CN113391580A - 一种基于单片机的待机节能电路系统、控制方法和遥控器 - Google Patents

一种基于单片机的待机节能电路系统、控制方法和遥控器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于单片机的待机节能电路系统、控制方法和遥控器，该系统包括：单片机模块、用于为单片机模块供电的电压转换模块、电源模块。电压转换模块的输入端与电源模块通过第一供电电路连接，第一供电电路上设有按键检测电路和用于控制第一供电电路通断的按键开关模块。电压转换模块的输入端与电源模块还通过第二供电电路连接，第二供电电路设有与单片机模块连接的通断控制模块，使得单片机模块控制所述通断控制模块以导通第二供电电路，单片机模块得电。本发明在待机状态下，按键开关模块和通断控制模块所在电路均未导通，保证电路处于休眠状态时无待机电流。

Description

一种基于单片机的待机节能电路系统、控制方法和遥控器
技术领域
本发明涉及低功耗电路领域，特别是一种基于单片机的待机节能电路系统、控制方法和遥控器。
背景技术
随着技术的发展和进步，人们越来越重视电子设备的低耗节能，特别是一些具有实体按键的电子设备，由于要保证按键识别的精准快速，现有方案仅仅实现尽可能降低休眠电流，但是在休眠状态下还会有微安级别的待机电流，目前本领域亟需一种待机休眠时仍存在电流问题的解决方案。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种基于单片机的节能电路系统、控制系统和遥控器，在待机状态下，保证在电路处于休眠状态时无待机电流，延长了电池的使用寿命。
本发明公开了一种基于单片机的待机节能电路系统，包括：单片机模块、用于为单片机供电的电压转换模块、电源模块；
所述电压转换模块的输入端与电源模块通过第一供电电路连接，所述第一供电电路上设有按键开关模块，使得在所述按键开关模块闭合的情况下，所述第一供电电路导通且所述单片机模块得电；
所述第一供电电路还设有按键检测电路，所述按键检测电路包括：接入所述按键开关模块与所述电压转换模块的输入端之间的电阻和稳压二极管；所述电阻和稳压二极管件之间接有KEY脚，所述KEY脚与所述单片机模块连接，用于在所述按键开关模块闭合的情况下，所述KEY脚由低电平变为高电平并被所述单片机模块读取；
所述电压转换模块的输入端与电源模块还通过第二供电电路连接，所述第二供电电路设有与所述单片机模块连接的通断控制模块，用于在所述第一供电电路闭合后关闭的情况下，控制所述第二供电电路导通，所述单片机模块保持得电；所述通断控制模块包括：
与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接的三极管，用于在所述单片机模块将POWER-HOLD引脚置为高电平的情况下实现导通；
与所述三极管连接的MOS管，用于在所述三极管导通情况下实现导通，使得所述MOS管所在的所述第二供电电路导通；
用于由得电的所述单片机模块控制所述通断控制模块以导通所述第二供电电路，使得所述按键开关模块闭合后断开时，所述单片机模块保持得电。
进一步地，所述三极管为NPN型三极管，所述三极管的基极与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接，所述三极管的发射极接地；
所述MOS管的栅极与所述三极管的集电极连接，所述MOS管的源极与所述电源模块连接，所述MOS管的漏极与所述电压转换模块的输入端连接。
进一步地，所述第一供电电路上还设有普通二极管，所述普通二极管分别与所述按键开关模块和所述电压转换模块的输入端连接。
进一步地，所述电压转换模块的输入端还连有接地的第一电容；所述电压转换模块的输出端还分别连有接地的第二电容和第三电容。
进一步地，所述电源模块的输入直流电压为12V。
进一步地，所述电压转换模块为AMS1117系列稳压器，所述电压转换模块的输出电压为3.3V。
进一步地，所述按键开关模块为自动回弹开关。
进一步地，所述电压转换模块的输入端与电源模块至少设有两个所述第一供电电路。
本发明还公开了一种基于单片机的待机节能电路控制方法，包括：
S1：在按键开关模块闭合的情况下，其所在的第一供电电路导通，电压转换模块输出使得单片机模块得电进入工作模式；
S2：所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为高电平，三极管、MOS管依次导通，使得所述电压转换模块通过所述第二供电电路输出，所述单片机模块保持得电；
S3：所述单片机模块读取接入所述第一供电电路的KEY脚的电平信息，以识别闭合的所述按键开关模块；
S4：基于所述按键开关模块及对应的预设规则执行相应的操作；
S5：在完成操作的情况下，所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为低电平，使得所述第二供电电路断开。
本发明还公开了一种遥控器，包括如上所述的基于单片机的待机节能电路系统。
本发明至少具有以下有益效果：
一方面，本发明在待机状态下，按键开关模块和通断控制模块所在电路均未导通，保证电路处于休眠状态时无待机电流；另一方面，在电路系统正常工作时，首先通过手动触发按键开关模块使得第一供电电路导通为单片机模块供电，单片机模块控制通断控制模块导通，通过第二供电电路继续为单片机模块供电，单片机模块能够在完成相应工作后控制通断控制模块断开自身失电，重新进入休眠状态，保证了电路系统中单片机模块的稳定运行，并能够自动恢复至无待机电流的休眠状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例公开的基于单片机的节能电路系统的电路原理图。
