7)包括测量电路(14)，在所述测量电路中得到实测电压(Vmess)，其中连接显示器以及/或者操作模块导致所述实测电压的改变，通过所述比较器产生唤醒信号，
其中所述测量电路实施为第二分压器(12)，所述第二分压器(12)为包含第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的串联电路，所述第三电阻(R3)和所述第四电阻(R4)的大小为，使得在所述第四电阻(R4)与功能被禁用的所述显示器以及/或者操作模块(5)并联时，所述实测电压(Vmess)等于所述参考电压(Vref)。
2.根据权利要求1所述的现场设备(1)，其特征在于，当实测电压(Vmess)大于参考电压(Vref)时，产生所述唤醒信号。
3.根据权利要求1或2所述的现场设备(1)，其特征在于，所述唤醒电路(7)包括第一分压器(11)，所述第一分压器(11)包括串联的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)和供电电压(Vss)相连，所述第二电阻(R2)和接地电压(Vdd)相连，在所述分压器(11)上得到所述参考电压(Vref)。
4.根据权利要求3所述的现场设备(1)，其特征在于，所述第三电阻(R3)和所述第一电阻(R1)的阻值相等。
5.根据权利要求3所述的现场设备(1)，其特征在于，所述第四电阻(R4)和所述显示器以及/或者操作模块(5)并联的阻值等于所述第二电阻(R2)的阻值。
6.根据权利要求3所述的现场设备(1)，其特征在于，所述第一分压器(11)以及/或者所述第二分压器(12)的大小使得流经所述分压器(11,12)的电流小于5μA。
7.根据权利要求1所述的现场设备(1)，其特征在于，唤醒信号提供到所述微处理器(3)的中断输入(16)中。
8.根据权利要求1所述的现场设备(1)，其特征在于，所述第三电阻(R3)和第一开关(S1)并联连接，在节能模式下，所述显示器以及/或者操作模块(5)的供电会被所述第一开关(S1)切断。
9.根据上述权利要求3所述的现场设备(1)，其特征在于，在所述第四电阻(R4)和所述接地电压(Vdd)之间设置有第二开关(S2)，在节能模式下，所述第二开关(S2)将所述第四电阻(R4)连接到所述接地电压(Vdd)。
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