CN113103976B - 一种汽车p按键故障侦测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及按键开关侦测技术领域，公开了一种汽车P按键故障侦测系统，本系统包括：主控制模块、LIN通讯传输模块、P按键侦测模块和灯板提醒模块，所述主控制模块通过所述LIN通讯传输模块与所述灯板提醒模块连接，所述主控制模块与所述P按键侦测模块连接；所述主控制模块：用于接收所述P按键侦测模块的电压信号，通过预设判断方式判断所述P按键侦测回路中讯号线的工作状态，并将判断后的状态信号通过所述LIN通讯传输模块传输至所述灯板提醒模块。本系统能够通过侦测按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，从而在遇到信号传输回路故障时及时进行故障状态的侦测与保护。
Description
技术领域
本发明涉及按键开关侦测技术领域，尤其涉及一种汽车P按键故障侦测系统。
背景技术
当车辆想长时间停车，特别是在坡道上停车，需要换成P挡时，此时车轮处于机械抱死状态，可以保证车辆在静止状态下无法移动。因此P档信号对于车辆接收的信号来说，至关重要。通常P档按键采用导电硅胶形式，但是导电硅胶长时间工作后，在严苛的环境下，比较容易氧化，导致功能退化。一般代替导电硅胶的方案会采用微动开关式按键和滑动式按键。其中，滑动式按键，涉及结构配套的滑动弹片，对设计要求较高，开关成本也很高。微动开关式，市面上的微动开关式按键，通常都是简单的按压实现导通，关闭实现截止的控制方式。如果将这种控制方式用于P信号，遇到故障时则无法进行及时的侦测与保护，存在极大的安全隐患。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种汽车P按键故障侦测系统，通过侦测按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，从而在遇到信号传输回路故障时及时进行故障状态的侦测与保护。
本发明汽车P按键故障侦测系统，具体的包括以下技术方案：
一种汽车P按键故障侦测系统，包括：主控制模块、LIN通讯传输模块、P按键侦测模块和灯板提醒模块，所述主控制模块通过所述LIN通讯传输模块与所述灯板提醒模块连接，所述主控制模块与所述P按键侦测模块连接；
所述主控制模块：用于接收所述P按键侦测模块的电压信号，通过预设判断方式判断所述P按键侦测回路中讯号线的工作状态，并将判断后的状态信号通过所述LIN通讯传输模块传输至所述灯板提醒模块；
所述LIN通讯传输模块：用于接收所述主控制模块发出的状态信号相对应的控制指令，并将该控制指令转换为档位信号传输至所述灯板提醒模块；
所述灯板提醒模块：用于根据接收到的档位信号控制相应的灯板亮灯提醒。
灯板提醒模块控制了档位指示灯及背光灯，并且由LIN通讯传输模块接收控制，其中档位指示灯以PWM占空比调亮，另外,在电路上也预留整体调光的电阻，提高了适配整车仪表灯光亮度。
进一步地，所述P按键侦测模块包括第一侦测回路和第二侦测回路，所述第一侦测回路和所述第二侦测回路分别与所述主控制模块中的数据转换单元连接；
所述第一侦测回路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一P按键和第一讯号线组成，所述第一电阻的一端与电源连接，所述第一电阻的另一端分别与所述数据转换单元和所述第一讯号线的一端并接，所述第一讯号线的另一端与所述第一P按键和所述第二电阻的一端并接，所述第一P按键的另一端和所述第三电阻串接后与所述第二电阻的另一端并接于地；
所述第二侦测回路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二P按键和第二讯号线组成，所述第四电阻的一端与电源连接，所述第四电阻的另一端分别与所述数据转换单元和所述第二讯号线的一端并接，所述第二讯号线的另一端与所述第二P按键和所述第五电阻的一端并接，所述第二P按键的另一端和所述第六电阻串接后与所述第五电阻的另一端并接于地。
通过双侦测回路，双按键冗余,确保可靠性及耐久使用。主控制模块中的数据转换单元(ADC)接收P按键侦测模块侦测到的电压信号,根据侦测结果及时发现并侦测按键回路发生短路或者开路故障的情况。
进一步地，所述预设判断方式为：根据P按键侦测模块侦测到的第一电压信号和第二电压信号来判断所述第一P按键和所述第二P按键的按键状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第一预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为短路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第二预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为按下状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第三预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为放开状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第四预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为开路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第五预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为故障状态。
