CN111176940A - 一种新型功率计及其功耗测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种新型功率计及其功耗测量方法，新型功率计包括一壳体，壳体内设置有电路板；电路板上设置有充电模块、主控模块、显示模块、按键模块和端子模块；充电模块将输入电压分两路输出，一路将输入电压转换为充电电压后对充电电池充电、并进行充电状态提示，另一路输出输入电压以供电；端子模块外接表笔和信号线，用于采集信号并传输给主控模块；主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示；按键模块根据按键操作输出对应的控制信号，主控模块根据所述控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块显示。能自动计算瞬时功耗和平均功耗，即可解决现有精密电阻的功耗需要手动计算的问题。

Description

一种新型功率计及其功耗测量方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种新型功率计及其功耗测量方法。

背景技术

在硬件研发过程中经常需要测量功耗，常见的测量方式有两种：第一种是使用万用表测精密电阻两端电压，然后手算得出功耗；这种方式每次只能测量一组功耗，测试效率较低，并且而且需要手动计算，只能计算出瞬时功耗。第二种是连线到数据采集仪上，然后在电脑上读出功耗；这种方案的功能虽完善，但需要配备数据采集仪和电脑，成本昂贵，连线复杂。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种新型功率计及其功耗测量方法，以解决现有精密电阻的功耗需要手动计算的问题。

本发明实施例提供一种新型功率计，其包括一壳体，所述壳体内设置有电路板；所述电路板上设置有充电模块、主控模块、显示模块、按键模块和端子模块；

所述充电模块将输入电压分两路输出，一路将输入电压转换为充电电压后对充电电池充电、并对充电状态进行提示，另一路输出输入电压以供电；

所述端子模块外接表笔和信号线，用于采集信号并传输给主控模块；

所述主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块；

所述显示模块显示所述设置结果。

所述按键模块根据按键操作输出对应的控制信号，主控模块根据所述控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块显示。

可选地，所述的新型功率计中，所述主控模块包括开关电路、控制电路和接口电路；

所述开关电路根据开关键的按压状态控制新型功率计的开关状态；

所述控制电路根据端子模块采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示；还根据控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块显示；

所述接口电路将外设输入的程序转换为串口数据后传输给控制电路进行固件烧录，还将控制电路输出的系统数据转换为USB数据后传输给外设。

可选地，所述的新型功率计中，所述充电模块包括第一接口、第二接口、充电芯片、第一指示灯、第二指示灯、第一二极管、稳压二极管、第一电感、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一接口的第1脚连接第一二极管的正极，第一接口的第2脚连接其第3脚和地，第一二极管的负极连接输入电源端；所述充电芯片的VIN脚连接输入电源端，充电芯片的CS脚连接充电芯片的VREG脚、第一电容的一端和第一电阻的一端，充电芯片的CHRG#脚连接第二指示灯的负极，充电芯片的STDBY#脚连接第一指示灯的负极，第一指示灯的正极和第二指示灯均连接输入电源端，充电芯片的RTRICK脚连接充电芯片的GND脚、第一电容的另一端和地，充电芯片的LX1脚连接充电芯片的LX2脚、第一电感的一端和稳压二极管的负极，稳压二极管的正极接地，充电芯片的VS脚连接第二电容的一端、第一电感的另一端和第二电阻的一端；充电芯片的BAT脚连接第三电容的一端、第二电阻的另一端、电池供电端和第二接口的VCC脚；充电芯片的TS脚连接第一电阻的另一端和第二接口的NT脚，第三电容的另一端连接第二电容的另一端、第二接口的GND脚和地。

可选地，所述的新型功率计中，所述充电电路还包括第三电阻、第四电阻、第一电解电容和第二电解电容；

所述第三电阻连接在第一指示灯的正极和输入电源端之间，第四电阻连接在第二指示灯的正极和输入电源端之间，第一电解电容的正极连接第一二极管的负极和输入电源端，第一电解电容的负极连接第一接口的第3脚和地，第二电解电容的正极连接充电芯片的VIN脚和输入电源端，第二电解电容的负极接地。

