CN110837243A - 一种开关量输入采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关量输入采集系统，包括工作采集电路、待机采集电路、使能电路、系统芯片以及单片机，所述系统芯片,用于接收待机采集电路发出的唤醒信号，向单片机提供电源；所述单片机，用于通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号触发使能电路，并接收工作采集电路的采样信号进行DA转换；所述使能电路，用于接收单片机的脉冲信号信号，并发出触发信号控制工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；所述待机采集电路，用于采样开关开启、闭合的动作变换量信息，并产生唤醒信号发送至系统芯片；所述工作采集电路，用于采样开关工作过程的信号，并发送至单片机进行DA转换。本发明可以有效的降低功耗的损耗，提高汽车电池的使用寿命。

Description

一种开关量输入采集系统

技术领域

本发明涉及一种汽车开关量信号的输入采集系统。

背景技术

现有的汽车车门打开或关闭、车锁打开或关闭等开关信号的输入采集系统,如图1所示,包括工作采集电路、系统芯片、单片机以及使能电路。 系统运行状态时，系统芯片向单片机提供电源，单片机每5ms通过使能电路使能工作采集电路，然后对汽车上的开关的动作状态产生的信号进行采样;系统休眠状态时，系统芯片向单片机提供电源，单片机需要每隔80ms通过使能电路使能工作采集电路，然后对汽车上的开关的动作状态产生的信号进行采样。不论系统处于工作还是休眠状态，因为要定期采样,单片机，系统芯片和采集电路始终处于供电状态，因而产生较高的功耗，消耗更多的电源能量，严重影响汽车电池的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种能耗低的开关量输入采集系统，以提高汽车电池使用寿命的。

本发明所述的一种开关量输入采集系统，包括工作采集电路、待机采集电路、使能电路、系统芯片以及单片机;

所述系统芯片,用于接收待机采集电路发出的唤醒信号，向单片机提供电源；

所述单片机，用于通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号触发使能电路，并接收工作采集电路的采样信号进行DA转换；

所述使能电路，用于接收单片机的脉冲信号信号，并发出触发信号控制工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；

所述待机采集电路，用于采样开关开启、闭合的动作变换量信息，并产生唤醒信号发送至系统芯片；

所述工作采集电路，用于采样开关工作过程的信号，并发送至单片机进行DA转换。

所述的一种开关量输入采集系统，当待机采集电路采样到开关开启、闭合的动作变换量信息时，待机采集电路会产生一定宽度的唤醒脉冲，发送至系统芯片，系统芯片收到该唤醒脉冲后，向单片机提供工作电源。单片机工作，通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号发送至使能电路，使能电路工作，并使能工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；单片机通过采集工作采集电路的AD转换信号，再次确认输入开关开启、闭合的动作变换量信息是否有效，当开关进入工作过程，这时系统处于工作状态，转为工作采集电路负责采样输入的开关进入工作过程值如开关的换档位信号的动作。其在系统待机状态（即系统处于休眠状态）时，仅待机采集电路和系统芯片内的输入唤醒电路处于工作状态,因而整个系统的功耗低, 从而提高了汽车电池的使用寿命。

附图说明

图1为背景技术现有的汽车车门打开或关闭、车锁打开或关闭等开关信号的输入采集采集系统原理图；

图2为一种开关量输入采集系统的原理图；

图3为待机采集电路的电路图。

具体实施方式

如图2所示，一种开关量输入采集系统，包括工作采集电路、待机采集电路、使能电路、系统芯片以及单片机；

所述系统芯片,用于接收待机采集电路发出的唤醒信号，向单片机提供电源；

所述单片机，用于通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号触发使能电路，并接收工作采集电路的采样信号进行DA转换；

所述使能电路，用于接收单片机的脉冲信号信号，并发出触发信号控制工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；

所述待机采集电路，用于采样开关开启、闭合的动作变换量信息，并产生唤醒信号发送至系统芯片；

所述工作采集电路，用于采样开关工作过程的信号，并发送至单片机进行DA转换。

当待机采集电路采样到开关开启、闭合的动作变换量信息时，待机采集电路会产生一定宽度的唤醒脉冲，发送至系统芯片，系统芯片收到该唤醒脉冲后，向单片机提供工作电源。单片机工作，通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号发送至使能电路，使能电路工作，并使能工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；单片机通过采集工作采集电路的AD转换信号，再次确认输入开关开启、闭合的动作变换量信息是否有效，当开关进入工作过程，这时系统处于工作状态，转为工作采集电路负责采样输入的开关进入工作过程值如开关的换档位信号的动作。其在系统待机状态（即系统处于休眠状态）时，仅待机采集电路和系统芯片内的输入唤醒电路处于工作状态,因而整个系统的功耗低, 从而提高了汽车电池的使用寿命。

低待机功耗的输入采集系统设置多组工作采集电路、待机采集电路。有效的采样全车的开关信息。

系统芯片包括稳压电路、系统芯片SPI通讯模块以及输入唤醒电路，所述稳压电路为单片机提供电源，所述输入唤醒电路待机采集电路触发唤醒，系统芯片SPI通讯模块通过SPI通讯协议与单片机通讯。单片机SPI通讯模块和AD转换模块，单片机SPI通讯模块和系统芯片SPI通讯模块通过SPI通讯协议通讯，AD转换模块接收工作采集电路的采样信号。系统待机状态下，系统芯片内的稳压电源和系统SPI通讯模块不工作，不为单片机提供电源，系统总体功耗低。

如图3所示，待机采集电路包括开关三极管Q1、开关三级管Q2、充电电容C1、充电电容C2、限流电阻R5、限流电阻R6、限流电阻R7、限流电阻R8、上拉电阻R4以及下拉电阻R9；

