CN105514715B - 智能插座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能插座，其包括：开关器件，连接在所述智能插座的火线输入端与火线输出端之间；开关切换控制电路，用于根据控制信号切换所述开关器件的导通/断开状态；RF通信模块，用于接收来自用户终端的无线控制指令；微处理器，用于根据所述无线控制指令向所述开关切换控制电路提供所述控制信号；状态存储电路，其设置在所述开关切换控制电路与所述微处理器的输出端之间，用于存储当前设置，以在微处理器软重启时，根据所存储的设置产生相应的输出信号，使所述开关器件保持原状态。实施本发明的智能插座，可使智能插座的功能更稳定，即便微处理器因为某种原因非人为重启也不会导致继电器的通断异常，确保用户正常使用。

Description

智能插座
技术领域
本发明涉及电源插座，更具体地说，涉及一种智能插座。
背景技术
智能插座产品最基本的一种功能即是能够无线控制插座交流电的通断，图1所示为一种现有智能插座的原理图。其中，RF通信模块接收终端的控制信息，MCU通过MCU IO口输出控制信息，对继电器的磁性线圈的供电进行控制，从而控制继电器触点的吸合和断开。
这种电路设计存在弊端，即当某种意外发生时，例如在系统程序运行异常，或系统供电发生异常波动时，系统在不断电的情况下会进行重启(称为软重启)，导致MCU发生软重启行为，发生这种软重启非用户主动操作，即便程序中可以对上一次用户的控制命令进行保存，让重启完成后继电器的状态恢复到上一次用户设定状态，但在重启过程中MCU的IO口状态处在不确定状态，会使继电器通断状态发生改变，在某种程度上这对用户的使用是致命的。
如用户原本设置继电器导通给某机器供电进行某重要计算，在计算过程中，如果MCU发生了非人为的重启，则IO状态在重启过程中不确定，就可能导致继电器的异常断开，导致后端设备断电。
有的电路设计会对该IO口进行默认上拉或下拉以确定启动时的状态，但这种问题也显而易见。上拉或下拉仅仅是保证了第一次启动时的状态，无法预知用户最后一次操作的状态，当MCU发生软重启时，还是可能会导致短时的继电器通断状态和用户最后一次设置不同。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述智能插座在MCU软重启时不能确保继电器通断状态和用户最后一次设置相同的缺陷，提供一种智能插座，其能够存储当前的继电器通断状态(即用户最后一次设置的状态)并在软重启后保持原状态。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能插座，包括：
开关器件，其连接在所述智能插座的火线输入端与火线输出端之间；
开关切换控制电路，用于根据控制信号切换所述开关器件的导通/断开状态；
RF通信模块，用于接收来自用户终端的无线控制指令；
微处理器，用于根据所述无线控制指令向所述开关切换控制电路提供所述控制信号；
状态存储电路，其设置在所述开关切换控制电路与所述微处理器的输出端之间，用于存储当前开关器件的导通/断开的设置，以在不断电情况下当所述微处理器软重启时，根据所存储的设置产生相应的输出信号，使所述开关器件保持原状态；且所述控制信号通过状态存储电路传送至开关切换控制电路，从而在状态存储电路中存入当前设置。
实施本发明的智能插座，具有以下有益效果：可让智能插座的功能更稳定，即便微处理器因为某种原因非人为重启也不会导致继电器的通断异常，确保用户正常使用。
附图说明
以下将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有的智能插座的电路框图；
图2是本发明智能插座的电路框图；
图3是根据本发明一实施例的智能插座的电路框图；
图4是根据本发明实施例的智能插座中的锁存器的逻辑电路图；
图5是根据本发明一实施例的智能插座的电路原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的智能插座包括：微处理器10、状态存储电路20、开关切换控制电路30、开关器件40、RF通信模块11。
其中，开关器件40连接在智能插座的火线输入端与火线输出端之间。开关切换控制电路30与开关器件40连接，用于根据控制信号切换开关器件40的导通/断开状态。
RF通信模块11与微处理器10连接，用于接收来自用户智能终端(例如智能手机、平板电脑、个人PDA等可以安装操控应用程序的终端设备)的无线控制指令。作为选择，RF通信模块11也可内置于微处理器10中。