可选地，所述的新型功率计中，所述开关电路包括开关键、第一降压芯片、第二降压芯片、第四电容、第五电容、第六电容、第三电解电容和第四电解电容；

所述开关键的第2脚连接电池供电端、第四电容的一端和第三电解电容的正极，第四电容的另一端连接第三电解电容的负极和地，开关键的第3脚连接第一降压芯片的VI脚；第一降压芯片的VO脚连接第一降压芯片的NC脚、第五电容的一端、第四电解电容的正极、第二降压芯片的IN脚和第一电源端；第一降压芯片的ADJ脚接地，第五电容的另一端连接第四电解电容的负极和地，第二降压芯片的OUT脚连接第二电源端和第六电容的一端，第二降压芯片的VSS脚连接第六电容的另一端和地。

可选地，所述的新型功率计中，所述控制电路包括控制芯片、第一晶振、第七电容、第八电容和第五电阻；

所述控制芯片的RESET脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接接口电路，控制芯片的XTAL2脚连接第五电阻的一端、第一晶振的一端和第七电容的一端，控制芯片的XTAL1脚连接第五电阻的另一端、第一晶振的另一端和第八电容的一端，第七电容的另一端连接第八电容的另一端和地，控制芯片的AVCC脚和VCC脚均连接第一电源端，控制芯片的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚均连接显示模块，所述控制芯片的PD7(AIN1)脚、PD6(AIN0)脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接按键模块；控制芯片的PC0(AD0)脚、PC1(AD1)脚、PC2(AD2)脚、PC3(AD3)脚、PC4(AD4)脚和PC5(AD5)脚均连接端子模块。

可选地，所述的新型功率计中，所述接口电路包括USB接口、转换芯片、复位键、第二晶振、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第六电阻和第七电阻；

所述USB接口的VBUS脚连接第十二电容的一端和第一电源端；USB接口的D-脚、D+脚与转换芯片的UD-脚、UD+脚一对一连接；USB接口的GND脚连接第十二电容的另一端和地；转换芯片的TXD脚、RXD脚与控制芯片的PD1(TXD)脚、PD0(RXD)脚一对一连接；转换芯片的XI脚连接第六电阻的一端、第二晶振的一端和第九电容的一端，转换芯片的XO脚连接第六电阻的另一端、第二晶振的另一端和第十电容的一端，第九电容的另一端连接第十电容的另一端和地，转换芯片的VCC脚连接第一电源端，转换芯片的DTR#脚连接第十一电容的一端，第十一电容的另一端连接第七电阻的一端、复位键的一端和控制芯片的RESET脚，第七电阻的另一端连接第一电源端，复位键的另一端接地。

可选地，所述的新型功率计中，所述显示模块包括字符型液晶显示器和可变电阻器；

所述字符型液晶显示器的VSS脚、RW脚和K-脚接地，字符型液晶显示器的VDD脚和A+脚连接第一电源端，字符型液晶显示器的VO脚连接可变电阻器的滑动端，可变电阻器的一端连接第一电源端，可变电阻器的另一端接地；字符型液晶显示器的D4脚、D5脚、D6脚、D7脚与控制芯片的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚一对一连接。

可选地，所述的新型功率计中，所述按键模块包括第一按键、第二按键、第三按键、第四按键、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；

所述第一按键的一端连接第八电阻的一端和控制芯片的PD7(AIN1)脚，第二按键的一端连接第九电阻的一端和控制芯片的PD6(AIN0)脚，第三按键的一端连接第十电阻的一端和控制芯片的PD1(TXD)脚，第四按键的一端连接第十一电阻的一端和控制芯片的PD0(RXD)脚；第八电阻的另一端连接第九电阻的另一端、第十电阻的另一端、第十一电阻的另一端和第一电源端；第一按键的另一端连接第二按键的另一端、第三按键的另一端、第四按键的另一端和地。

本发明实施例第二方面提供了一种新型功率计的功耗测量方法，包括：

通过充电模块将输入电压输出供电，通过端子模块外接表笔和信号线，采集信号并传输给主控模块；

通过主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示。

本发明实施例提供的技术方案中，新型功率计包括一壳体，所述壳体内设置有电路板；所述电路板上设置有充电模块、主控模块、显示模块、按键模块和端子模块；所述充电模块将输入电压分两路输出，一路将输入电压转换为充电电压后对充电电池充电、并对充电状态进行提示，另一路输出输入电压以供电；所述端子模块外接表笔和信号线，用于采集信号并传输给主控模块；所述主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示；所述按键模块根据按键操作输出对应的控制信号，主控模块根据所述控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块显示。能自动计算瞬时功耗和平均功耗，即可解决现有精密电阻的功耗需要手动计算的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中新型功率计实施例一的壳体示意图。

