CN109302766B - 一种低功耗的引脚复用控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子电路技术领域，具体公开了一种低功耗的引脚复用控制系统及其控制方法，包括集成芯片、按键和LED灯；所述集成芯片上包括输入模块、计时模块、按键开机模块和LED照明模块，所述输入模块的输入端连接按键和LED灯，输入模块的输出端分别连接计时器模块和按键开机模块的输入端，所述计时器模块的输出端分别连接按键开机模块和LED照明模块的输入端，所述LED照明模块的输出端连接输入模块的输入端，本发明实现了按键和LED灯共用一个引脚的效果，在整个工作过程中，只有在按键按下的情况下，才会唤醒系统内部基准电路，而按键没有按下时，系统关闭内部基准电路，无需基准电压和偏置电流，功耗极低。

Description

一种低功耗的引脚复用控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种低功耗的引脚复用控制系统及其控制方法。

背景技术

现有技术中，在电路中要做LED照明控制电路，用于控制外部LED灯的开关控制，通常需要一个输出端口进行LED控制信号的输出，而随着集成电路的迅猛发展，集成电路其中一部分朝着更少管脚、更多功能、更小体积和更小成本的方向发展，由于管脚数量或芯片空间的局限，同一管脚有时候不仅仅用于外部按键信息的输入，同时也需要该管脚能同时进行外部LED灯的照明控制，如果一个管脚复用同时实现按键检测和LED灯照明控制，就能节省一个管脚，降低芯片的封装成本。

专利CN2016112142106公开了一种LED灯控制和按键输入分时复用电路及其控制方法，无需基准电压，实现了按键与LED灯分时复用电路使用电流镜，可采用一个端子实现按键输入电平的比较获得按键输入信号，同时还能使用该端子用于LED灯的开关控制，但是该电路需要偏置电流，无法实现低功耗的效果。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种无需基准电压和偏置电流，实现低功耗的引脚复用控制系统及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种低功耗的引脚复用控制系统，包括集成芯片、按键和LED灯；所述集成芯片上包括输入模块、计时模块、按键开机模块和LED照明模块，所述输入模块的输入端连接按键和LED灯，输入模块的输出端分别连接计时器模块和按键开机模块的输入端，所述计时器模块的输出端分别连接按键开机模块和LED照明模块的输入端，所述LED照明模块的输出端连接输入模块的输入端。

优选的，所述输入模块包括功率管M1、电阻R1、SMIT触发器和延时单元，所述功率管M1的栅极连接LED照明模块，功率管M1的源极和电阻R1的一端分别连接电源VDD，功率管M1的漏极和电阻R1的另一端分别连接SMIT触发器的输入端，SMIT触发器的输出端连接延时模块，延时模块连接计时器模块和按键开机模块；所述SMIT触发器输出信号关闭或开启芯片内部基准电压和电流源。

优选的，所述计时模块包括第一计时单元、第二计时单元、反相器和与门，所述第一计时单元和第二计时单元的一端分别连接输入模块的输出端，第一计时单元的另一端连接与门的输入端，第二计时单元的另一端分别连接反相器的输入端和LED照明模块，反相器的输出端连接与门的输入端，所述与门的输出端连接按键开机模块。

优选的，所述LED照明模块包括反相器、触发器和缓冲器，所述反相器的输入端引入上电复位信号POR，反相器的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接计时器模块，触发器的Q引脚连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端连接输入模块。

优选的，所述按键开机模块包括五个反相器、第一与非门、第二与非门、触发器和下降沿检测电路，所述第一反相器的输入端引入关机信号，第一反相器的输出端连接第一与非门的输入端，所述第一与非门的另一输入端引入上电复位信号POR，第一与非门的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接第二反相器的输出端，第二反相器的输入端连接第二与非门的输出端，第二与非门的输入端连接第三反相器的输出端，第二与非门的另一输入端连接下降沿检测电路，下降沿检测电路的另一端连接输入模块，所述第三反相器的输入端分别连接触发器的Q引脚和第四反相器的输入端，第四反相器的输出端连接第五反相器的输入端，第五反相器的输出端连接开机信号，触发器的D引脚连接计时器模块。

