CN1101080C - 具有显示功能的智能开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路开关，特别是一种本身带有液晶显示器的具有显示功能的智能开关。本发明的目的在于提供一种带有内置的控制电路和显示电路的开关，以使开关本身能够显示字符和图像，提示使用者正确操作。本发明的另一目的在于提供外部主电子系统通讯的开关，使开关具有智能作用。本发明的智能开关可适用于军事设备，民用精密仪器，功能复杂的工业控制装置上，具有较强的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路开关，特别是一种本身带有液晶显示器的具有显示功能的智能开关，使用者通过开关上显示的字符和图像的提示，可以实现正确操作。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，越来越多的复杂机器和仪表被应用到各个领域。使用者对这些设备的控制和操作是通过开关进行的，设备功能的多样化和复杂化以及设备的集成度使得同一开关在机器或仪表的不同工作状态下有着截然不同的作用。这往往造成操作者使用上的困难和误操作，以至引起故障及危险。
为避免上述缺点，设计者尽量使开关具有可视的提示作用，以达到引导使用者正确操作的目的。目前已有的解决方案基本上可归为以下三种：
1)在机器或仪表的显著位置上安装一个有很多开关10的控制面板和一个具显示功能的液晶显示器11，将开关10对设备的控制作用在显示器11上显示出来，从而达到对用户的提示作用(参照图1)。这种方法是现有技术中应用最广泛的方法，例如很多计算器的换档键(SHIFT)。按下此键后，液晶显示屏11上出现字符或图标，表示换挡键已经被按下，此时，其他键的功能发生了变化，从而实现了使用少数开关可完成多种或特殊功能。
2)开关10的表面5上写有提示性文字，其下面的开关座2中放一发光装置3(如发光管)在开关上的按钮1按下后可发光并照亮开关10表面的文字，使操作者明白开关的作用(参照图2)。
3)配有触摸屏的计算机，在屏幕上显示具有提示作用的菜单和图标，感应人手对屏幕相应位置的触摸，采取被触摸的菜单或图标所代表的动作。这种开关可以看成是完全智能化的高级开关。
上述三种方法对加快用户掌握设备使用方法和降低误操作，确有作用但也存在以下不可避免的缺点：
第一种方法对技术熟练的用户没有问题，但如果某些机器仪表的使用者不固定，比如公用电话或自动售货机等，则大多数的不熟练用户很难将显示内容和控制开关很快对应起来，初次使用还是有困难，需要一定的学习时间。
第二种方法，其显示内容无法改变，不适用于对应多种功能的开关。
第三种方法虽然效果好，但目前还无法广泛推广应用，主要因为：成本太高；在潮湿、粉尘、阳光直射等常见环境下可靠性不能得到保证。
发明内容
针对已有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种带有内置的控制电路和显示电路的开关，通过开关本身显示的字符和图像提示使用者正确操作。
本发明的另一目的在于提供外部主电子系统通讯的开关，使开关具有智能作用。具体来说，使用本发明的开关，用户看一看每个开关内的显示内容，就可以知道此开关是做什么用的，它现在处在什么状态，它和哪一个开关一起使用就可以实现所期望的功能。如果设备运行于某种状态下时，某开关不应被按下(会导致损害或危险)却被错误的按下，开关内的微处理器使其具有智能控制作用：先不执行该开关动作，报告主电子系统，请示命令，再根据指示进行下一步：合上开关还是发出警报。
为达到上述目的，本发明采取以下技术措施：
本发明涉及的开关，其内设有控制电路和显示电路，由控制电路驱动显示电路，显示电路接收控制电路的信号，显示相应的文字或图形。控制电路还可以与外部主控装置连接，如上位计算机。主控装置根据自身的工作状态，通过控制电路控制显示电路应显示的内容。
实现本发明的目的由硬件和软件两部分组成。
硬件由内置液晶显示器和微处理器组成。微处理器置于开关座内，它所驱动的液晶显示屏置于透明材料作成的开关按钮内。另有主电子系统连接至微处理器的输入/输出接口，因此，主电子系统可寻址任一开关，并以串行通讯的方式命令开关内显示相应的提示信息于液晶屏上。这样每一开关有各自的提示信息且可以由主电子系统根据自己当时的工作状态随时改变，提示开关功能的变化。本产品的引出线比一般开关的引出线要多，其输入/输出接口可分为地址线、通讯线和开关引线；其中地址线可接在系统地址线上，通讯线和主计算机通讯口连接。
