CN112035305B - 一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板及实现方法，包括开关控制与硬件状态监测电路母板、开关控制与硬件状态监测电路子板，以一个开关控制与硬件状态监测电路母板为基础，根据项目需要可以采取不同功能的开关控制与硬件状态监测电路子板，进行插接组合安装，完成开关、重启、GPIO、主机输出直流电源口、WIFI天线口，USB扩展口等功能，同时带有单片机和串口通信电路，通过小型LCD显示屏，对主机运行状态进行监测，效果是降低了组装难度，提高了设计和生产效率，扩展了产品的功能，为产品可靠性提供了保证。

Description

一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板及实现方法

技术领域

本发明涉及一种计算机开关、重启及外设控制装置，特别涉及一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板及实现方法。

背景技术

在目前计算机和工控机行业，大多数产品开关、重启及外设控制按键的设计有两种方式：一种是使用独立的带信号线的开关及重启等按钮，按钮和信号线焊接或插接在一起，安装时需要将每一个按钮独立安装在设备面板上，这种方式成本高，安装复杂费工时，且功能比较简单。另外一种是将开关、重启、指示灯等主板控制按钮焊接在一块电路板上，这样安装相对简单，但是由于焊接一体，功能比较单一固定、缺乏灵活性，面对少量多样的项目，短时间无法满足多种需求。同时，目前行业里对主机主要硬件运行状态的监测，如CPU温度及占用率、内存占用率、硬盘温度、风扇转速等，一般都通过上位机软件，连接显示器进行查看，当设备在机柜，空间狭小无法安装显示器的情况下，则无法实时观测主机运行状态。

发明内容

鉴于现有计算机和工控机行业控制面板扩展功能和组装效率的不足，无法直接显示硬件状态的缺陷，本发明提供一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板及实现方法，可以实现主机开机、重启等功能，可直接手动触发按键对主机进行开关及重启操作，可根据不同客户需求，选择多种接插端子及信号线实现通过远端设备控制计算机或工控机进行开关、重启功能等控制及通讯功能，可通过LCD显示屏对主机运行状态进行显示。具体技术方案是，一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板，包括开关控制与硬件状态监测电路母板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键转接端子子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板，其特征在于：开关控制与硬件状态监测电路母板包括指示灯、单片机电路、串口通讯电路、显示屏驱动电路、显示屏、直插孔型连接器、接插件母座、显示屏接线座，其中指示灯、单片机电路、串口通讯电路、显示屏驱动电路、直插孔型连接器、显示屏接线座，固定于开关控制与硬件状态监测电路母板正面，接插件母座固定于开关控制与硬件状态监测电路母板背面，用于插接信号线与主板连接，显示屏固定在母板上也可单独固定在机箱面板上；开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板，包括开关按键、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测开关按键转接端子电路子板，包括开关按键转接端子、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板，包括重启按键、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板，包括开关按键转接端子、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路母板接插件母座上的接插件引线与计算机主板电路对应插针连接在一起；电路连接为，计算机主板的3.3V电源分别连接串口通讯电路、单片机电路、显示屏驱动电路、显示屏，计算机主板的串口通过RS232传输线双向连接串口通讯电路，开关按键并接一个开关按键接线端子，重启按键并接一个重启按键接线端子，开关按键接计算机主板的POWER ON+、ON-接口，指示灯接计算机主板的LED+、LED-接口，重启按键接计算机主板的RST+、RST-接口，重启按键接线端子、开关按键接线端子用于远程控制连接。

所述的LCD显示屏，显示信息包括CPU使用率，CPU温度，风扇转速，硬盘温度，内存使用率。

所述的单片机为单片机最小单元，负责将主板发送来的信息进行解析，并将对应信息显示到显示屏的指定位置。

实现方法包括以下步骤，一、完成开关控制与硬件状态监测电路板与计算机主板的接线；二、按下开关按键，计算机主板电源上电，同时会将3.3V电源供给至硬件状态监测电路板上的单片机、串口通讯电路以及LCD屏驱动电路和显示屏；三、进入工作状态，其中单片机首先进行内部资源的初始化和配置工作，然后通过串口通讯电路与计算机主板进行通讯，采集CPU温度及占用率、内存占用率、硬盘温度、风扇转速信息；四、单片机接收到信息，通过LCD驱动电路将上述信息转发到显示屏指定区域进行显示。

本发明的技术效果是，可直接手动触发按键实现远端控制主机开关及重启功能，可通过LCD显示屏对主机状态进行显示，便于用户监测；插接组合灵活、插拔方便，安装简单，可根据不同客户需求，安装多种接插端子及信号线实现如WIFI及蓝牙功能、USB扩展、多种供电输出、GPIO通信等功能，提高了设计和生产效率，扩展了产品的功能，为产品多样性和可靠性提供了保证。