图2是本发明优选实施例公开的基于单片机的节能电路系统的单片机模块连接结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1和图2所示，一种基于单片机的待机节能电路系统，包括：单片机模块、用于为单片机供电的电压转换模块、电源模块。单片机模块可以根据具体应用的电子设备或电器采用现有型号的单片机，例如51系列单片机，其能够实现数据处理、收发指令等功能，单片机模块中VCC3V3指直流电压3.3V。电源模块用于为单片机模块供电，可采用输出直流电的干电池、蓄电池。电压转换模块用于转换电源模块的电压并输出给单片机模块，例如，将电源模块输出的12V电压转换为单片机模块适用的3.3V电压。
所述电压转换模块的输入端与电源模块之间连有两种供电线路，其一为第一供电电路，所述第一供电电路上设有按键开关模块，其可以采用常开触点结构，在常态下处于断开，因此第一供电电路也是断开的，保证了本发明公开的电路系统的节能效果。可以采用手动按压的方式使按键开关模块闭合，此时其所在电路，即所述第一供电电路导通，所述单片机模块得电。
其二为第二供电电路，其用于在第一供电电路断开后继续为单片机模块输电。在实际应用中，包括遥控器在内的设备或装置，为了具有更加简洁和舒适的用户体验感，对于按键通常是采用点击后即松开的结构设计，本发明能够适用于这种优秀的结构设计。当用户松开按键开关模块后，其重新恢复常开状态，第一供电电路断开，此时为保证单片机模块继续工作，需要通过第二供电电路为其供电，具体的，所述第二供电电路设有与所述单片机模块连接的通断控制模块，所述单片机模块能够控制所述通断控制模块，使得所述第二供电电路导通，该操作通常在第一供电电路停止供电之前完成，以保证至少有一条供电电路导通，单片机模块始终不断电。优选的，通断控制模块可以根据实际情况选择合适的结构，例如继电器等。本发明还公开了通断控制模块的优选实施例，详见下文。
由此可见，常态下第一供电电路和第二供电电路均不导通，单片机模块无输入电流，实现了待机状态0电流，延长的电池的使用寿命。
在本发明的一些实施例中，所述通断控制模块包括：三极管和MOS管。其中，三极管与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接，在所述单片机模块将POWER-HOLD引脚置为高电平的情况下实现导通，即单片机模块在通过第一供电电路得电后，将POWER-HOLD引脚置为高电平，三极管Q1导通。
优选的，所述三极管为NPN型三极管，所述三极管的基极与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接，该基极还接串接有电阻R1，阻值为1K，电阻R1与该基极间还接有一个接地的电阻R2，阻值为10K；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极连接电源模块的电源线，其中还串联有电阻R3，阻值为10K。
MOS管是决定第二供电电路是否导通的最直接的部分，MOS管与三极管连接，用于在所述三极管导通情况下实现导通，进而使得所述MOS管所在的所述第二供电电路导通。具体的，所述MOS管采用AO3415，其栅极与所述三极管的集电极连接，MOS管的源极与所述电源模块连接，所述MOS管的漏极与所述电压转换模块的输入端连接。
在本发明的一些实施例中，所述第一供电电路上还设有普通二极管D1(普通二极管)，D1分别与所述按键开关模块和所述电压转换模块的输入端连接。
本发明适用于多种包含单片机的控制电路，一些情况下，按键开关模块即为整个控制电路的总开关或启动开关，单片机模块在得电后自动按照预设规则执行相应操作；还有一些情况下，例如遥控器等，按键开关模块不仅能够使单片机模块得电，而且自身也起到控制单片机操作的功能，如换台按键、音量按键等，这对该情况，本发明还公开了以下实施例，在保证待机休眠无电流的情况下，实现了用户按动按键开关模块以完成对应操作的功能。
根据功能需求，电源模块与电压转换模块间可设有一个或多个第一供电电路，这些第一供电电路具有并联的结构关系，各自还设有按键检测电路，使得其中任何一个上单按键开关模块闭合时，单片机模块得电并检测哪个按键开关模块触发，同时能够根据预设的按键开关对应的规则执行相应的操作。具体的，所述第一供电电路还设有按键检测电路，所述按键检测电路包括：接入所述按键开关模块与所述电压转换模块的输入端之间的电阻R4(阻值10K)和稳压二极管D2。电阻R4和稳压二极管件之间接有KEY脚，所述KEY脚与所述单片机模块连接，在按键开关模块S1未被按下时，KEY引脚为低电平。
在按键开关模块闭合的情况下，由12V电源产生的电流通过图1中的S1，流向限流电阻R4，再流过稳压二极管D2(3.3V)，此时，KEY引脚为3.3V，KEY脚由低电平变为高电平并被所述单片机模块读取，对于待机节能电路系统中具有多个KEY脚的情况，单片机模块可读取哪个KEY脚为高电平，即可确定该KEY对应的按键开关模块被按下，然后单片机模块执行相应操作。
在完成后将POWER-HOLD引脚置为低电平，第一供电电路和第二供电电路均断开，休眠状态下电流为0。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，电压转换模块的输入端还连有接地的第一电容C1，其参数值为10uf。所述电压转换模块的输出端还分别连有接地的第二电容C2和第三电容C3，其中，C2参数值为10uf，C3参数值为100uf。