优选的，所述第一计时单元的计时为100ms，所述第二计时单元的计时为2s。

本发明还提供看一种低功耗的引脚复用控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、系统完成上电后，上电复位信号POR对系统清零，检测按键是否按下；

S2、当按键没有按下时，系统处于待机状态；当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制。

优选的，所述步骤S2中的当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制具体包括以下过程：

S21、当按键按下时，判断按键属于短按范围或长按范围；

S22、当按键属于短按范围时，使能系统开机并关闭LED灯；

当按键属于长按范围时，控制改变LED灯的当前状态；

当按键不属于短按范围或长按范围时，返回步骤S1中继续检测按键状态。

优选的，所述短按范围是按键按压时长大于100ms小于2s，所述长按范围是按键按压时长大于或等于2s。

优选的，所述步骤S22中的当按键属于长按范围时，控制改变LED灯的当前状态具体为：当LED灯的当前状态为打开时，则控制关闭LED灯；当LED灯的当前状态为关闭时，则控制打开LED灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实现了按键和LED灯共用一个引脚的效果，在整个工作过程中，只有在按键按下的情况下，才会唤醒系统内部基准电路，而按键没有按下时，系统关闭内部基准电路，无需基准电压和偏置电流，功耗极低。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统整体框图；

图2为本发明实施例二的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例一：

请参照图1，本实施例提供了一种低功耗的引脚复用控制系统，包括集成芯片、按键和LED灯，即按键和LED灯均为芯片外置器件，集成芯片上包括输入模块、计时模块、按键开机模块和LED照明模块，输入模块的输入端连接按键和LED灯，输入模块的输出端分别连接计时器模块和按键开机模块的输入端，计时器模块的输出端分别连接按键开机模块和LED照明模块的输入端， LED照明模块的输出端连接输入模块的输入端，按键开机模块的输出端连接开机信号。

具体的，输入模块包括功率管M1、电阻R1、SMIT触发器和延时单元，功率管M1的栅极连接LED照明模块，功率管M1的源极和电阻R1的一端分别连接电源VDD，功率管M1的漏极和电阻R1的另一端分别连接SMIT触发器的输入端，SMIT触发器的输出端连接延时模块，延时模块连接计时器模块和按键开机模块；SMIT触发器输出信号关闭或开启芯片内部基准电压和电流源。

计时模块包括第一计时单元、第二计时单元、反相器和与门，第一计时单元和第二计时单元的一端分别连接输入模块的输出端，第一计时单元的另一端连接与门的输入端，第二计时单元的另一端分别连接反相器的输入端和LED照明模块，反相器的输出端连接与门的输入端，与门的输出端连接按键开机模块，其中，设定第一计时单元的计时为100ms，设定第二计时单元的计时为2s。

LED照明模块包括反相器、触发器和缓冲器，反相器的输入端引入上电复位信号POR，反相器的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接计时器模块，触发器的Q引脚连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端连接输入模块。

按键开机模块包括五个反相器、第一与非门、第二与非门、触发器和下降沿检测电路，第一反相器的输入端引入关机信号，第一反相器的输出端连接第一与非门的输入端，第一与非门的另一输入端引入上电复位信号POR，第一与非门的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接第二反相器的输出端，第二反相器的输入端连接第二与非门的输出端，第二与非门的输入端连接第三反相器的输出端，第二与非门的另一输入端连接下降沿检测电路，下降沿检测电路的另一端连接输入模块，所述第三反相器的输入端分别连接触发器的Q引脚和第四反相器的输入端，第四反相器的输出端连接第五反相器的输入端，第五反相器的输出端连接开机信号，触发器的D引脚连接计时器模块。

