CN110190841A - Io端口复用控制电路以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种IO端口复用控制电路以及电子设备，括：控制芯片、按键、二极管、上拉电阻、下拉电阻以及充放电路；按键的第一端连接至上拉电阻的一端，按键的第二端连接至下拉电阻的一端、二极管的正极以及控制芯片的一IO端口；上拉电阻的另一端用于连接外部输入电源；下拉电阻的另一端接地；二极管的负极用于连接外设芯片的使能端；充放电路的一端连接在二极管的负极与外设芯片的使能端之间，另一端接地。本发明各实施例的IO端口复用控制电路以及电子设备，控制芯片可分时交替配置IO端口为输入状态或输出状态，从而即能够对按键进行检测又可实现对外设芯片的使能状态的维持，或进入低功耗状态，节约了IO端口的资源，便于电路布图的设计。

Description

IO端口复用控制电路以及电子设备
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种IO端口复用控制电路以及电子设备。
背景技术
芯片引脚是从集成电路内部引出与外围电路的接线，引脚构成了芯片的接口，按照功能来说，引脚可分为主电源、外接晶振、多功能IO口，以及控制、选通和复位等。目前，随着智能技术的快速发展，设备机器的功能越来越丰富且多样化，为了开发以及实现多功能的设备机器，需要合理利用芯片的引脚。而在传统技术中，通常是一引脚对应实现一种功能，易造成资源的浪费，且不便于PCB电路的设计等。
发明内容
本发明的目的在于针对传统技术的不足，提供一种IO端口复用控制电路以及电子设备。
在一个实施例中，本发明提供了一种IO端口复用控制电路，包括：控制芯片、按键、二极管、上拉电阻、下拉电阻以及充放电路；
按键的第一端连接至上拉电阻的一端，按键的第二端连接至下拉电阻的一端、二极管的正极以及控制芯片的一IO端口；
上拉电阻的另一端用于连接外部输入电源；
下拉电阻的另一端接地；
二极管的负极用于连接外设芯片的使能端；
充放电路的一端连接在二极管的负极与外设芯片的使能端之间，另一端接地。
在一个具体的实施例中，充放电路包括第一电阻和第一电容；
二极管的负极连接至第一电阻的一端以及第一电容的一端；
第一电阻的另一端和第一电容的另一端均接地。
在一个具体的实施例中，第一电容的放电时间常数为t＝2×π×R×C；
其中，R表示第一电阻的电阻值，C表示第一电容的电容值。
在一个具体的实施例中，还包括连接在二极管负极和充放电路之间的第二电阻。
在一个具体的实施例中，还包括并联在下拉电阻两端的第二电容。
在一个具体的实施例中，上拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
在一个具体的实施例中，下拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
在一个具体的实施例中，外部输入电源的电压范围为3.3V-5V。
另一方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括IO端口复用控制电路以及外设芯片。
在一个具体的实施例中，电子设备包括智能家电和工业机器人中任一种或组合。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
本发明的一种IO端口复用控制电路以及电子设备，控制芯片的一IO端口连接按键、二极管，二极管连接充放电路。由此，控制芯片可当IO端口处于输入状态时，检测按键是否被按下，并在预设时间段切换为高电平输出状态，以保持外设芯片处于高电平使能状态。进一步地，上拉电阻输出高组态，下拉电阻将电平拉低至低电平或者IO端口输出低电平信号，导致二极管截止充放电路两端的电压低于预设的低电平阈值时，则外设芯片进入低功耗状态。本发明各实施例的IO端口复用控制电路以及电子设备，控制芯片可分时交替配置IO端口为输入状态或输出状态，从而即能够对按键进行检测又可实现对外设芯片的使能状态的维持，或进入低功耗状态，节约了IO端口的资源，且编程灵活，更加便于电路布图的设计。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本发明实施例的IO端口复用控制电路的一个结构示意图；
图2示出了本发明实施例的IO端口复用控制电路的另一结构示意图；
图3示出了本发明实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
参见图1，在一个实施例中，本发明实施例提供了一种IO端口复用控制电路，包括：控制芯片120、按键K1、二极管D1、上拉电阻Ra、下拉电阻Rb以及充放电路110；
按键K1的第一端连接至上拉电阻Ra的一端，按键K1的第二端连接至下拉电阻Rb的一端、二极管D1的正极以及控制芯片120的一IO端口；
上拉电阻Ra的另一端用于连接外部输入电源VCC；
二极管D1的负极用于连接外设芯片的使能端EN；
充放电路110的一端连接在二极管D1的负极与外设芯片的使能端EN之间，另一端接地。