图2为本发明实施例中新型功率计实施例二的壳体示意图。

图3为本发明实施例中新型功率计实施例三的壳体示意图。

图4为本发明实施例中新型功率计的结构框图。

图5为本发明实施例中充电模块的电路图。

图6为本发明实施例中开关电路的电路图。

图7为本发明实施例中控制电路的电路图。

图8为本发明实施例中接口电路的电路图。

图9为本发明实施例中显示模块实施例一的电路图。

图10为本发明实施例中显示模块实施例二的电路图。

图11为本发明实施例中显示模块实施例三的电路图。

图12为本发明实施例中按键模块的电路图。

图13为本发明实施例中信号端子的电路图。

图14为本发明实施例中表笔端子的电路图。

图15为本发明实施例中新型功率计的功耗测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请同时参阅图1至图4，本发明实施例提供的一种新型功率计用于测量瞬时功耗和平均功耗，其包括一壳体，所述壳体内设置有电路板；所述电路板上设置有充电模块10、主控模块20、显示模块30、按键模块40和端子模块50；所述充电模块10连接主控模块20和充电电池，主控模块20连接显示模块30、按键模块40和端子模块50。

所述充电模块10将输入电压分两路输出，一路将输入电压转换为充电电压后对充电电池充电、并对充电状态进行提示，另一路直接输出供电；具体为：将适配器传输的输入电压转换为充电电压给充电电池充电，并对充电状态进行灯光提示；输入电压还能直接输出给系统(新型功率计)供电。

所述端子模块50外接表笔和信号线，用于采集信号并传输给主控模块20。所述主控模块20根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块30显示。所述按键模块40根据按键操作输出对应的控制信号，主控模块20根据所述控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块30；由显示模块显示所述设置结果。

其中，表笔即是插入普通万用表的表笔，其一端插入端子模块50，另一端直接接触被测精密电阻两端；信号线即是常用的普通信号线，其一端连接本功率计的端子模块50，另一端接被测精密电阻。

所述主控模块20包括开关电路210、控制电路220和接口电路230；所述开关电路210连接充电模块、充电电池和控制电路220，控制电路220连接接口电路230、显示模块30、按键模块40和端子模块50。

所述开关电路210根据开关键的按压状态控制新型功率计的开关状态。所述控制电路220采用MCU控制，对采集过来的信号和用户的按键信号进行处理，并通过显示模块30显示出来，具体为：根据端子模块50采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块30显示；还根据控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块30显示。所述接口电路230用于将新型功率计与外设连接，将外设输入的程序转换为串口数据后传输给控制电路，控制电路进行固件烧录，将控制电路输出的系统数据转换为USB数据后传输给外设。

所述显示模块30的显示屏设置在壳体的一侧面上，用于可显示计算出的瞬时功耗和平均功耗、以及功能设置界面，可采用图1所示的字符型液晶显示器310(如LCD 1602)、图2所示的液晶屏320(如OLED 12864)，或图3所示的数码管330。

请一并参阅图5，所述充电模块10包括第一接口J1、第二接口J2、充电芯片U1、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2、第一二极管D1、稳压二极管EOS1、第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一接口J1的第1脚连接第一二极管D1的正极，第一接口J1的第2脚连接其第3脚和地，第一二极管D1的负极连接输入电源端(提供输入电压VIN_12V)；所述充电芯片U1的VIN脚(VIN1～VIN 4)连接输入电源端，充电芯片U1的CS脚连接充电芯片U1的VREG脚、第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端，充电芯片U1的CHRG#脚连接第二指示灯LED2的负极，充电芯片U1的STDBY#脚连接第一指示灯LED1的负极，第一指示灯LED1的正极和第二指示灯LED2均连接输入电源端，充电芯片U1的RTRICK脚连接充电芯片U1的GND脚、第一电容C1的另一端和地，充电芯片U1的LX1脚连接充电芯片U1的LX2脚、第一电感L1的一端和稳压二极管EOS1的负极，稳压二极管EOS1的正极接地，充电芯片U1的VS脚连接第二电容C2的一端、第一电感L1的另一端和第二电阻R2的一端；充电芯片U1的BAT脚连接第三电容C3的一端、第二电阻R2的另一端、电池供电端(提供电池电压VCC_BAT)和第二接口J2的VCC脚；充电芯片U1的TS脚连接第一电阻R1的另一端和第二接口J2的NT脚，第三电容C3的另一端连接第二电容C2的另一端、第二接口J2的GND脚和地。