附图说明

图1为本发明系统框图；

图2为本发明工作流程图；

图3为本发明单片机电路原理图；

图4为本发明串口通讯电路原理图；

图5为本发明LCD电路原理图；

图6为本发明开关控制部分接线原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，为一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板最基础形式的设计规格，包括开关控制与硬件状态监测电路母板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键转接端子子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板，开关控制与硬件状态监测电路母板包括指示灯、单片机电路、串口通讯电路、显示屏驱动电路、显示屏、直插孔型连接器、接插件母座、显示屏接线座，其中指示灯、单片机、串口通讯电路、显示屏驱动电路、直插孔型连接器、显示屏接线座焊接于开关控制与硬件状态监测电路母板正面，接插件母座焊接于开关控制与硬件状态监测电路母板背面，显示屏排线插接于显示屏接线座上，显示屏可固定在母板上或者独立固定机箱面板上。

开关控制与硬件状态监测电路母板尺寸约为55*100*1.6mm的两层PCB底板，以18mm为间距焊接4个2.0mm间距的双排2*3P直插孔型连接座，并焊接红、绿、黄三个5mm带座指示灯，绿色LED为电源指示灯、红色LED为硬盘读写指示灯，黄色LED为预留备用。

开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键转接端子子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板及其他用户需求的端子等分别焊接在同一尺寸的开关控制与硬件状态监测电路子板上，其设计尺寸为15*30*1.6mm，另外在统一位置焊接可与开关控制与硬件状态监测电路母板上的直插孔型连接器对接的直插针型连接器。对接后，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路母板接插件母座上的接插件引线与计算机主板电路对应插针连接在一起；电路连接为，计算机主板的3.3V电源分别连接串口通讯电路、单片机电路、显示屏驱动电路、显示屏，计算机主板的串口通过RS232传输线双向连接串口通讯电路，开关按键并接一个开关按键接线端子，重启按键并接一个重启按键接线端子，开关按键接计算机主板的POWER ON+、ON-接口，指示灯接计算机主板的LED+、LED-接口，重启按键接计算机主板的RST+、RST-接口，重启按键接线端子、开关按键接线端子用于远程控制连接。

如图2所示，工作流程为：

一、完成开关控制与硬件状态监测电路板与计算机主板的接线

二、按下开关按键，计算机主板电源上电，同时会将3.3V电源供给至硬件状态监测电路板上的单片机、串口通讯电路以及LCD屏驱动电路和显示屏；

三、进入工作状态，其中单片机首先进行内部资源的初始化和配置工作，然后通过串口通讯电路与计算机主板进行通讯，采集CPU温度及占用率、内存占用率、硬盘温度、风扇转速信息；

四、单片机接收到信息，通过LCD驱动电路将上述信息转发到显示屏指定区域进行显示。

如图3所示，单片机电路连接为，单片机U11的1脚接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极接供电电源3.3V，单片机U11的13脚、19脚、32脚、48脚、64脚分别与电源3.3V连接，单片机U11的12脚、18脚、31脚、47脚、63脚分别与地相连，电容C31、C32、C33、C34、C35的一端与电源3.3V连接，电容C31、C32、C33、C34、C35的另一端与地连接，单片机U11的3脚与晶振X4的1脚和电容C38的一端连接，单片机U11的4脚与晶振X4的4脚和电容C39的一端连接，电容C38和电容C39的另一端与地连接，晶振X3的4脚与电源3.3V和电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端与晶振X3的1脚与电容C36的一端连接，电容C36的另一端接地，晶振X3的3脚与单片机U11的5脚连接， 晶振X3的2脚与地连接，单片机的7脚与电阻R36和电容C37的一端连接，电阻R36的另一端与电源3.3V连接，电容C37的另一端与地连接，单片机U11的46脚、49脚分别与烧写器接口JA2的3脚、2脚连接，烧写器接口JA2的1脚接地，烧写器接口JA2的4脚接电源3.3V，单片机U11的60脚接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接地，单片机U11的29脚、30脚分别与串口通讯电路的芯片IC1的11脚、12脚连接，单片机U11的21脚、22脚、23脚、26脚、27脚、8脚、9脚、10脚、11脚、24脚、25脚、37脚、38脚分别与LCD显示屏接口U12的17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、11脚、10脚、9脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚连接，单片机的28脚与LCD驱动电路的电阻R38的一端连接。