当控制芯片120需要控制外设芯片处于高电平使能状态时，IO端口若为输出状态则输出高电平信号，高电平信号通过导通的二极管D1给充放电路110充电至高电平，以使使能端EN达到高电平使能外设芯片。若IO端口为输出状态且输出低电平，此时二极管D1截止，充放电路110缓慢放电，使能端EN在一定时间内保持高电平，因此在该时间段内外设芯片处于高电平使能状态，但控制芯片120在预设时间段内，需将IO端口切换为高电平输出，否则充放电路110两端的电压降低至预设低电平阈值后，外设芯片进入低功耗待机模式。
进一步地，当控制芯片120需要控制外设芯片处于高电平使能状态时，IO端口由高电平输出状态转为输入状态，则控制芯片120通过IO端口开始检测按键K1是否被按下，即检测按键K1的输入信号，并在预设时间段内将IO端口切换为高电平输出状态。当IO端口处于输入状态时，若按键K1按下，上拉电阻Ra将外部输入电源VCC钳位至高电平并输入至IO端口，控制芯片120检测到该高电平信号，则判断有按键K1按键。同时，上拉电阻Ra输出高阻态，此时二极管D1基于该高阻态反向截止，充放电路110放电，使能端EN在一定时间段内高电平使能外设芯片，此时，控制芯片120在预设时间段内若没有切换为高电平输出状态，则外设芯片进入低功耗状态，因此，控制芯片120需要在预设时间段内转为高电平输出状态。其中，预设时间段为充放电路110从两端电压稳定后的高电平电压下降至预设低电平阈值的时间。进一步地，预设时间段小于充放电路110的放电时间常数，放电时间常数越大放电放电速度越缓慢，反之越快。
进一步地，当外设芯片处于高电平使能状态，且IO端口由高电平输出状态转为输入时，若按键K1未被按键下，下拉电阻Rb将IO端口的电平下拉至低电平，二极管D1截止，充放电路110处于放电状态，并向使能端EN输出高电平信号以使外设芯片高电平使能。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，控制芯片120的一IO端口连接按键K1、二极管D1，二极管D1连接充放电路110。由此，控制芯片120可当IO端口处于输入状态时，检测按键K1是否被按下，并在预设时间段内切换为高电平输出状态，以保持外设芯片处于高电平使能状态。进一步地，上拉电阻Ra输出高组态，下拉电阻Rb将电平拉低至低电平或者IO端口输出低电平信号，导致二极管截止充放电路110两端的电压低于预设的低电平阈值时，则外设芯片进入低功耗状态。本发明实施例的IO端口复用控制电路，控制芯片可分时交替配置IO端口为输入状态或输出状态，从而即能够对按键进行检测又可实现对外设芯片的使能状态的维持，或进入低功耗状态，节约了IO端口的资源，且编程灵活，更加便于电路布图的设计。
参见图2，在另一个实施例中，本发明实施例的IO端口复用控制电路，充放电路包括第一电阻R1和第一电容C1；
二极管D1的负极连接至第一电阻R1的一端以及第一电容C1的一端；
第一电阻R1的另一端和第一电容C1的另一端均接地。
当控制芯片120控制IO端口为高电平输出状态时，第一电容C1两端电压升高以使使能端EN高电平使能外设芯片。若控制芯片120控制IO端口为低电平输出状态，或者为输入状态且基于上拉电阻Ra处于高阻态，或基于下拉电阻Rb处于低电平，则第一电容C1通过第一电阻R1放电。在第一电容C1放电至预设低电平阈值之前，外设芯片保持高电平使能状态。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，结构简单，可通过控制芯片120控制IO端口交替处于输出状态或输入状态，从而能够基于包括第一电阻R1和第一电容C1的充放电路实现对外设芯片的高使能状态控制，和低功耗状态的控制。同时使得控制芯片编程灵活，节约IO引脚资源，可从整体上缩小控制芯片的体积，以及便于对PCB电路的布图设计，有助于减少额外的走线。
在一个具体的实施例中，第一电容的放电时间常数为t＝2×π×R×C；
其中，R表示第一电阻R1的电阻值，C表示第一电容C1的电容值。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，可通过第一电阻R1和第一电容C1调整充放电路的放电时间常数，放电时间常数越大放电越缓慢，反之越快，进而能够根据该放电时间常数设置切换IO端口输入输出状态的预设时间段，在准确检测按键输入信号的同时，保证外设芯片有效维持在使能状态。
参见图2，在一个具体的实施例中，还包括连接在二极管D1的负极和充放电路之间的第二电阻R2。
第二电阻R2为限流电阻，可避免过大的电流流过烧毁电子电路和设备。本发明实施例的IO端口复用控制电路，结构完善，能够进一步保障电路安全，防止设备受到大电流的损坏而影响正常运作。
参见图2，在一个具体的实施例中，还包括并联在下拉电阻Rb两端的第二电容C2。
本发明实施例的IO端口复用控制电路中，第二电容C2起到去按键K1抖动的作用。具体地，利用第二电容C2两端的电压不能突变的特性，即当按键K1按下时，第二电容C2充电直至平稳后，IO端口输出高电平，当按键K1松开后，第二电容C2通过下拉电阻Rb放电。其中，此时IO端口输出的高电平电压为U×Rb/(Ra//Rb)，U为外部输入电源电压值。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，可通过电容C2消除按键K1的接触抖动产生的毛刺电压，有助于控制芯片120有效检测到按键K1的输入信号，进一步地优化了IO端口的复用功能。