状态存储电路20设置在开关切换控制电路30与微处理器10的输出端之间，用于存储当前设置(即当前开关器件的导通/断开的设置状态，其与用户最近一次发送的无线控制指令相对应)，以在微处理器10软重启时，根据所存储的设置产生相应的输出信号，使开关器件40保持原状态(即软重启之前的状态)。
微处理器10根据无线控制指令向开关切换控制电路30提供控制信号，该控制信号与用户最近一次发送的无线控制指令相对应，即开关器件的导通/断开状态的当前设置也与用户最近一次发送的无线控制指令相对应。且该控制信号通过状态存储电路20传送至开关切换控制电路30，从而在状态存储电路20中存入当前设置。在本发明的各个实施例中，微处理器10可采用MCU实现，也可采用其他类型的小体积集成式处理电路来实现。
在本发明的一实施例中，开关器件40采用继电器40’实现，开关切换控制电路30采用继电器线圈供电控制电路30’实现，状态存储电路20采用锁存器U2实现，微处理器10采用MCU U1实现，如图3所示。其中MCU U1设置有三个IO端(第一IO端IO_1、第二IO端IO_2、第三IO端IO_3)与锁存器U2连接，RF通信模块11内置于MCU U1中。
在本发明的各个实施例中，RF通信模块11可采用WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块、或sub-1G模块实现。
图4所示为本发明智能插座中状态存储电路20所采用的锁存器的一实施例的逻辑电路图。
在本发明的实施例中，锁存器包括输出使能信号输入端OE、锁存使能信号输入端LE、控制信号输入端D和控制信号输出端Q。
锁存器的输出使能信号输入端OE、锁存使能信号输入端LE、控制信号输入端D和控制信号输出端Q的逻辑关系如表1所示。
表1
也就是说，锁存器的输入输出的逻辑关系设置如下：
A、当输出使能信号输入端OE置低时：
锁存使能信号输入端LE置高，控制信号输出端Q与控制信号输入端D信号同步；
锁存使能信号输入端LE置低，控制信号输出端Q与控制信号输入端D无关，且保持原状态；
B、当输出使能信号输入端OE置高时：
控制信号输出端Q与控制信号输入端D无关，且输出高阻态。
在图5所示的实施例中，MCU U1的第一IO端IO_1与锁存器U2的控制信号输入端D连接、第二IO端IO_2与锁存器U2的输出使能信号端OE连接、第三IO端IO_3与锁存器U2的锁存使能信号端LE连接；锁存器U2的控制信号输出端Q与继电器线圈供电控制电路30’连接。
继电器SW2连接在智能插座的火线输入端与火线输出端之间。继电器线圈供电控制电路30’包括NMOS晶体管Q3和PMOS晶体管Q2，其中，NMOS晶体管Q3的栅极与锁存器U2的控制信号输出端Q连接、漏极与PMOS晶体管Q2的栅极连接；PMOS晶体管Q2的源极连接直流电源输入端VDD、漏极连接于继电器线圈。
另外，锁存器U2的输出使能信号输入端OE连接有第一下拉电阻R17、锁存使能信号输入端LE连接有第二下拉电阻R16，设置默认状态，在系统重启过程，程序还没完全启动完全时，让相应的IO口逻辑电平处在稳定状态。
继电器线圈供电控制电路30’的工作原理：根据NMOS、PMOS晶体管的特点，当锁存器U2的控制信号输出端Q输出高电平时，NMOS晶体管Q3导通、PMOS晶体管Q2导通，继电器SW2的线圈通电，继电器触点吸合，继电器导通。当锁存器U2的控制信号输出端Q输出低电平时，NMOS晶体管Q3、PMOS晶体管Q2关断，继电器SW2的线圈断电，继电器触点关断。
MCU U1和锁存器U2的工作原理如下：
MCU U1正常工作时，第二IO端置低、第三IO端置高，相应地，锁存器U2的输出使能信号输入端OE为低电平状态、锁存使能信号输入端LE为高电平状态，锁存器U2的控制信号输出端Q的输出与MUC U1的第一IO端IO_1的输出同步。
MCU U1发生软重启时，第二IO端置和第三IO端输出状态不确定，相应地，由于下拉电阻R16、R17的下拉，锁存器U2的输出使能信号输入端OE为低电平状态、锁存使能信号输入端LE为低电平状态，根据锁存器的特点，此时，锁存器U2的控制信号输出端Q的输出被固定在上一次的电平状态(即原状态)。
需要说明的是，在该实施例中，MCU U1也可采用其他类型的微处理器代替，只要其三个IO端的设置及与锁存器的连接如前述即可。
本发明的智能插座中，开关器件40除了可采用继电器实现外，还可采用可控硅晶闸管等大功率开关管实现。开关切换控制电路30也可根据所采用的开关器件的类型而设计。另外，状态存储电路20除了可采用锁存器实现外，还可采用其他具有状态保持记忆功能的电路单元及具有类似功能的电路单元来实现。