通过预设判断方式判断所述P按键侦测回路中讯号线的工作状态，并将判断后的状态信号通过所述LIN通讯传输模块传输至所述灯板提醒模块。
进一步地，当判断的结果为所述第一P按键和所述第二P按键分别处于故障状态时，则根据预设故障解除策略来解除当前故障状态。
通过预设故障解除策略来解除当前故障状态。
进一步地，所述预设故障解除策略为：判断侦测结果是否有变化，若是，则将无故障的次数累加；若否，则P按键侦测结束；判断累加的次数是否满足解除次数条件，若是，则P按键侦测结束；若否，则返回判断侦测结果是否有变化的阶段。
通过预设的解除流程使得P按键侦测模块可以在故障解除的时候停止对P按键的侦测过程。
进一步地，LIN通讯传输模块包括ESD回路、保护回路、滤讯回路以及LIN回路；ESD回路的一端与电源连接，ESD回路的另一端通过保护回路和滤讯回路与LIN回路的一端连接，LIN回路的另一端与主控制模块和灯板提醒模块连接。
进一步地，所述ESD回路包括：双向击穿二极管和阻抗，所述双向击穿二极管的正极与所述主控制模块的信号输入端连接，所述双向击穿二极管的负极与所述阻抗的负极并接于地。
进一步地，所述保护回路包括：第一电容和第一二极管，所述第一电容的阳极与所述阻抗的正极和所述第一二极管的正极并接。
进一步地，所述滤讯回路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第二二极管和变压器；
所述变压器原边的一端与所述第一二极管的负极和所述第七电阻的一端并接，所述变压器原边的另一端与所述第七电阻的另一端和所述第二电容的正极并接，所述第二电容的正极与所述主控制模块的信号输入端和所述第二二极管的正极并接，所述第二二极管的负极与所述第九电阻的一端串接，所述变压器副边的一端与所述第一电容的阴极和所述第八电阻的一端并接，所述变压器副边的另一端与所述第八电阻的另一端和所述第二电容的负极并接。
进一步地，所述LIN回路包括：第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、控制芯片、第十电阻和第十一电阻；
所述第二二极管的正极与所述第三电容和所述第四电容的阳极并接于所述控制芯片的第七引脚，所述双向击穿二极管的正极与所述第九电阻的另一端和所述第五电容的阳极并接于所述控制芯片的第六引脚，所述第六电容、所述第七电容、所述第十电阻的一端和所述第十一电阻的一端并接于所述控制芯片的第八引脚，所述第三电容、所述第四电容、所述第五电容、所述第六电容和所述第七电容的阴极与所述控制芯片的第五引脚并接于地，所述第十电阻的另一端与所述控制芯片的第二引脚连接，所述第十一电阻的另一端与所述控制芯片的第三引脚连接，所述控制芯片的第一引脚与信号接收端连接，所述控制芯片的第四引脚与信号发送端连接。
本发明采用上述技术方案至少包括以下有益效果：
本发明通过侦测按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，从而在遇到信号传输回路故障时及时进行故障状态的侦测与保护，具体的通过两路侦测回路互补冗余的措施，实际的以数据转换单元(ADC)侦测到的按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，实现侦测回路故障的效果。
附图说明
图1为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的结构图；
图2为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的运作原理框图；
图3为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的第一侦测回路结构图；
图4为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的侦测流程图；
图5为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的P按键故障解除策略流程图；
图6为本实施例提供的一种汽车P按键故障侦测系统的LIN通讯传输模块电路原理图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本实施例
本实施例提供了一种汽车P按键故障侦测系统，如图1和图2所示，本系统包括：主控制模块、LIN通讯传输模块、P按键侦测模块和灯板提醒模块，主控制模块通过LIN通讯传输模块与灯板提醒模块连接，主控制模块与P按键侦测模块连接；主控制模块：用于接收P按键侦测模块的电压信号，通过预设判断方式判断P按键侦测回路中讯号线的工作状态，并将判断后的状态信号通过LIN通讯传输模块传输至灯板提醒模块；LIN通讯传输模块：用于接收主控制模块发出的状态信号相对应的控制指令，并将该控制指令转换为档位信号传输至灯板提醒模块；灯板提醒模块：用于根据接收到的档位信号控制相应的灯板亮灯提醒。
其中，P按键侦测模块包括第一侦测回路和第二侦测回路，第一侦测回路和第二侦测回路分别与主控制模块中的数据转换单元(ADC)连接。
