CN110687846A - 蜂鸣器驱动和电池电压adc检测共用一个io口的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，属于芯片设计技术领域，蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，包括ADC接口模块、IO PAD、电池BAT、蜂鸣器、第一NMOS管、第二NMOS管、以及分压电阻，蜂鸣器的一端与电池BAT相连，第一NMOS管的栅极与ADC接口模块相连，第一NMOS管的漏级接地，第一NMOS管的源级与分压电阻的一端相连，分压电阻的另一端通过IO PAD与蜂鸣器的另一端相连，IO PAD并联有第二NMOS管。本发明的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路使用1个IO口实现蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测，不仅可以节约电池电压ADC检测电路的电流，减少系统功耗，还可以节约电池电压ADC检测的两个分压电阻，降低系统成本。

Description

蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路
技术领域
本发明属于芯片设计技术领域，尤其涉及一种蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路。
背景技术
应用中，单片机驱动蜂鸣器的电路如图1和图2所示，驱动蜂鸣器时，需要IO口输出一定频率（通常为2KHz或4KHz）的方波，蜂鸣器才会鸣叫。在应用时，IO口会设置成推挽输出模式，单片机内部推挽输出电路结构如图3所示。单片机检测电池BAT的电压的驱动电路如图4所示，将电池BAT的电压通过外部电阻R1和R2分压后，输入到ADC检测IO口。在应用中，由于电池BAT的电压一直加在分压电阻上，所以即使没有打开ADC检测电路，该部分电路也一直在耗电，I=BAT/(R1+R2)，如BAT=4.0V，R1=R2=100K，I=20uA。在应用时，单片机IO口会设置成高阻输入模式，单片机内部高阻输入电路结构如图5所示。
可见，在应用中，要驱动蜂鸣器和检测电池电压，需要2个IO口，系统功耗高，成本高。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，使用1个IO口实现蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测，不仅可以节约电池电压ADC检测电路的电流，减少系统功耗，还可以节约电池电压ADC检测的两个分压电阻，降低系统成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，包括ADC接口模块、IO PAD、电池BAT、蜂鸣器、第一NMOS管、第二NMOS管、以及分压电阻，蜂鸣器的一端与电池BAT相连，第一NMOS管的栅极与ADC接口模块相连，第一NMOS管的漏级接地，第一NMOS管的源级与分压电阻的一端相连，分压电阻的另一端通过IO PAD与蜂鸣器的另一端相连，IOPAD并联有第二NMOS管。
优选地，ADC接口模块包括ADC接口、以及ADC时钟，ADC时钟的一端与ADC接口相连，ADC时钟的另一端与第一NMOS管的栅极相连。
优选地，ADC接口上还设有ADC输入通道选择模块、ADC转换参考电压选择模块、以及ADC转换时钟选择模块。
优选地，分压电阻包括模数转换输入口adcin0、电阻R1、以及电阻R2，电阻R1和电阻R2串联，模数转换输入口adcin0连接在电阻R1和R2之间。
优选地，电阻R1和R2的电阻值之和≥100KΩ。
优选地，蜂鸣器的等效阻抗为10-30Ω。
优选地，第二NMOS管的漏级接地，第二NMOS管的源级与IO PAD相连。
优选地，IO PAD的工作模式包括开漏输出模式和高阻输入模式。
本发明的有益效果为：
1、使用1个IO口实现蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测。
2、不仅可以节约电池电压ADC检测电路的电流，减少系统功耗，还可以节约电池电压ADC检测的两个分压电阻，降低系统成本。
附图说明
图1是现有蜂鸣器的驱动电路示意图（NPN）。
图2是现有蜂鸣器的驱动电路示意图（PNP）。
图3是现有推挽输出电路结构示意图。
图4是现有电池电压检测电路示意图。
图5是现有高阻输入模式电路结构示意图。
图6是本发明的结构框图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图6所示，本实施例中提供的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，包括ADC接口模块、IO PAD、电池BAT、蜂鸣器、第一NMOS管、第二NMOS管、以及分压电阻，其中，蜂鸣器为无源蜂鸣器，蜂鸣器的一端与电池BAT相连，第一NMOS管的栅极与ADC接口模块相连，第一NMOS管的漏级接地，第一NMOS管的源级与分压电阻的一端相连，分压电阻的另一端通过IO PAD与蜂鸣器的另一端相连，IO PAD并联有第二NMOS管。
ADC接口模块主要由单片机内部的ADCCON寄存器来设置，用于控制芯片内部ADC模块的工作方式，包括选择ADC输入通道（sel_adcin），选择ADC转换参考电压（sel_adcref），选择ADC转换时钟（sel_adcclk）等。
