CN105740187B - 一种usb复用接口电路以及具备该电路的血氧检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种USB复用接口电路以及具备该电路的血氧检测装置，该USB复用接口电路包括：五脚接口，该五脚接口包括：电源管脚、红光管脚、红外光管脚、输出管脚以及地线管脚；充电电路，其使用电源管脚和地线管脚对血氧检测装置的电源模块进行充电；防倒灌电路，设置于电源管脚和血氧检测装置的血氧检测模块之间，用于阻止电流从电源管脚进入血氧检测模块；其中，在有血氧探头插入USB复用接口的状态下，所述电源管脚向血氧探头传输电力，所述输出管脚接收血氧探头的信号接收单元产生的方波信号并传输给所述血氧检测模块。本发明能够仅利用一个接口实现对自身充电的需求和对更多外设的支持和检测。

Description

一种USB复用接口电路以及具备该电路的血氧检测装置
技术领域
本发明涉及医疗设备，更具体地涉及一种USB复用接口电路以及具备该电路的血氧检测装置。
背景技术
伴随着移动医疗的不断发展，如今的可穿戴设备已经从原来的单一检测设备快速地演变成为集生理参数的检测、存储、无线通讯、充电等多项功能于一体的综合性智能可穿戴设备。可穿戴设备的功能越来越强大，与外部设备的数据交互也越来越频繁。
目前的可穿戴设备正朝着便携化、集成化方向发展，而外形的精简和功能的增加，对智能可穿戴设备外围接口的兼容性和通用性提出了更高的要求。Micro USB作为主流接口的一种，生产工艺和制造工艺相对来说比较成熟，接口一般都是采用5PIN的管脚，5PIN管脚的USB接口更为通用，在设计上也更加防水。虽然市面上也有10PIN的Micro USB接口，但是已经不太常用，且已处于停产的边缘。
对于现有的监测血氧的可穿戴式设备而言，充电和血氧监测都用两个接口来实现，不仅使得外形设计不够精简、还容易造成人为混淆，如人为地插错接口。
如何用最少的接口实现对自身充电的需求和对更多外设的支持和检测，是可穿戴设备目前面临的主要问题。
发明内容
鉴于此，本发明的一个目的是提供一种USB复用接口电路以及具备该电路的血氧检测装置，以基本上消除因现有技术的局限性和缺点而造成的一个或更多个问题。
为了实现本发明的目的，在本发明的一方面，提供了一种用于血氧检测装置的USB复用接口电路，该USB复用接口电路包括：
五脚接口，该五脚接口包括：电源管脚、红光管脚、红外光管脚、输出管脚以及地线管脚；
充电电路，其使用电源管脚和地线管脚对血氧检测装置的电源模块进行充电；
防倒灌电路，设置于电源管脚和血氧检测装置的血氧检测模块之间，用于阻止电流从电源管脚进入血氧检测模块；
其中，在有血氧探头插入USB复用接口的状态下，所述电源管脚向血氧探头传输电力，所述输出管脚接收血氧探头的信号接收单元产生的方波信号并传输给所述血氧检测模块。
进一步地，所述USB复用接口电路还可包括：充电识别电路，所述充电识别电路连接在电源管脚与充电电路之间，通过检测电源管脚的电平变化来识别USB复用接口是否连接到充电插头。
进一步地，所述充电识别电路可为单片机AD接口电路。
进一步地，所述USB复用接口电路还可包括：
防静电电路，所述防静电电路连接于红光管脚与地线管脚之间、红外光管脚与地线管脚之间和/或输出管脚与地线管脚之间，用于防止静电干扰。
进一步地，所述输出管脚与地线管脚之间可连接有下拉电阻。
进一步地，所述防倒灌电路可为正极连接血氧检测模块、负极连接电源管脚的二极管。
本发明的另一方面还提供一种具备如上所述的USB复用接口的血氧检测装置，该血氧检测装置还包括：
所述血氧检测模块，用于进行血氧检测；
所述电源模块，用于为所述血氧检测模块提供电力；以及
其中，基于所述五脚接口利用所述血氧探头进行血氧检测。
进一步地，所述血氧检测模块可通过检测来自所述输出管脚的方波信号来确定血氧探头接入所述USB复用接口，由此启动血氧检测。
进一步地，所述血氧检测模块可控制红光管脚和红外光管脚分别发出红光和红外光，并通过所述电源管脚向所述血氧探头提供电力。
本发明能够仅利用一个接口实现对自身充电的需求和对更多外设的支持和检测。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