在一个具体的实施例中，上拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，上拉电阻可将外部输入电源钳位至高电平，确保控制芯片能够通过IO端口准确地判断是否有信号变化，即按键的输入信号，同时又可保证当按键按下时能够输出高阻态，使得充放电路基于反向截止的二极管进行放电，使使能端使能。本发明实施例有助于实现一IO端口的复用功能，使得控制芯片通过一IO端口实现按键检测和控制外设芯片运行状态的功能，节约IO资源，以便合理利用IO引脚优化电子设备。
在一个具体的实施例中，下拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，下拉电阻与地相连，将电平固定在低电平，可提高电压准位。同时，又可保证充放电路基于反向截止的二极管进行放电，使使能端使能。本发明实施例有助于实现一IO端口的复用功能，使得控制芯片通过一IO端口实现按键检测和控制外设芯片运行状态的功能，节约IO资源，以便合理利用IO引脚优化电子设备。
在一个具体的实施例中，外部输入电源的电压范围为3.3V-5V。
本发明实施例的IO端口复用控制电路，外部输入电源的电压范围为3.3V-5V，可根据实际应用需求而设定，有助于兼容多种电子设备的电子电路，便于实现IO端口的功能复用。
参见图3，在一个实施例中，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括IO端口复用控制电路310以及外设芯片320；
外设芯片320的使能端EN连接IO端口复用控制电路310。
需要说明的是，本实施例的IO端口复用控制电路310与上述各实施例所述的IO端口复用控制电路的电路结构和工作原理相同，在此不再赘述。
本发明实施例的电子设备，其所包括的IO端口复用控制电路310，其控制芯片的一IO端口连接按键、二极管，二极管连接充放电路。由此，控制芯片可当IO端口处于输入状态时，检测按键是否被按下，并在预设时间段切换为高电平输出状态，以保持电子设备处于高电平使能状态。进一步地，上拉电阻输出高组态，下拉电阻将电平拉低至低电平或者IO端口输出低电平信号，导致二极管截止充放电路两端的电压低于预设的低电平阈值时，则外设芯片320进入低功耗状态。本发明实施例的电子设备，控制芯片可分时交替配置IO端口为输入状态或输出状态，从而即能够对按键进行检测又可实现对电子设备的使能状态的维持，或进入低功耗状态，节约了IO端口的资源，且编程灵活，更加便于电路布图的设计。
在一个具体的实施例中，电子设备包括智能家电和工业机器人中的任一种或组合。
本发明实施例的电子设备，包括智能家电和工业机器人等设备，能够通过一IO端口实现按键信号的检测，和控制电子设备处于使能状态或低功耗状态，节约了控制芯片的引脚资源，以便合理利用IO引脚，优化智能家电或工业机器人等设备的功能。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种IO端口复用控制电路，其特征在于，包括：控制芯片、按键、二极管、上拉电阻、下拉电阻以及充放电路；
所述按键的第一端连接至所述上拉电阻的一端，所述按键的第二端连接至所述下拉电阻的一端、所述二极管的正极以及所述控制芯片的一IO端口；
所述上拉电阻的另一端用于连接外部输入电源；
所述下拉电阻的另一端接地；
所述二极管的负极用于连接外设芯片的使能端；
所述充放电路的一端连接在所述二极管的负极与所述外设芯片的使能端之间，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，所述充放电路包括第一电阻和第一电容；
所述二极管的负极连接至所述第一电阻的一端以及所述第一电容的一端；
所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端均接地。
3.根据权利要求2所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，所述第一电容的放电时间常数为t＝2×π×R×C；
其中，R表示所述第一电阻的电阻值，C表示第一电容的电容值。
4.根据权利要求1所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，还包括连接在所述二极管的负极和所述充放电路之间的第二电阻。
5.根据权利要求1所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，还包括并联在所述下拉电阻两端的第二电容。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，所述上拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，所述下拉电阻的阻值范围为5kΩ-10kΩ。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的IO端口复用控制电路，其特征在于，所述外部输入电源的电压范围为3.3V-5V。
9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的IO端口复用控制电路以及所述外设芯片。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括智能家电和工业机器人中的任一种或组合。
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