参阅图3，第一侦测回路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一P按键和第一讯号线组成，第一电阻的一端与电源连接，第一电阻的另一端分别与数据转换单元(ADC)和第一讯号线的一端并接，第一讯号线的另一端与第一P按键和第二电阻的一端并接，第一P按键的另一端和第三电阻串接后与第二电阻的另一端并接于地；
第二侦测回路的结构与图3所示的第一侦测回路结构相同，第二侦测回路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二P按键和第二讯号线组成，第四电阻的一端与电源连接，第四电阻的另一端分别与数据转换单元(ADC)和第二讯号线的一端并接，第二讯号线的另一端与第二P按键和第五电阻的一端并接，第二P按键的另一端和第六电阻串接后与第五电阻的另一端并接于地。
通过双侦测回路，双按键冗余,确保可靠性及耐久使用。主控制模块中的数据转换单元(ADC)接收P按键侦测模块侦测到的电压信号,根据侦测结果及时发现并侦测按键回路发生短路或者开路故障的情况，以数据转换单元(ADC)侦测按键回路之分压来判定P按键的实际状态。
其中，预设判断方式为：根据P按键侦测模块侦测到的第一电压信号和第二电压信号来判断第一P按键和第二P按键的按键状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第一预设范围时，第一P按键和第二P按键分别为短路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第二预设范围时，第一P按键和第二P按键分别为按下状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第三预设范围时，第一P按键和第二P按键分别为放开状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第四预设范围时，第一P按键和第二P按键分别为开路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第五预设范围时，第一P按键和第二P按键分别为故障状态。
第一预设范围是：电压信号小于0.2V；第二预设范围是：电压信号大于1.3V且小于1.7V；第三预设范围是：电压信号大于3.3V且小于3.7V；第四预设范围是：电压信号大于4.8V；第五预设范围是：电压信号为其他。同时侦测第一电压信号和第二电压信号，并结合第一电压信号和第二电压信号处于的范围区间来判断当前按键的状态，如表1所示：
表1
具体的，当第一电压信号P1和第二电压信号P2都处于第二预设范围时，才会判定P按键处于按下的状态；当第一电压信号P1和第二电压信号P2都处于第三预设范围时，才会判定P按键处于放开的状态；其他情况只要没有满足上述条件，则判定为故障，无法正常接收停车P按键的讯号。
具体的，当第一电压信号P1和第二电压信号P2都处于第一预设范围时，判定P按键处于短路的状态；当第一电压信号P1处于第二预算范围，第二电压信号P2处于第一预设范围时，判定P按键处于短路的状态；当第一电压信号P1处于第三预算范围，第二电压信号P2处于第一预设范围时，判定P按键处于短路的状态；当第一电压信号P1处于第四预算范围时，P1回路处于开路状态，第二电压信号P2处于第一预设范围时，P2回路处于短路状态；当第一电压信号P1处于第五预算范围时，P1回路处于故障状态，第二电压信号P2处于第一预设范围时，P2回路处于短路状态，判定P按键为故障状态。
具体的，当第一电压信号P1处于第一预算范围，第二电压信号P2处于第二预设范围时，判定P按键处于短路的状态；当第一电压信号P1处于第三预算范围时，P1回路处于放开状态，第二电压信号P2处于第二预设范围时，P2回路处于按下状态，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第四预算范围，第二电压信号P2处于第二预设范围时，P按键处于开路状态；当第一电压信号P1处于第五预算范围时，P1回路处于故障状态，第二电压信号P2处于第二预设范围时，P2回路处于按下状态，判定P按键为故障状态。
具体的，当第一电压信号P1处于第一预算范围，P1回路处于短路状态，第二电压信号P2处于第三预设范围时，P2回路处于放开状态，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第二预算范围，第二电压信号P2处于第三预设范围时，判定P按键处于放开状态；当第一电压信号P1处于第四预算范围，第二电压信号P2处于第三预设范围时，P按键处于开路状态；当第一电压信号P1处于第五预算范围时，P1回路处于故障状态，第二电压信号P2处于第三预设范围时，P2回路处于放开状态，判定P按键为故障状态。
具体的，当第一电压信号P1处于第一预算范围，P1回路处于短路状态，第二电压信号P2处于第四预设范围时，P2回路处于放开状态，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第二预算范围，第二电压信号P2处于第四预设范围时，判定P按键处于开路状态；当第一电压信号P1处于第三预算范围，第二电压信号P2处于第四预设范围时，判定P按键处于开路状态；当第一电压信号P1处于第四预算范围，第二电压信号P2处于第四预设范围时，P按键处于开路状态；当第一电压信号P1处于第五预算范围时，P1回路处于故障状态，第二电压信号P2处于第四预设范围时，P2回路处于开路状态，判定P按键为故障状态。