参照以下附图，将更好地理解本发明的许多方面。附图中：
图1为本发明一实施例中带充电和血氧检测功能的复用接口电路的示意图；
图2为本发明实施例中充电回路的示意图；
图3为本发明实施例中防倒灌电路的示意图；以及
图4为本发明实施例中血氧监测回路的示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的优选实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明的技术精神及其主要操作不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明提出了一种充电及血氧测试的USB复用接口，该复用接口不仅能够自动识别充电插头和/或血氧探头，而且实现了对设备的充电功能和血氧监测功能。精简了设备的外形，也实现了用一个接口实现对多项外设的支持和检测。
该复用接口是通用的五脚接口，分别为电源管脚Vcc、红外光管脚IR、红光管脚RD、输出管脚Fout以及地线管脚GND。当使用充电功能时，使用电源管脚Vcc和地线管脚GND，而当使用血氧检测功能时，需要使用电源管脚Vcc、红光管脚RD、红外光管脚IR、输出管脚Fout和地线管脚GND，为防止电流的倒灌，设置有倒灌保护电路，有效地保护内部电路不受影响。
图1为本发明一实施例中带充电和血氧检测功能的USB复用接口电路的示意图。
如图1所示，该USB复用接口电路包括：五脚接口10，该五脚接口10包括：电源管脚Vcc、红外光管脚IR、红光管脚RD、输出管脚Fout以及地线管脚GND。
该USB复用接口电路还包括充电电路20和防倒灌电路40。充电电路使用电源管脚Vcc和地线管脚GND对电源模块30进行充电。防倒灌电路40用于防止电流倒灌。具体地，防倒灌电路40可设置于电源管脚Vcc和血氧检测模块50之间，用于阻止电流从电源管脚Vcc进入血氧检测模块50。
在有血氧探头插入USB复用接口的状态下，电源管脚向血氧探头传输电力，输出管脚Fout接收血氧探头的信号接收单元产生的方波信号并传输给血氧检测模块50。血氧检测模块50基于五脚接口10利用插入到USB复用接口中的血氧探头进行血氧检测。
在本发明另一实施例中，USB复用接口电路还可包括：防静电电路60，其连接于红光管脚RD与地线管脚GND之间、红外光管脚IR与地线管脚之间和/或输出管脚Fout与地线管脚之间，用于防止静电干扰。防静电电路可采用压敏电阻或者TVS管(或称瞬变电压抑制二极管)或者放电管来实现。
如图1所示，输出管脚Fout与地线管脚GND之间连接有下拉电阻R。
在本发明实施例中，如上USB复用接口电路可集成在血氧监测装置中成为血氧监测装置的充电和检测接口。
在本发明实施例中，接口电路能够自动识别充电插头和血氧探头，并且能够应用一个接口实现对设备自身充电的功能以及血氧检测功能。
具体地，USB复用接口电路可包括充电识别电路，该充电识别电路可连接在电源管脚与充电电路之间，可通过监测检测点处(或者说电源管脚处)的电平变化来识别电源管脚是否连接到充电插头。作为示例，充电识别电路可为单片机AD接口电路。如图1所示，设置有一AD监测点，该AD监测点连接至单片机AD接口电路的AD管脚，当充电插头接入时，单片机AD接口电路能够监测到AD监测点处电平变化，如由之前的3V变为5V，说明电源管脚连接到充电插头，于是启动充电电路的充电功能，即通过Vcc管脚和GND管脚利用充电电路对电源模块进行充电，如图2所示。电源模块用于对负载(如血氧检测模块)进行供电。
为防止充电时Vcc处的5V的电压施加到负载(负载用3.3V供电)，在Vcc的5V与负载处的3.3V之间加入防倒灌电路，如图3所示，即防倒灌电路为正极连接血氧检测模块、负极连接电源管脚的二极管。本发明并不限于此，防倒灌电路还可以采用其他电路形式，只要能够防止电流的倒灌。当USB接口连接USB充电插头时，向电路灌入5V的电流，由于防倒灌二极管的存在，电流流向充电电路，经充电电路后向电源模块充电，并经负载(如血氧检测模块)后，与地形成充电回路。