如图4所示，串口通信电路连接为，芯片IC1的1脚接电容C26的一端，电容C26的另一端接芯片IC1的3脚，电容C28一端与芯片IC1的2脚相接，电容C28的另一端接地，电容C29的两端分别于芯片IC1的4脚和5脚相接，电容C30的一端与芯片IC1的6脚相接，电容C30的另一端与地相连，电容C27的一端与芯片IC1的16脚相接，电容C27的另一端与地相连，芯片IC1的15脚与地相连，芯片IC1的14脚与滤波器FC1的3脚相连，芯片IC1的13脚与滤波器FC2的1脚相连，滤波器FC1和FC2的2脚均与地相连，滤波器FC1的1脚与连接器CN1的1脚和二极管TVS1的1脚相连，滤波器FC2的3脚与连机器CN1的2脚和二极管TVS1的2脚相连，TVS1的3脚和CN1的3脚与地相连，芯片IC1的12脚和11脚分别与单片机U11A的30脚和29脚连接。

如图5所示，LCD电路连接为，显示屏接口U12的17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、11脚、10脚、9脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚分别与单片机U11的21脚、22脚、23脚、26脚、27脚、8脚、9脚、10脚、11脚、24脚、25脚、37脚、38脚连接，显示屏接口U12的1脚和12脚接电源3.3V，显示屏接口U12的18脚接地，显示屏接口U12的3脚接电阻R35的一端，电阻R35的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基集与电阻R38、电阻R39的一端连接，电阻R38的另一端与单片机U11的28脚连接，电阻R39的另一端和三极管Q2的发射极与地连接。

如图6所示，开关控制部分接线为，电源指示灯两个引脚分别通过信号线与主板POWER LED+和POWER LED-插针连接，当主板得电，电源LED指示灯点亮，硬盘工作指示灯两个引脚分别与主板HDD LED+和HDD LED-插针连接，当硬盘读写工作，对应的LED指示灯闪烁。开关按键两个引脚分别通过信号线与主板POWER ON+和POWER ON-连接，当按下开关按键，实现主机开关功能。复位按键的两个引脚分别与主板RST+和RST-插针连接，当按下重启按键，主机实现重启功能。同时开关按键和重启按键分别各有一个端子与之并联，可通过导线，实现远端控制主机开关及重启功能。

Claims (2)

1.一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板，包括开关控制与硬件状态监测电路母板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板、开关控制与硬件状态监测电路开关按键转接端子子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板、开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板，其特征在于：开关控制与硬件状态监测电路母板包括指示灯、单片机、串口通讯电路、显示屏驱动电路、显示屏、直插孔型连接器、接插件母座、显示屏接线座，其中指示灯、单片机、串口通讯电路、显示屏驱动电路、直插孔型连接器、显示屏接线座，固定于开关控制与硬件状态监测电路母板正面，接插件母座固定于开关控制与硬件状态监测电路母板背面，用于插接信号线与主板连接，显示屏固定在母板上或单独固定在机箱面板上；开关控制与硬件状态监测电路开关按键子板，包括开关按键、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，

开关控制与硬件状态监测开关按键转接端子电路子板，包括开关按键转接端子、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，

开关控制与硬件状态监测电路重启按键子板，包括重启按键、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路重启按键转接端子子板，包括开关按键转接端子、直插针型连接器，焊接于电路子板同侧并串接在一起，通过直插针型连接器插接在开关控制与硬件状态监测电路母板的直插孔型连接器上，使电路连接在一起，开关控制与硬件状态监测电路母板接插件母座上的接插件引线与计算机主板电路对应插针连接在一起；电路连接为，计算机主板的3.3V电源分别连接串口通讯电路、单片机、显示屏驱动电路、显示屏，计算机主板的串口通过RS232传输线双向连接串口通讯电路，开关按键并接一个开关按键接线端子，重启按键并接一个重启按键接线端子，开关按键接计算机主板的POWER ON+、ON-接口，指示灯接计算机主板的LED+、LED-接口，重启按键接计算机主板的RST+、RST-接口，重启按键接线端子、开关按键接线端子用于远程控制连接；

所述的显示屏，显示信息包括CPU使用率，CPU温度，风扇转速，硬盘温度，内存使用率；

所述的单片机为单片机最小单元，负责将主板发送来的信息进行解析，并将对应信息显示到显示屏的指定位置。

2.采用权利要求1所述的一种计算机开关控制与硬件状态监测电路板的实现方法，其特征在于：实现方法包括以下步骤，

一、完成开关控制与硬件状态监测电路板与计算机主板的接线；

二、按下开关按键，计算机主板电源上电，同时会将3.3V电源供给至硬件状态监测电路板上的单片机、串口通讯电路以及LCD屏驱动电路和显示屏；

三、进入工作状态，其中单片机首先进行内部资源的初始化和配置工作，然后通过串口通讯电路与计算机主板进行通讯，采集CPU温度及占用率、内存占用率、硬盘温度、风扇转速信息；

四、单片机接收到信息，通过LCD驱动电路将上述信息转发到显示屏指定区域进行显示。