IO PAD：主要用于输出逻辑1和0来控制外部设备或读取外部输入逻辑信号，当IO口复用为单片机其他功能时，如ADC输入通道，则用于检测电压信号。复用为ADC转换参考电压时，以16位ADC为例，ADC转换结果为0x0000~0xFFFF。当输入通道的电压值等于参考电压时，对应ADC转换结果为0xFFFF；当输入通道的电压值等于参考电压的一半时，对应ADC转换结果为0x7FFF；当输入通道的电压值等于GND时，对应ADC转换结果为0x0000。ADC转换时钟指的是ADC转换时的工作频率，转换时钟频率越高，转换速度越快，转换精度越低；转换时钟频率越低，转换速度越慢，转换精度越高。当单片机的VDD低于电池BAT的电压时，该IO PAD不加VDD的钳位二极管保护电路，从而IO口设置为开漏输出模式时，可以外接高于VDD的电压。
当ADC模块工作时，adcen=1，第一NMOS管闭合，分压电阻工作；当ADC模块不工作时，adcen=0，第一NMOS管断开，分压电阻不工作。
当驱动无源蜂鸣器时，先关闭ADC模块，从而adcen=0，第一NMOS管断开；然后将IO口的工作模式设置成开漏输出模式，即利用第二NMOS管的下拉NMOS管来给无源蜂鸣器提供大驱动电流；最后依据外接无源蜂鸣器的类型，令IO口输出一定频率（通常为 2KHz 或4KHz）的方波，从而驱动无源蜂鸣器。
当检测电池电压时，先令IO口输出逻辑1（tx=1），从而第一NMOS管的下拉NMOS管断开；然后将IO口的工作模式设置成高阻输入模式，从而第二NMOS管的上拉PMOS管断开；最后将ADC检测输入通道选择到该IO口，打开ADC检测功能，从而adcen=1，第一NMOS管闭合，外部电池BAT的电压经芯片内部的分压电阻分压后输入到adcin0进行ADC转换。由于电阻R1和R2的电阻值之和≥100KΩ，而外接无源蜂鸣器等效阻抗为10-30Ω（通常为16欧姆），所以外接无源蜂鸣器对电池电压检测的影响可忽略不计。其中，图6中的!tx表示对tx进行逻辑取反，如tx=1，!tx=0；tx=0，!tx=1。
当不驱动无源蜂鸣器，也不检测电池电压时，关闭ADC检测功能，从而adcen=0，第一NMOS管断开，ADC检测电路没有耗电；同时将IO口的工作模式设置成开漏输出模式，并输出逻辑1，从而无源蜂鸣器关闭，无源蜂鸣器没有耗电。即不驱动无源蜂鸣器，也不检测电池电压时，无源蜂鸣器驱动电路和电池电压ADC检测的功耗降至0。
进一步的，ADC接口模块包括ADC接口(ADC Interface)、以及ADC时钟（adcen），ADC时钟的一端与ADC接口相连，ADC时钟的另一端与第一NMOS管的栅极相连。
进一步的，ADC接口上还设有ADC输入通道选择模块、ADC转换参考电压选择模块、以及ADC转换时钟选择模块。
进一步的，分压电阻包括模数转换输入口adcin0、电阻R1、以及电阻R2，电阻R1和电阻R2串联，模数转换输入口adcin0连接在电阻R1和R2之间。
进一步的，第二NMOS管的漏级接地，第二NMOS管的源级与IO PAD相连。
进一步的，IO PAD的工作模式包括开漏输出模式和高阻输入模式。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
包括ADC接口模块、IO PAD、电池BAT、蜂鸣器、第一NMOS管、第二NMOS管、以及分压电阻；
所述蜂鸣器的一端与所述电池BAT相连；
所述第一NMOS管的栅极与所述ADC接口模块相连，所述第一NMOS管的漏级接地，所述第一NMOS管的源级与所述分压电阻的一端相连；
所述分压电阻的另一端通过IO PAD与所述蜂鸣器的另一端相连；
所述IO PAD并联有第二NMOS管。
2.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述ADC接口模块包括ADC接口、以及ADC时钟；
所述ADC时钟的一端与所述ADC接口相连，所述ADC时钟的另一端与所述第一NMOS管的栅极相连。
3.根据权利要求2所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述ADC接口上还设有ADC输入通道选择模块、ADC转换参考电压选择模块、以及ADC转换时钟选择模块。
4.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述分压电阻包括模数转换输入口adcin0、电阻R1、以及电阻R2；
所述电阻R1和电阻R2串联；
所述模数转换输入口adcin0连接在所述电阻R1和R2之间。
5.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述电阻R1和R2的电阻值之和≥100KΩ。
6.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述蜂鸣器的等效阻抗为10-30Ω。
7.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述第二NMOS管的漏级接地，所述第二NMOS管的源级与所述IO PAD相连。
8.根据权利要求1所述的蜂鸣器驱动和电池电压ADC检测共用一个IO口的电路，其特征在于：
所述IO PAD的工作模式包括开漏输出模式和高阻输入模式。
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