其中，第一接口J1为充电接口，用于外接适配器以提供输入电压VIN_12V，如图1至3所示，其设置在壳体的一侧面的一端中部。输入电压VIN_12V通过充电芯片U1(型号优选为TP5100)转换为充电电压后从第二接口J2(其连接充电电池)输出给充电电池充电。第一指示灯LED1为充满指示灯，第二指示灯LED2为充电指示灯，如图1至3所示，其设置在第一接口J1的右侧；充电芯片U1检测处于充电过程中时点亮第二指示灯LED2，检测充满时点亮第一指示灯LED1。第一二极管D1用于避免电流倒灌损坏适配器。C2、C3、R1、EOS1和L1用于确保充电电压稳定，并进行电压检测以便充电芯片U1调节充电状态。

优选地，所述充电电路10还包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一电解电容CE1和第二电解电容CE2；所述第三电阻R3连接在第一指示灯LED1的正极和输入电源端之间，第四电阻R4连接在第二指示灯LED2的正极和输入电源端之间，第一电解电容CE1的正极连接第一二极管D1的负极和输入电源端，第一电解电容CE1的负极连接第一接口J1的第3脚和地，第二电解电容CE2的正极连接充电芯片U1的VIN脚和输入电源端，第二电解电容CE2的负极接地。

其中，通过第三电阻R3和第四电阻R4的限流可保护对应的指示灯，避免被烧坏。第一电解电容CE1用于使输入电压VIN_12V稳定并去噪，第二电解电容CE2用于确保充电芯片U1稳定工作。

请一并参阅图6，所述开关电路210包括开关键SW1、第一降压芯片U2(型号优选为ASM1117-5)、第二降压芯片U3(型号优选为622K)、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第三电解电容CE3和第四电解电容CE4；所述开关键SW1的第2脚连接电池供电端、第四电容C4的一端和第三电解电容CE3的正极，第四电容C4的另一端连接第三电解电容CE3的负极和地，开关键SW1的第3脚连接第一降压芯片U2的VI脚；第一降压芯片U2的VO脚连接第一降压芯片U2的NC脚、第五电容C5的一端、第四电解电容CE4的正极、第二降压芯片U3的IN脚和第一电源端(提供第一电压+5V)；第一降压芯片U2的ADJ脚接地，第五电容C5的另一端连接第四电解电容CE4的负极和地，第二降压芯片U3的OUT脚连接第二电源端(提供第二电压+3.3V)和第六电容C6的一端，第二降压芯片U3的VSS脚连接第六电容C6的另一端和地。

所述开关键SW1(如图1至3所示，其设置在第一接口J1的下方)被按下时，其第2脚与第3脚导通，电池供电端上的电池电压VCC_BAT输入第一降压芯片U2进行降压，输出第一电压+5V给系统供电，第一电压+5V再通过第二降压芯片U3降压为第二电压+3.3V给系统供电，系统工作。当开关键SW1被按起时，其第2脚与第3脚断开连接，则不会生成第一电压+5V和第二降压芯片U3，整个系统断电停止工作。

请一并参阅图7，所述控制电路220包括控制芯片U4、第一晶振Y1、第七电容C7、第八电容C8和第五电阻R5；所述控制芯片U4的RESET脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接接口电路230，控制芯片U4的XTAL2脚连接第五电阻R5的一端、第一晶振Y1的一端和第七电容C7的一端，控制芯片U4的XTAL1脚连接第五电阻R5的另一端、第一晶振Y1的另一端和第八电容C8的一端，第七电容C7的另一端连接第八电容C8的另一端和地，控制芯片U4的AVCC脚和VCC脚均连接第一电源端，控制芯片U4的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚均连接显示模块30，所述控制芯片U4的PD7(AIN1)脚、PD6(AIN0)脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接按键模块40；控制芯片U4的PC0(AD0)脚、PC1(AD1)脚、PC2(AD2)脚、PC3(AD3)脚、PC4(AD4)脚和PC5(AD5)脚均连接端子模块50。