软件驻留在微处理器内的只读存储器(ROM)中，包括程序和数据。程序完成串行通讯协议的选择和解释识别，接受上位机的命令并执行。数据为需显示的提示信息的文字字模和图像点阵，可根据设备的要求定制。本发明的具体组成如下：
一种具有显示功能的智能开关，包括一开关座、一按钮、一电开关装置及开关引线，按钮设于开关座上方，与电开关装置连动动作，电开关装置设置于开关座内，开关引线由开关座下部引出，其特征在于：
还包括置于开关座内部的控制电路和显示电路；
所述的控制电路包括一微处理器；
所述的显示电路包括一液晶显示器；
微处理器连接液晶显示器，控制它的显示。
还包括如下进一步特征：
所述的微处理器与外部的主控装置连接。
所述的微处理器通过串行输入/输出接口与主控装置连接。
所述的微处理器为内置液晶显示器驱动电路的微处理器。
所述的微处理器为非内置液晶显示器驱动电路的微处理器，它通过外接驱动电路与液晶显示器连接。
所述的电开关装置连接在微处理器的输入/输出接口。
所述按钮顶部设有透明盖，液晶显示器的显示屏设置在透明盖下。
还包括一外接电路，与微处理器连接，受微处理器控制。
所述的外接电路包括发光器件，发光器件连接在微处理器的输入输出接口。
所述的发光器件为发光二极管。
所述的外接电路还包括蜂鸣器，蜂鸣器与微处理器的输入输出接口连接。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明的智能开关做详细说明。
图1、2为现有按键开关的示意图；
图3为本发明的立体组合示意图；
图4是本发明的电路方框图；
图5、6为本发明的控制流程图；
图7为本发明的实施例电路图；
图8为本发明的一实施例结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，其为本发明的立体组合示意图；本发明的智能开关的硬件部分，包括一开关座2、一按钮1、数个开关引线4及置于开关座2内的一电开关装置31，所述按钮1设于开关座上方，其与所述电开关装置31连动动作，开关引线4由开关座2下部引出。
其还包括一置于所述开关座2内部的控制电路和显示电路。
如图4所示，本发明包括控制电路和显示电路，还有一主控装置42与控制电路连接。具体而言，控制电路由微处理器40组成，显示电路由液晶显示器41组成；主控装置42与微处理器40的输入/输出接口连接。
如图5、6所示，其为本发明的控制流程图；图5为本发明的主控制流程图，首先，系统进行上电后的软件和硬件初始化，即程序51，之后进入一个循环：扫描I/O端口，即程序52，判断所发生的事件，即程序53，执行处理相应事件的子程序，然后复位各种标志，再次扫描I/O端口，进行下次循环。对于通讯事件，系统提供了串行通讯服务程序。它所支持的通讯协议为被广泛采用的EEPROM串行通讯协议如Microwire IC，SPI等。对于其他事件执行怎样的具体操作，可根据用户的要求编制程序，以满足不同的工业控制需求。
图6为本发明的通信服务子程序流程图；开始后，进入程序61，即从主机取得控制字，然后进入读/写判断程序62，然后，可分别进入程序621及622，即向主机发送自己情况的数据及从主机取得命令字；从主机取得命令字后，进入执行该命令程序63，最后退回。
如图7所示，其为本发明的实施例电路图；图中虚线框内为开关内部的电路，框外为开关的外接电路。
内部电路包括控制电路和显示电路。其中，控制电路由微处理器40组成，它采用单片机70；显示电路由液晶显示器41组成。在本实施例中，微处理器40为内置液晶显示器驱动电路的微处理器，因此，微处理器40与液晶显示器41之间无须外接驱动电路。如果微处理器40采用非内置液晶显示器驱动电路的微处理器，则微处理器40与液晶显示器41之间须根据液晶显示器41的型号选择与其配用的外接显示器驱动电路。
本实施例中，微处理器40可直接驱动多达40*8的点阵液晶显示器41，片内提供了19.2KBYTE的程序空间(ROM)，以及较为丰富的I/O接口，其能够完成各种控制和通讯功能。