具体的，当第一电压信号P1处于第一预算范围，P1回路处于短路状态，第二电压信号P2处于第五预设范围时，P2回路处于故障状态，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第二预算范围，第二电压信号P2处于第五预设范围时，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第三预算范围，第二电压信号P2处于第五预设范围时，判定P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第四预算范围，第二电压信号P2处于第五预设范围时，P按键处于故障状态；当第一电压信号P1处于第五预算范围时，P1回路处于故障状态，第二电压信号P2处于第四预设范围时，P2回路处于故障状态，判定P按键为故障状态。
同时参阅图4，P按键侦测的流程，首先根据表1判定第一电压信号P1和第二电压信号P2的状态，当第一电压信号P1和第二电压信号P2处于放开状态时，则判定P按键为放开，再经过P按键解除策略的判断，结束侦测；当第一电压信号P1和第二电压信号P2处于按下状态时，则判定P按键为按下，再经过P按键解除策略的判断，结束侦测；除了上述两种情况的其他情况，参阅表1可得，P按键均判定为放开，这个时候就设定P按键为故障状态。
当判断的结果为所述第一P按键和所述第二P按键分别处于故障状态时，则根据预设故障解除策略来解除当前故障状态。
参阅图5，设定P按键为故障状态之后，则启用P按键故障解除策略，预设故障解除策略为：判断侦测结果是否有变化，若是，则将无故障的次数累加；若否，则P按键侦测结束；判断累加的次数是否满足解除次数条件，若是，则P按键侦测结束；若否，则返回判断侦测结果是否有变化的阶段。
参阅图6，LIN通讯传输模块包括ESD回路、保护回路、滤讯回路以及LIN回路；ESD回路的一端与电源连接，ESD回路的另一端通过保护回路和滤讯回路与LIN回路的一端连接，LIN回路的另一端与主控制模块和灯板提醒模块连接。
具体的，ESD回路包括：双向击穿二极管和阻抗，双向击穿二极管的正极与主控制模块的信号输入端连接，双向击穿二极管的负极与阻抗的负极并接于地。
具体的，保护回路包括：第一电容和第一二极管，第一电容的阳极与阻抗的正极和第一二极管的正极并接。
具体的，滤讯回路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第二二极管和变压器；变压器原边的一端与第一二极管的负极和第七电阻的一端并接，变压器原边的另一端与第七电阻的另一端和第二电容的正极并接，第二电容的正极与主控制模块的信号输入端和第二二极管的正极并接，第二二极管的负极与第九电阻的一端串接，变压器副边的一端与第一电容的阴极和第八电阻的一端并接，变压器副边的另一端与第八电阻的另一端和第二电容的负极并接。
具体的，LIN回路包括：第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、控制芯片、第十电阻和第十一电阻；
第二二极管的正极与第三电容和所述第四电容的阳极并接于控制芯片的第七引脚，双向击穿二极管的正极与第九电阻的另一端和第五电容的阳极并接于控制芯片的第六引脚，第六电容、第七电容、第十电阻的一端和第十一电阻的一端并接于控制芯片的第八引脚，第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容的阴极与控制芯片的第五引脚并接于地，第十电阻的另一端与控制芯片的第二引脚连接，第十一电阻的另一端与控制芯片的第三引脚连接，控制芯片的第一引脚与信号接收端连接，控制芯片的第四引脚与信号发送端连接。
本系统通过侦测按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，从而在遇到信号传输回路故障时及时进行故障状态的侦测与保护，具体的通过两路侦测回路互补冗余的措施，实际的以数据转换单元(ADC)侦测到的按键回路的电压信号来判断按键的工作状态，实现侦测回路故障的效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，包括：
主控制模块、LIN通讯传输模块、P按键侦测模块和灯板提醒模块，所述主控制模块通过所述LIN通讯传输模块与所述灯板提醒模块连接，所述主控制模块与所述P按键侦测模块连接；
所述主控制模块：用于接收所述P按键侦测模块的电压信号，通过预设判断方式判断所述P按键侦测回路中讯号线的工作状态，并将判断后的状态信号通过所述LIN通讯传输模块传输至所述灯板提醒模块；
所述LIN通讯传输模块：用于接收所述主控制模块发出的状态信号相对应的控制指令，并将该控制指令转换为档位信号传输至所述灯板提醒模块；
所述灯板提醒模块：用于根据接收到的档位信号控制相应的灯板亮灯提醒；
所述LIN通讯传输模块包括ESD回路、保护回路、滤讯回路以及LIN回路；所述ESD回路的一端与电源连接，所述ESD回路的另一端通过所述保护回路和所述滤讯回路与所述LIN回路的一端连接，所述LIN回路的另一端与所述主控制模块和所述灯板提醒模块连接；