在本发明的一些实施例中，所述电源模块BT1的输入直流电压为12V。
在本发明的一些实施例中，所述电压转换模块为AMS1117系列稳压器，所述电压转换模块的输出电压为3.3V。
在本发明的一些实施例中，所述按键开关模块为自动回弹开关，具体可以采用目前市场上可购买到的产品实现本发明，例如贴片按键开关等。
本发明还公开了一种基于单片机的待机节能电路控制方法，包括：
S1：在按键开关模块闭合的情况下，其所在的第一供电电路导通，电压转换模块输出使得单片机模块得电进入工作模式；
S2：所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为高电平，三极管、MOS管依次导通，使得所述电压转换模块通过所述第二供电电路输出，所述单片机模块保持得电；
S3：所述单片机模块读取接入所述第一供电电路的KEY脚的电平信息，以识别闭合的所述按键开关模块；
S4：基于所述按键开关模块及对应的预设规则执行相应的操作；
S5：在完成操作的情况下，所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为低电平，使得所述第二供电电路断开。
本发明还公开了一种遥控器，包括上述任一实施例所述的基于单片机的待机节能电路系统。优选的，通过单片机控制红外发光二极管能够实现无线遥控。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，包括：单片机模块、用于为单片机供电的电压转换模块、电源模块；
所述电压转换模块的输入端与电源模块通过第一供电电路连接，所述第一供电电路上设有按键开关模块，使得在所述按键开关模块闭合的情况下，所述第一供电电路导通且所述单片机模块得电；
所述第一供电电路还设有按键检测电路，所述按键检测电路包括：接入所述按键开关模块与所述电压转换模块的输入端之间的电阻和稳压二极管；所述电阻和稳压二极管件之间接有KEY脚，所述KEY脚与所述单片机模块连接，用于在所述按键开关模块闭合的情况下，所述KEY脚由低电平变为高电平并被所述单片机模块读取；
所述电压转换模块的输入端与电源模块还通过第二供电电路连接，所述第二供电电路设有与所述单片机模块连接的通断控制模块，用于在所述第一供电电路闭合后关闭的情况下，控制所述第二供电电路导通，所述单片机模块保持得电；所述通断控制模块包括：
与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接的三极管，用于在所述单片机模块将POWER-HOLD引脚置为高电平的情况下实现导通；
与所述三极管连接的MOS管，用于在所述三极管导通情况下实现导通，使得所述MOS管所在的所述第二供电电路导通；
用于由得电的所述单片机模块控制所述通断控制模块以导通所述第二供电电路，使得所述按键开关模块闭合后断开时，所述单片机模块保持得电。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管，所述三极管的基极与所述单片机模块的POWER-HOLD引脚连接，所述三极管的发射极接地；
所述MOS管的栅极与所述三极管的集电极连接，所述MOS管的源极与所述电源模块连接，所述MOS管的漏极与所述电压转换模块的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述第一供电电路上还设有普通二极管，所述普通二极管分别与所述按键开关模块和所述电压转换模块的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述电压转换模块的输入端还连有接地的第一电容；所述电压转换模块的输出端还分别连有接地的第二电容和第三电容。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述电源模块的输入直流电压为12V。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述电压转换模块为AMS1117系列稳压器，所述电压转换模块的输出电压为3.3V。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述按键开关模块为自动回弹开关。
8.根据权利要求1所述的基于单片机的待机节能电路系统，其特征在于，所述电压转换模块的输入端与电源模块至少设有两个所述第一供电电路。
9.一种基于单片机的待机节能电路控制方法，其特征在于，包括：
S1：在按键开关模块闭合的情况下，其所在的第一供电电路导通，电压转换模块输出使得单片机模块得电进入工作模式；
S2：所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为高电平，三极管、MOS管依次导通，使得所述电压转换模块通过所述第二供电电路输出，所述单片机模块保持得电；
S3：所述单片机模块读取接入所述第一供电电路的KEY脚的电平信息，以识别闭合的所述按键开关模块；
S4：基于所述按键开关模块及对应的预设规则执行相应的操作；
S5：在完成操作的情况下，所述单片机模块将其POWER-HOLD引脚置为低电平，使得所述第二供电电路断开。
10.一种遥控器，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的基于单片机的待机节能电路系统。
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