其中，控制芯片U4可采用型号为ATmega328/168等ATmega系列的MCU，自带AD转换功能，使得外围线路比较简单，不需要复杂的信号采样和处理电路，信号端只需通过表笔或接线端子连接到主板测试点，信号的处理和数据的存储以及显示，都是通过主控算法自动完成。

请一并参阅图8，所述接口电路230包括USB接口USB1、转换芯片U5、复位键SW2、第二晶振Y2、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第六电阻R6和第七电阻R7；所述USB接口USB1的VBUS脚连接第十二电容C12的一端和第一电源端；USB接口USB1的D-脚、D+脚与转换芯片U5的UD-脚、UD+脚一对一连接；USB接口USB1的GND脚连接第十二电容C12的另一端和地；转换芯片U5的TXD脚、RXD脚与控制芯片U4的PD1(TXD)脚、PD0(RXD)脚一对一连接；转换芯片U5的XI脚连接第六电阻R6的一端、第二晶振Y2的一端和第九电容C9的一端，转换芯片U5的XO脚连接第六电阻R6的另一端、第二晶振Y2的另一端和第十电容C10的一端，第九电容C9的另一端连接第十电容C10的另一端和地，转换芯片U5的VCC脚连接第一电源端，转换芯片U5的DTR#脚连接第十一电容C11的一端，第十一电容C11的另一端连接第七电阻R7的一端、复位键SW2的一端和控制芯片U4的RESET脚，第七电阻R7的另一端连接第一电源端，复位键SW2的另一端接地。

其中，所述USB接口USB1连接外设(如电脑)，如图1至3所示，其设置在第一接口J1的上方，通过USB接口USB1传输的数据能对系统烧录固件以及将系统数据拷贝到电脑。所述转换芯片U5可采用型号为CH340/FT232系列的USB转串口芯片，用于将USB接口传输的USB数据转换成串口数据并传输至MCU中进行处理。

若显示模块30采用图1所示的字符型液晶显示器310，则显示模块30的电路图如图9所示，显示模块30包括字符型液晶显示器310和可变电阻器R0；所述字符型液晶显示器310的VSS脚、RW脚和K-脚接地，字符型液晶显示器310的VDD脚和A+脚连接第一电源端，字符型液晶显示器310的VO脚连接可变电阻器R0的滑动端，可变电阻器R0的一端连接第一电源端，可变电阻器R0的另一端接地；字符型液晶显示器310的D4脚、D5脚、D6脚、D7脚与控制芯片U4的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚一对一连接。MCU将处理好的数据(RS_D12、EN_SDA_D11、LD4_D5、LD5_D4、LD6_D3、LD7_D2)传输至字符型液晶显示器310上显示。

若显示模块30采用图2所示的液晶屏320，则显示模块30的电路图如图10所示，显示模块30包括液晶屏320，所述液晶屏320的GND脚接地，液晶屏320的VCC脚连接第一电源端，液晶屏320的SCK脚、SDA脚、RES脚、DC脚、CS脚与控制芯片U4的PB5(SCK)脚、PB3(MOSI)脚、RESET脚、PB1(OC1)脚、PB2(SS)脚一对一连接。MCU将处理好的数据(SCK_D13、EN_SDA_D11、RESET、SHCP_DC_D9、STCP_CS_D10)传输至液晶屏320上显示。