所述ESD回路包括：双向击穿二极管和阻抗，所述双向击穿二极管的正极与所述主控制模块的信号输入端连接，所述双向击穿二极管的负极与所述阻抗的负极并接于地；
所述保护回路包括：第一电容和第一二极管，所述第一电容的阳极与所述阻抗的正极和所述第一二极管的正极并接。
2.根据权利要求1所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，所述P按键侦测模块包括第一侦测回路和第二侦测回路，所述第一侦测回路和所述第二侦测回路分别与所述主控制模块中的数据转换单元连接；
所述第一侦测回路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一P按键和第一讯号线组成，所述第一电阻的一端与电源连接，所述第一电阻的另一端分别与所述数据转换单元和所述第一讯号线的一端并接，所述第一讯号线的另一端与所述第一P按键和所述第二电阻的一端并接，所述第一P按键的另一端和所述第三电阻串接后与所述第二电阻的另一端并接于地；
所述第二侦测回路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二P按键和第二讯号线组成，所述第四电阻的一端与电源连接，所述第四电阻的另一端分别与所述数据转换单元和所述第二讯号线的一端并接，所述第二讯号线的另一端与所述第二P按键和所述第五电阻的一端并接，所述第二P按键的另一端和所述第六电阻串接后与所述第五电阻的另一端并接于地。
3.根据权利要求2所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，所述预设判断方式为：根据P按键侦测模块侦测到的第一电压信号和第二电压信号来判断所述第一P按键和所述第二P按键的按键状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第一预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为短路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第二预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为按下状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第三预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为放开状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第四预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为开路状态；当侦测到的第一电压信号和第二电压信号处于第五预设范围时，所述第一P按键和所述第二P按键分别为故障状态。
4.根据权利要求3所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，当判断的结果为所述第一P按键和所述第二P按键分别处于故障状态时，则根据预设故障解除策略来解除当前故障状态。
5.根据权利要求4所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，所述预设故障解除策略为：
判断侦测结果是否有变化，若是，则将无故障的次数累加；若否，则P按键侦测结束；
判断累加的次数是否满足解除次数条件，若是，则P按键侦测结束；若否，则返回判断侦测结果是否有变化的阶段。
6.根据权利要求1所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，所述滤讯回路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第二二极管和变压器；
所述变压器原边的一端与所述第一二极管的负极和所述第七电阻的一端并接，所述变压器原边的另一端与所述第七电阻的另一端和所述第二电容的正极并接，所述第二电容的正极与所述主控制模块的信号输入端和所述第二二极管的正极并接，所述第二二极管的负极与所述第九电阻的一端串接，所述变压器副边的一端与所述第一电容的阴极和所述第八电阻的一端并接，所述变压器副边的另一端与所述第八电阻的另一端和所述第二电容的负极并接。
7.根据权利要求6所述的汽车P按键故障侦测系统，其特征在于，所述LIN回路包括：第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、控制芯片、第十电阻和第十一电阻；
所述第二二极管的正极与所述第三电容和所述第四电容的阳极并接于所述控制芯片的第七引脚，所述双向击穿二极管的正极与所述第九电阻的另一端和所述第五电容的阳极并接于所述控制芯片的第六引脚，所述第六电容、所述第七电容、所述第十电阻的一端和所述第十一电阻的一端并接于所述控制芯片的第八引脚，所述第三电容、所述第四电容、所述第五电容、所述第六电容和所述第七电容的阴极与所述控制芯片的第五引脚并接于地，所述第十电阻的另一端与所述控制芯片的第二引脚连接，所述第十一电阻的另一端与所述控制芯片的第三引脚连接，所述控制芯片的第一引脚与信号接收端连接，所述控制芯片的第四引脚与信号发送端连接。
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