如图1所示，本实施例在具体实施过程中，功率管M1接收LED照明模块KEY_EN_LED信号用于驱动LED灯；当按键引脚没有按下时，电阻R1上拉按键引脚，按键引脚为高电平，经过SMIT触发器整形，输出信号EN_VREF_IREF为低电平，从而关闭芯片内部基准电压和电流源，系统处于低功耗模式；当按键引脚按下时，按键引脚电压为低电平，经过SMIT触发器整形，使能信号EN_VREF_IREF为高电平，从而开启芯片内部基准电压和电流源，经过延时模块延时，保证后续计时模块正常工作。

计时器模块用于检测按键状态产生短按信号D1和长按信号D2，其中，第一计时单元对应检测短按信号D1，第二计时单元对应检测长按信号D2，当按键没有按下时，使能计时器模块信号EN_TIMER为低电平，关闭两个计时单元，短按信号D1和长按信号D2均为低电平，此时按键不开机，不打开LED灯；当按键按下时长小于100ms时，两个计时单元输出均为低电平，短按信号D1和长按信号D2均为低电平，此时视为无效按键不开机，不打开LED灯；当按键短按时，短按信号D1为高电平，长按信号D2为低电平，此时按键开机，不打开LED灯；当按键长按时，短按信号D1为低电平，长按信号D2为高电平，此时不开机，打开LED灯。

对于LED照明模块，当系统上电时，上电复位信号POR为低电平，对LED照明模块中的触发器清零， KEY_EN_LED为低电平，此时不开启LED灯；当检测到按键长按时，信号D2翻转，使能LED照明信号KEY_EN_LED为高电平，此时开启LED灯；当 KEY按键再次长按时，D2信号再次翻转，使能LED照明信号KEY_EN_LED为低电平，此时关闭LED灯；从而实现LED灯状态控制。

在系统上电时，上电复位信号POR对按键开机模块的触发器清零，使能开机信号KEY_EN_WORK为低电平，关闭系统；当检测到EN_TIMER下降沿到来时，触发器接收计时器模块短按信号D1送给信号KEY_EN_WORK确认是否开机；当检测到关机信CLOSE_WORK为高电平时，对触发器清零，使能开机信号KEY_EN_WORK为低电平，系统关机。

本实施例实现了按键和LED灯共用一个引脚的效果，在整个工作过程中，只有在按键按下的情况下，才会唤醒系统内部基准电路，而按键没有按下时，系统关闭内部基准电路，无需基准电压和偏置电流，功耗极低。

实施例二：

请参照图2，本实施例提供了一种低功耗的引脚复用控制系统的控制方法，包括以下步骤：S1、系统完成上电后，上电复位信号POR对系统清零，检测按键是否按下；S2、当按键没有按下时，系统处于待机状态；当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制。

在步骤S2中的当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制具体包括以下过程：S21、当按键按下时，判断按键属于短按范围或长按范围；S22、当按键属于短按范围时，使能系统开机并关闭LED灯；当按键属于长按范围时，控制改变LED灯的当前状态，即当LED灯的当前状态为打开时，则控制关闭LED灯，当LED灯的当前状态为关闭时，则控制打开LED灯；当按键不属于短按范围或长按范围时，返回步骤S1中继续检测按键状态，本实施例中设定短按范围是按键按压时长大于100ms小于2s，长按范围是按键按压时长大于或等于2s，当按压时长小于100ms时，视为无效按键信号，当然，也可以根据实际需求对短按范围和长按范围进行设定，本实施例中并不限制于此一种计时范围。