若显示模块30采用图3所示的数码管330，则显示模块30的电路图如图11所示，显示模块30包括第一驱动芯片U6、第二驱动芯片U7、第一数码管U8和第二数码管U9；所述第一驱动芯片U6的SRCLR脚、RCLK脚与控制芯片U4的PB1(OC1)脚、PB2(SS)脚一对一连接；第一驱动芯片U6的EN脚和VSS脚均接地，第一驱动芯片U6的SER脚连接第二驱动芯片U7的Q7脚#；第一驱动芯片U6的Q0脚、Q1脚、Q2脚、Q3脚与第一数码管U8的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚一对一连接；第一驱动芯片U6的Q4脚、Q5脚、Q6脚、Q7脚与第二数码管U9的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚一对一连接；第二驱动芯片U7的SRCLR脚、RCLK脚、SER脚与控制芯片U4的PB1(OC1)脚、PB2(SS)脚、PB0(ICP)脚一对一连接；第二驱动芯片U7的Q0脚连接第一数码管U8的a脚和第二数码管U9的a脚，第二驱动芯片U7的Q1脚连接第一数码管U8的b脚和第二数码管U9的b脚，第二驱动芯片U7的Q2脚连接第一数码管U8的c脚和第二数码管U9的c脚，第二驱动芯片U7的Q3脚连接第一数码管U8的d脚和第二数码管U9的d脚，第二驱动芯片U7的Q4脚连接第一数码管U8的e脚和第二数码管U9的e脚，第二驱动芯片U7的Q5脚连接第一数码管U8的f脚和第二数码管U9的f脚，第二驱动芯片U7的Q6脚连接第一数码管U8的g脚和第二数码管U9的g脚，第二驱动芯片U7的Q7脚连接第一数码管U8的dp脚和第二数码管U9的dp脚；第一驱动芯片U6的SRCLR#脚和VDD脚、第二驱动芯片U7的SRCLR#脚和VDD脚均接地。MCU将处理好的数据(DATA_D8、SHCP_DC_D9、STCP_CS_D10)通过对应的驱动芯片(可采用型号为74HC595系列的驱动芯片)处理后传输相应的信号(A～G、COM1～COM8)来控制数码管中对应发光二极管的亮灭，以实现相应数据的显示。

请一并参阅图12，所述按键模块40包括第一按键SW3、第二按键SW4、第三按键SW5、第四按键SW6、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11；所述第一按键SW3的一端连接第八电阻R8的一端和控制芯片U4的PD7(AIN1)脚，第二按键SW4的一端连接第九电阻R9的一端和控制芯片U4的PD6(AIN0)脚，第三按键SW5的一端连接第十电阻R10的一端和控制芯片U4的PD1(TXD)脚，第四按键SW6的一端连接第十一电阻R11的一端和控制芯片U4的PD0(RXD)脚；第八电阻R8的另一端连接第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端和第一电源端；第一按键SW3的另一端连接第二按键SW4的另一端、第三按键SW5的另一端、第四按键SW6的另一端和地。

如图1至3所示，这些功能按键(即SW3～SW6)并排设置在显示屏的下方。其中，第一按键SW3预设为确认键，被按下时输出确认信号OK_BTN。第二按键SW4预设为加键，被按下时输出增加信号UP_BTN。第三按键SW5预设为减键，被按下时输出减小信号DN_BTN。第四按键SW6预设为设置键，被按下时输出设置信号SET_BTN。这些信号均传输至MCU(即控制芯片U4)中，即可通过按键进行各项功能设置，如设置显示瞬时功耗、平均功耗以及测量时间。

请一并参阅图13和图14，端子模块50包括3个用于外接多组精密电阻、以便同时测量多组功耗的信号端子(J3、J4、J5)，3个用于外接测试表笔以测量单路功耗的表笔端子(J6、J7、J8)；3个信号端子对应连接控制芯片U4的PC0(AD0)脚、PC1(AD1)脚、PC2(AD2)脚、PC3(AD3)脚、PC4(AD4)脚和PC5(AD5)。表笔端子J7、J8分别连接控制芯片U4的PC0(AD0)脚、PC1(AD1)脚。如图1至3所示，表笔端子(J6、J7、J8)并排设置在功能按键的右侧，信号端子(J3、J4、J5)竖排设置在表笔端子(J6、J7、J8)的上方。