图4示出了血氧监测回路。如图4所示，当电路接入血氧探头70时，血氧探头的5个部分(电源1、红外发光单元2、红光发光单元3、信号接收单元4、地线5)分别连接USB复用接口的相应5个管脚Vcc、IR、RD、Fout、GND。血氧检测模块可通过电源管脚Vcc向血氧探头提供电力。血氧探头通电，尽管红外发光单元2、红光发光单元3尚未发光，但血氧探头的信号接收单元4仍然能感测到自然光信号，并产生一定频率的方波信号。该方波信号经由Fout管脚传输到血氧检测模块。当血氧检测模块的微处理器检测到Fout管脚有方波信号时，经由红外光管脚IR、红光管脚RD向血氧探头发送发光指示，以指示红外发光单元2、红光发光单元3分别发出红外光、红光。此时，当血氧探头中插入手指或者手指模拟仪时，便可进行血氧的检测。此时，血氧探头的信号接收单元脚检测到的信号由USB复用接口的Fout管脚传输到血氧监测模块。
本发明实施方式中的USB复用接口复用了原有充电接口和血氧探头接口的功能，一个接口完成双重功能，不仅使设备美观，而且利于设备的防水处理。此外，本发明将血氧探头的自动识别引入本方案中，增加了复用的可靠性，避免无操作对系统造成的影响。
本领域的普通技术人员将容易地认识到，本发明在其他环境下具有其他应用。实际上，还存在许多实施方式和实现。所附权利要求绝非为了将本发明的范围限制为上述具体实施方式。
如上针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，和/或与其它实施方式中的特征相结合或替代其它实施方式中的特征使用。
需要说明的是，上述实施例仅为说明本发明而非限制本发明的专利范围，任何基于本发明的等同变换技术，均应在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于血氧检测装置的USB复用接口电路，其特征在于，该USB复用接口电路包括：
五脚接口，该五脚接口包括：电源管脚、红光管脚、红外光管脚、输出管脚以及地线管脚；
充电电路，其使用电源管脚和地线管脚对血氧检测装置的电源模块进行充电；
防倒灌电路，设置于电源管脚和血氧检测装置的血氧检测模块之间，用于阻止电流从电源管脚进入血氧检测模块；
其中，在有血氧探头插入USB复用接口的状态下，所述电源管脚向血氧探头传输电力，所述输出管脚接收血氧探头的信号接收单元产生的方波信号并传输给所述血氧检测模块。
2.根据权利要求1所述的USB复用接口电路，其特征在于，所述USB复用接口电路还包括：
充电识别电路，所述充电识别电路连接在电源管脚与充电电路之间，通过检测电源管脚的电平变化来识别USB复用接口是否连接到充电插头。
3.根据权利要求2所述的USB复用接口电路，其特征在于，所述充电识别电路为单片机AD接口电路。
4.根据权利要求1所述的USB复用接口电路，其特征在于，所述USB复用接口电路还包括：
防静电电路，所述防静电电路连接于红光管脚与地线管脚之间、红外光管脚与地线管脚之间和/或输出管脚与地线管脚之间，用于防止静电干扰。
5.根据权利要求1所述的USB复用接口电路，其特征在于：
所述输出管脚与地线管脚之间连接有下拉电阻。
6.根据权利要求1所述的USB复用接口电路，其特征在于：
所述防倒灌电路为正极连接血氧检测模块、负极连接电源管脚的二极管。
7.一种具备如权利要求1-6中任意一项所述的USB复用接口电路的血氧检测装置，其特征在于，所述血氧检测装置还包括：
所述血氧检测模块，用于进行血氧检测；
所述电源模块，用于为所述血氧检测模块提供电力；以及
其中，基于所述五脚接口利用所述血氧探头进行血氧检测。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述血氧检测模块通过检测来自所述输出管脚的方波信号来确定血氧探头接入所述USB复用接口，由此启动血氧检测。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述血氧检测模块控制红光管脚和红外光管脚分别发出红光和红外光，并通过所述电源管脚向所述血氧探头提供电力。
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