综上可知，本发明的智能插座即便微处理器(例如MCU)因为某种原因非人为重启也不会导致开关器件的通断异常。可确保开关器件(例如继电器)的状态在微处理器异常软重启时保持和用户最后一次设置一致。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种智能插座，包括：
开关器件(40)，其连接在所述智能插座的火线输入端与火线输出端之间；
开关切换控制电路(30)，用于根据控制信号切换所述开关器件的导通/断开状态；
RF通信模块(11)，用于接收来自用户终端的无线控制指令；
微处理器(10)，用于根据所述无线控制指令向所述开关切换控制电路提供所述控制信号；
其特征在于，所述智能插座还包括：
状态存储电路(20)，其设置在所述开关切换控制电路与所述微处理器的输出端之间，用于存储当前开关器件的导通/断开的设置，以在不断电情况下当所述微处理器软重启时，根据所存储的设置产生相应的输出信号，使所述开关器件保持原状态；且所述控制信号通过状态存储电路(20)传送至开关切换控制电路(30)，从而在状态存储电路(20)中存入当前设置。
2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述状态存储电路包括锁存器(U2)。
3.根据权利要求2所述的智能插座，其特征在于，
所述锁存器(U2)设置有控制信号输入端(D)、输出使能信号输入端(OE)、锁存使能信号输入端(LE)和控制信号输出端(Q)；
所述微处理器的输出端包括：
第一IO端，其与所述锁存器的控制信号输入端(D)连接；
第二IO端，其与所述锁存器的输出使能信号输入端(OE)连接；
第三IO端，其与所述锁存器的锁存使能信号输入端(LE)连接；
且，
所述锁存器的控制信号输出端(Q)与所述开关切换控制电路连接。
4.根据权利要求3所述的智能插座，其特征在于，所述锁存器(U2)的输出使能信号输入端(OE)连接有第一下拉电阻(R17)、所述锁存器的锁存使能信号输入端(LE)连接有第二下拉电阻(R16)。
5.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述锁存器(U2)的输出使能信号输入端(OE)、锁存使能信号输入端(LE)、控制信号输入端(D)和控制信号输出端(Q)的逻辑关系设置如下：
A、当输出使能信号输入端(OE)置低时：
锁存使能信号输入端(LE)置高，控制信号输出端(Q)与控制信号输入端(D)信号同步；
锁存使能信号输入端(LE)置低，控制信号输出端(Q)与控制信号输入端(D)无关，且保持原状态；
B、当输出使能信号输入端(OE)置高时：
控制信号输出端(Q)与控制信号输入端(D)无关，且输出高阻态。
6.根据权利要求5所述的智能插座，其特征在于，
所述微处理器正常工作时，第二IO端置低、第三IO端置高，相应地，锁存器的输出使能信号输入端(OE)为低电平状态、锁存使能信号输入端(LE)为高电平状态；
所述微处理器软重启时，第二IO端置和第三IO端输出状态不确定，相应地，锁存器的输出使能信号输入端(OE)为低电平状态、锁存使能信号输入端(LE)为低电平状态。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的智能插座，其特征在于，所述开关器件(40)是继电器，所述开关切换控制电路(30)是继电器线圈供电控制电路(30’)。
8.根据权利要求7所述的智能插座，其特征在于，所述继电器线圈供电控制电路(30’)包括NMOS晶体管(Q3)和PMOS晶体管(Q2)，其中，所述NMOS晶体管(Q3)的栅极与所述锁存器的控制信号输出端(Q)连接、漏极与所述PMOS晶体管(Q2)的栅极连接；所述PMOS晶体管(Q2)的源极连接直流电源输入端(VDD)、漏极连接于继电器线圈。
9.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述RF通信模块(11)与所述微处理器(10)连接、或者所述RF通信模块(11)内置于所述微处理器(10)。
10.根据权利要求9所述的智能插座，其特征在于，所述微处理器是MCU(U1)，所述RF通信模块是WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块、或sub-1G模块。
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