信号端子(J3、J4、J5，用于接信号线，测多点的瞬时功耗和平均功耗)将采集的电压信号(S1_DP_A0、S1_DN_A1、S2_DP_A2、S2_DN_A3、S3_DP_A4、S3_DN_A5)传输给MCU。表笔端子(J6接地；J7和J8用于接表笔，测单点的瞬时功耗和平均功耗)将采集的电压信号(S1_DP_A0、S1_DN_A1)传输给MCU。通过测量精密电阻两端的电压，MCU换算成瞬时功耗，计时并计算平均功耗。具体为：MCU将每个端子采集的两个电压信号相减(如电压信号S1_DP_A0与电压信号S1_DN_A1的压值相减)即可得到被测精密电阻两端的压差，然后除以精密电阻的阻值，得到流过精密电阻的电流，然后乘以精密电阻任意一端的电压，即可得到该点的瞬时功耗，将各个瞬时功耗累加并保存到内部的Flash。MCU在计算瞬时功耗的同时，内部定时器也在工作，将定时时间内采集到的各个瞬时功耗之和除以采集的瞬时功耗的个数即可得到这段定时时间内的平均功耗，并将计算结果传输到显示模块进行显示。所述瞬时功耗的计算公式为：P＝Ua*[(Ua-Ub)/R]，Ua和Ub表示每个端子采集的两个电压信号的电压值，R表示精密电阻的阻值。所述平均功耗的计算公式为Pa＝(P1+P2+...+Pn)/n，n为正整数、表示定时时间内采集到的瞬时功耗的个数；P1、P2、...、Pn表示定时时间内采集到的各个瞬时功耗。

基于上述的新型功率计，本发明还提供一种新型功率计的功耗测量方法，请参阅图15，所述功耗测量方法包括：

S10、通过充电模块将输入电压输出供电，通过端子模块外接表笔和信号线，采集信号并传输给主控模块；

S20、通过主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示。

综上所述，本发明提供的新型功率计及其功耗测量方法，使用成本低廉的MCU来自动计算瞬时功耗和平均功耗，方便快捷，无需手算。

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 (10)

1.一种新型功率计，其特征在于，包括一壳体，所述壳体内设置有电路板；所述电路板上设置有充电模块、主控模块、显示模块、按键模块和端子模块；

所述充电模块将输入电压分两路输出，一路将输入电压转换为充电电压后对充电电池充电、并对充电状态进行提示，另一路输出输入电压以供电；

所述端子模块外接表笔和信号线，用于采集信号并传输给主控模块；

所述主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示；

所述按键模块根据按键操作输出对应的控制信号，主控模块根据所述控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块；

所述显示模块显示所述设置结果。

2.根据权利要求1所述的新型功率计，其特征在于，所述主控模块包括开关电路、控制电路和接口电路；

所述开关电路根据开关键的按压状态控制新型功率计的开关状态；

所述控制电路根据端子模块采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示；还根据控制信号进行相应的功能设置并将设置结果传输至显示模块显示；

所述接口电路将外设输入的程序转换为串口数据后传输给控制电路进行固件烧录，还将控制电路输出的系统数据转换为USB数据后传输给外设。

3.根据权利要求2所述的新型功率计，其特征在于，所述充电模块包括第一接口、第二接口、充电芯片、第一指示灯、第二指示灯、第一二极管、稳压二极管、第一电感、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一接口的第1脚连接第一二极管的正极，第一接口的第2脚连接其第3脚和地，第一二极管的负极连接输入电源端；所述充电芯片的VIN脚连接输入电源端，充电芯片的CS脚连接充电芯片的VREG脚、第一电容的一端和第一电阻的一端，充电芯片的CHRG#脚连接第二指示灯的负极，充电芯片的STDBY#脚连接第一指示灯的负极，第一指示灯的正极和第二指示灯均连接输入电源端，充电芯片的RTRICK脚连接充电芯片的GND脚、第一电容的另一端和地，充电芯片的LX1脚连接充电芯片的LX2脚、第一电感的一端和稳压二极管的负极，稳压二极管的正极接地，充电芯片的VS脚连接第二电容的一端、第一电感的另一端和第二电阻的一端；充电芯片的BAT脚连接第三电容的一端、第二电阻的另一端、电池供电端和第二接口的VCC脚；充电芯片的TS脚连接第一电阻的另一端和第二接口的NT脚，第三电容的另一端连接第二电容的另一端、第二接口的GND脚和地。

4.根据权利要求3所述的新型功率计，其特征在于，所述充电电路还包括第三电阻、第四电阻、第一电解电容和第二电解电容；

所述第三电阻连接在第一指示灯的正极和输入电源端之间，第四电阻连接在第二指示灯的正极和输入电源端之间，第一电解电容的正极连接第一二极管的负极和输入电源端，第一电解电容的负极连接第一接口的第3脚和地，第二电解电容的正极连接充电芯片的VIN脚和输入电源端，第二电解电容的负极接地。