具体的，系统完成上电后，上电复位信号POR对系统清零，关机和关闭LED灯，检测按键KEY是否按下，当按键没有按下时，系统处于待机状态；当按键按下时，置EN_VREF_IREF为高电平，启动内部基准电路，判断按键是否属于短按范围,当按键属于短按范围时，置KEY_EN_WORK为高电平，使能系统开机并关闭LED灯；当按键不属于短按范围时，进入下一步判断按键是否属于长按范围，当按键不属于长按范围时，系统返回对按键状态的检测；当按键属于长按范围时，进而判别LED灯状态，如果原来LED灯已经开启，那么按键长按会关闭LED灯；如果原来LED灯是关闭的，那么按键长按会开启LED灯，即，整个工作过程在按键按下的情况下，才会唤醒内部基准电路，而按键没按下时，系统关闭内部基准电路，功耗极低。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种低功耗的引脚复用控制系统，其特征在于：包括集成芯片、按键和LED灯；所述集成芯片上包括输入模块、计时器模块、按键开机模块和LED照明模块，所述输入模块的输入端连接按键和LED灯，输入模块的输出端分别连接计时器模块和按键开机模块的输入端，所述计时器模块的输出端分别连接按键开机模块和LED照明模块的输入端，所述LED照明模块的输出端连接输入模块的输入端；

所述按键开机模块包括五个反相器、第一与非门、第二与非门、触发器和下降沿检测电路，所述五个反相器分别为第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第五反相器；所述第一反相器的输入端引入关机信号，第一反相器的输出端连接第一与非门的输入端，所述第一与非门的另一输入端引入上电复位信号POR，第一与非门的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接第二反相器的输出端，第二反相器的输入端连接第二与非门的输出端，第二与非门的输入端连接第三反相器的输出端，第二与非门的另一输入端连接下降沿检测电路，下降沿检测电路的另一端连接输入模块，所述第三反相器的输入端分别连接触发器的Q引脚和第四反相器的输入端，第四反相器的输出端连接第五反相器的输入端，第五反相器的输出端连接开机信号，触发器的D引脚连接计时器模块。

2.根据权利要求1所述的低功耗的引脚复用控制系统，其特征在于：所述输入模块包括功率管M1、电阻R1、SMIT触发器和延时单元，所述功率管M1的栅极连接LED照明模块，功率管M1的源极和电阻R1的一端分别连接电源VDD，功率管M1的漏极和电阻R1的另一端分别连接SMIT触发器的输入端，SMIT触发器的输出端连接延时模块，延时模块连接计时器模块和按键开机模块；所述SMIT触发器输出信号关闭或开启芯片内部基准电压和电流源。

3.根据权利要求1所述的低功耗的引脚复用控制系统，其特征在于：所述计时器模块包括第一计时单元、第二计时单元、反相器和与门，所述第一计时单元和第二计时单元的一端分别连接输入模块的输出端，第一计时单元的另一端连接与门的输入端，第二计时单元的另一端分别连接反相器的输入端和LED照明模块，反相器的输出端连接与门的输入端，所述与门的输出端连接按键开机模块。

4.根据权利要求1所述的低功耗的引脚复用控制系统，其特征在于：所述LED照明模块包括反相器、触发器和缓冲器，所述反相器的输入端引入上电复位信号POR，反相器的输出端连接触发器的Reset引脚，触发器的Clk引脚连接计时器模块，触发器的Q引脚连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端连接输入模块。

5.根据权利要求3所述的低功耗的引脚复用控制系统，其特征在于：所述第一计时单元的计时为100ms，所述第二计时单元的计时为2s。

6.一种如权利要求1所述的低功耗的引脚复用控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、系统完成上电后，上电复位信号POR对系统清零，检测按键是否按下；

S2、当按键没有按下时，系统处于待机状态；当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的当按键按下时，根据按键的按压时长对LED灯的状态进行控制具体包括以下过程：

S21、当按键按下时，判断按键属于短按范围或长按范围；

S22、当按键属于短按范围时，使能系统开机并关闭LED灯；

当按键属于长按范围时，控制改变LED灯的当前状态；

当按键不属于短按范围或长按范围时，返回步骤S1中继续检测按键状态。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述短按范围是按键按压时长大于100ms小于2s，所述长按范围是按键按压时长大于或等于2s。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S22中的当按键属于长按范围时，控制改变LED灯的当前状态具体为：当LED灯的当前状态为打开时，则控制关闭LED灯；当LED灯的当前状态为关闭时，则控制打开LED灯。

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