所述开关三极管Q1的发射极以及上拉电阻R4的一端均和使能电路电源电性连接，开关三极管Q1的基极依次连接限流电阻R7、限流电阻R5以及充电电容C1，开关三极管Q1的集电极连接限流电阻R8；

所述充电电容C1和二极管D2的正极电性连接，所述限流电阻R8连接系统芯片的使能电路；

所述开关三级管Q2的集电极接入限流电阻R7、限流电阻R5，开关三级管Q2的基极依次限流电阻R6、充电电容C2以及上拉电阻R4，开关三级管Q2的发射极接地以及下拉电阻R9，下拉电阻R9的另一端连接限流电阻R8以及系统芯片的使能电路；

充电电容C2和上拉电阻R4之间连接充电电容C1和二极管D2的正极，二极管D2的负极开关开启、闭合的动作变换量的采样端连接。

系统在待机状态下：当输入开关从打开变成闭合时，开关信号的输入端点的电平从高变成低，充电电容C1发生充电，充电的电流从使能电路电源流过开关三极管Q1的基极，限流电阻R7和限流电阻R5，给充电电容C1充电。这个电流使得开关三极管Q1处于导通状态。开关三极管Q1导通后，唤醒信号的电压发生从低到高的变化，向系统芯片发出唤醒信号，系统芯片的唤醒电路收到唤醒脉冲后，向单片机提供电源，单片机工作，将其触发使能电路的触发信号发送至使能电路，使能电路工作，并使能工作采集电路工作，待机采集电路停止工作，单片机通过采集工作采集电路的AD转换信号，再次确认输入开关开启、闭合的动作变换量信息是否有效。

当输入开关从闭合变成打开时，开关信号的输入端点的电平从低变成高，充电电容C2发生充电，充电的电流从使能电路电源流过上拉电阻R4，向充电电容C2充电，然后从限流电阻R6和开关三极管Q2流入地。这个电流使得开关三极管Q2导通。开关三极管Q2导通后，另一个电流从使能电路电源流经开关三极管Q1和限流电阻R7，使得开关三极管Q1导通。开关三极管Q1导通后，唤醒信号的电压发生从低到高的变化，向系统芯片发出唤醒信号，系统芯片的唤醒电路收到唤醒脉冲后，向单片机提供电源，单片机工作，将其触发使能电路的触发信号发送至使能电路，使能电路工作，并使能工作采集电路工作，待机采集电路停止工作，单片机通过采集工作采集电路的AD转换信号，再次确认输入开关开启、闭合的动作变换量信息是否有效。

系统待机状态时即系统休眠状态时，只有待机采集电路和系统级芯片内的输入唤醒电路处于工作状态，待机采集电路和工作采集电路，两者不会同时工作。单片机通过使能电路使工作采集电路工作，以及屏蔽待机采集电路，待机采集电路和工作采集电路，两者不会同时工作。单片机通过使能电路使工作采集电路工作，以及屏蔽待机采集电路。从而降低了整个系统的功耗, 提高恶劣汽车电池的使用寿命。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种开关量输入采集系统，包括工作采集电路、待机采集电路、使能电路、系统芯片以及单片机，其特征在于：

所述系统芯片,用于接收待机采集电路发出的唤醒信号，向单片机提供电源；

所述单片机，用于通过单片机的脉冲宽度调制端发送脉冲信号触发使能电路，并接收工作采集电路的采样信号进行DA转换；

所述使能电路，用于接收单片机的脉冲信号信号，并发出触发信号控制工作采集电路工作，待机采集电路停止工作；

所述待机采集电路，用于采样开关开启、闭合的动作变换量信息，并产生唤醒信号发送至系统芯片；

所述工作采集电路，用于采样开关工作过程的信号，并发送至单片机进行DA转换。

2.根据权利要求1所述一种开关量输入采集系统，其特征在于：所述低待机功耗的输入采集系统设置多组工作采集电路、待机采集电路。

3.根据权利要求1所述一种开关量输入采集系统，其特征在于：所述系统芯片包括稳压电路、系统芯片SPI通讯模块以及输入唤醒电路，所述稳压电路为单片机提供电源，所述输入唤醒电路待机采集电路触发唤醒，系统芯片SPI通讯模块通过SPI通讯协议与单片机通讯。

4.根据权利要求1所述一种开关量输入采集系统，其特征在于：单片机包括单片机SPI通讯模块和AD转换模块，单片机SPI通讯模块和系统芯片SPI通讯模块通过SPI通讯协议通讯，AD转换模块接收工作采集电路的采样信号。

5.根据权利要求1所述一种开关量输入采集系统，其特征在于：所述待机采集电路包括开关三极管Q1、开关三级管Q2、充电电容C1、充电电容C2、限流电阻R5、限流电阻R6、限流电阻R7、限流电阻R8、上拉电阻R4以及下拉电阻R9；

所述开关三极管Q1的发射极以及上拉电阻R4的一端均和使能电路电源电性连接，开关三极管Q1的基极依次连接限流电阻R7、限流电阻R5以及充电电容C1，开关三极管Q1的集电极连接限流电阻R8；

所述充电电容C1和二极管D2的正极电性连接，所述限流电阻R8连接系统芯片的使能电路；

所述开关三级管Q2的集电极接入限流电阻R7、限流电阻R5，开关三级管Q2的基极依次限流电阻R6、充电电容C2以及上拉电阻R4，开关三级管Q2的发射极接地以及下拉电阻R9，下拉电阻R9的另一端连接限流电阻R8以及系统芯片的使能电路；

充电电容C2和上拉电阻R4之间连接充电电容C1和二极管D2的正极，二极管D2的负极开关开启、闭合的动作变换量的采样端连接。

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