5.根据权利要求3所述的新型功率计，其特征在于，所述开关电路包括开关键、第一降压芯片、第二降压芯片、第四电容、第五电容、第六电容、第三电解电容和第四电解电容；

所述开关键的第2脚连接电池供电端、第四电容的一端和第三电解电容的正极，第四电容的另一端连接第三电解电容的负极和地，开关键的第3脚连接第一降压芯片的VI脚；第一降压芯片的VO脚连接第一降压芯片的NC脚、第五电容的一端、第四电解电容的正极、第二降压芯片的IN脚和第一电源端；第一降压芯片的ADJ脚接地，第五电容的另一端连接第四电解电容的负极和地，第二降压芯片的OUT脚连接第二电源端和第六电容的一端，第二降压芯片的VSS脚连接第六电容的另一端和地。

6.根据权利要求5所述的新型功率计，其特征在于，所述控制电路包括控制芯片、第一晶振、第七电容、第八电容和第五电阻；

所述控制芯片的RESET脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接接口电路，控制芯片的XTAL2脚连接第五电阻的一端、第一晶振的一端和第七电容的一端，控制芯片的XTAL1脚连接第五电阻的另一端、第一晶振的另一端和第八电容的一端，第七电容的另一端连接第八电容的另一端和地，控制芯片的AVCC脚和VCC脚均连接第一电源端，控制芯片的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚均连接显示模块，所述控制芯片的PD7(AIN1)脚、PD6(AIN0)脚、PD1(TXD)脚和PD0(RXD)脚均连接按键模块；控制芯片的PC0(AD0)脚、PC1(AD1)脚、PC2(AD2)脚、PC3(AD3)脚、PC4(AD4)脚和PC5(AD5)脚均连接端子模块。

7.根据权利要求6所述的新型功率计，其特征在于，所述接口电路包括USB接口、转换芯片、复位键、第二晶振、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第六电阻和第七电阻；

所述USB接口的VBUS脚连接第十二电容的一端和第一电源端；USB接口的D-脚、D+脚与转换芯片的UD-脚、UD+脚一对一连接；USB接口的GND脚连接第十二电容的另一端和地；转换芯片的TXD脚、RXD脚与控制芯片的PD1(TXD)脚、PD0(RXD)脚一对一连接；转换芯片的XI脚连接第六电阻的一端、第二晶振的一端和第九电容的一端，转换芯片的XO脚连接第六电阻的另一端、第二晶振的另一端和第十电容的一端，第九电容的另一端连接第十电容的另一端和地，转换芯片的VCC脚连接第一电源端，转换芯片的DTR#脚连接第十一电容的一端，第十一电容的另一端连接第七电阻的一端、复位键的一端和控制芯片的RESET脚，第七电阻的另一端连接第一电源端，复位键的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的新型功率计，其特征在于，所述显示模块包括字符型液晶显示器和可变电阻器；

所述字符型液晶显示器的VSS脚、RW脚和K-脚接地，字符型液晶显示器的VDD脚和A+脚连接第一电源端，字符型液晶显示器的VO脚连接可变电阻器的滑动端，可变电阻器的一端连接第一电源端，可变电阻器的另一端接地；字符型液晶显示器的D4脚、D5脚、D6脚、D7脚与控制芯片的PD5(T1)脚、PD4(T0)脚、PD3(INT1)脚、PD2(INT0)脚一对一连接。

9.根据权利要求8所述的新型功率计，其特征在于，所述按键模块包括第一按键、第二按键、第三按键、第四按键、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；

所述第一按键的一端连接第八电阻的一端和控制芯片的PD7(AIN1)脚，第二按键的一端连接第九电阻的一端和控制芯片的PD6(AIN0)脚，第三按键的一端连接第十电阻的一端和控制芯片的PD1(TXD)脚，第四按键的一端连接第十一电阻的一端和控制芯片的PD0(RXD)脚；第八电阻的另一端连接第九电阻的另一端、第十电阻的另一端、第十一电阻的另一端和第一电源端；第一按键的另一端连接第二按键的另一端、第三按键的另一端、第四按键的另一端和地。

10.一种采用权利要求1所述的新型功率计的功耗测量方法，其特征在于，包括：

通过充电模块将输入电压输出供电，通过端子模块外接表笔和信号线，采集信号并传输给主控模块；

通过主控模块根据采集的信号计算瞬时功耗和平均功耗，并传输至显示模块显示。

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