外接电路可包括发光器件。如图7所示，发光器件为发光二极管72，通过PNP三极管与微处理器40的输入输出接口连接，由微处理器40驱动。发光二极管72可为液晶显示器41提供背景光，也可作为开关状态的指示灯。外接电路还可以包括蜂鸣器73，它与微处理器40的输入输出接口连接。蜂鸣器73可于开关开启或关闭时发出音乐声或警告声，从而在听觉上进一步强化视觉上的提示。微处理器40的输入输出接口还可与用户指定的外部设备连接，如数字逻辑装置，多输入输出的复杂组合开关，并行地址总线/数据总线等，以达到各种工业上的控制作用。
如图7所示，还有一开关75与微处理器40的输入输出接口连接。一电开关装置74与开关75联动。当开关75闭合时，电开关装置74也同时闭合，反之亦然。电开关装置74可以是一简单的单刀开关，也可为其他各种形式的复杂开关如点触式开关，有锁开关，连动式开关，多档滑动开关等，如采用复杂开关时，需要多个I/O接口与其相连接。构成多种逻辑状态，对应多种开关状态。
图8为本发明的一实施例结构示意图。其中，本发明的智能开关按钮1顶部设有一透明盖81，所述液晶显示器41的显示屏11设置在透明盖81下，液晶显示器41的驱动电路及所述微处理器40置于一电路板82上；液晶显示屏11用螺栓固定在透明盖81下部的盒内，并通过软导线83连接于开关的固定部分，金属弹簧片84和固定的电触点85分别电连接于两个开关引线4，当开关的活动部分被按下时，金属弹簧片84被压下并接触固定的电触点85，这样开关就被导通了。解除对开关活动部分的压力则簧片弹起，开关断开，本实施例中发光二极管72置于电路板82的上面。
开关内微处理器40和上位机42交换信息和起控制作用，印刷电路板82上的外围元件对应于电路图中的电阻电容等。
此示意图是本发明最简单的实施例，实际工业应用中，可根据用户需要，在电路和机械结构上做各种变形。
本发明的智能开关可适用于军事设备，民用精密仪器，功能复杂的工业控制装置上，具有较强的实用价值。
Claims (10)
1.一种具有显示功能的智能开关，包括一开关座、一按钮、一电开关装置及开关引线，按钮设于开关座上方，与电开关装置连动动作，电开关装置设置于开关座内，开关引线由开关座下部引出，其特征在于：
还包括置于开关座内部的控制电路和显示电路；
所述的控制电路包括一微处理器；
所述的显示电路包括一液晶显示器；
微处理器连接液晶显示器，控制它的显示。
2.根据权利要求1所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的微处理器与外部的主控装置连接。
3.根据权利要求2所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的微处理器通过串行输入/输出接接口与主控装置连接。
4.根据权利要求3所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的微处理器为内置液晶显示器驱动电路的微处理器。
5.根据权利要求3所述的具的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的微处理器为非内置液晶显示器驱动电路的微处理器，它通过外接驱动电路与液晶显示器连接。
6.根据权利要求4或5所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的电开关装置连接在微处理器的输入/输出接口。
7.根据权利要求6所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述按钮顶部设有透明盖，液晶显示器的显示屏设置在透明盖下。
8.根据权利要求7所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：还包括一外接电路，与微处理器连接，受微处理器控制。
9.根据权利要求8所所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的外接电路包括发光器件，发光器件连接在微处理器的输入输出接口；所述的发光器件为发光二极管。
10.根据权利要求9所述的具有显示功能的智能开关，其特征在于：所述的外接电路还包括蜂鸣器，蜂鸣器与微处理器的输入输出接口连接。
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