CN1869875A - 使用者操作阻断装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用者操作阻断装置，包括侦测单元、逻辑控制电路以及开关元件。侦测单元根据电源系统所输出的电压大小，以及系统核心所输出的基本指示信号，进而输出电压指示信号。逻辑控制电路根据电源系统所输出的外部电源信号、系统核心所输出的系统模式信号、以及电压指示信号，输出一开关信号。开关元件根据开关信号，决定是否导通系统核心与输入装置。

Description

使用者操作阻断装置与方法

【技朮领域】

本发明是有关于一种使用者操作阻断装置与方法，且特别是有关于一种在电压不足时保护系统的使用者操作阻断装置与方法。

【背景技朮】

当现在一般电子装置中，其中央处理器或者是微处理器在侦测到电源或电池的电压过低时，通常会命令系统进入休眠模式以节省电力。此外，已经进入休眠模式的装置在长时间的待机之后，也会面临电压不足。

当系统已经处于休眠模式而且电源的电压过低时，使用者经由按键、开关以及插卡等等任何的动作而唤醒系统时，因为系统电压已经过低，有可能会在系统启动时或启动后不久，发生系统故障或者是数据遗失的事件。

为了解决上述的问题，先前的方法是在系统中多加了一层保护装置，即是利用另一颗独立的微处理器经由电量计(gas gauge)等方式侦测电源的电压或剩余电量来决定是否要阻断使用者的操作，让系统不被唤醒，使得系统不至于发生故障或者是数据遗失的事件。

但是利用另一颗独立的微处理器与电量计，不但电路较为复杂，所花费的成本较高，且耗电量也很高，故必须继续加以改善。

【发明内容】

本发明的目的就是在提供一种使用者操作阻断装置，以取代先前的独立的微处理器与电量计，并达到保护系统及数据的相同功能，不但能够更节省成本，更能够节省电路的耗电量，电路设计亦更加的简化。

本发明的再一目的是提供一种使用者操作阻断方法，以取代先前技术，其优点为较先前技术更节省成本，而且能达到保护系统及数据的相同功能。

本发明提出一种使用者操作阻断装置，其中包括侦测单元、逻辑控制电路以及开关元件。

侦测单元根据电源系统所输出的电压大小以及系统核心所输出的基本指示信号，决定输出电压指示信号。而侦测单元中更包括了电压侦测器、第一反相器以及第一逻辑闸。

其中电压侦测器根据电源系统所输出的电压大小，并输出电压侦测信号至第一反相器加以反相后，输出一反相电压侦测信号，并且再经由第一逻辑闸将接收的反相电压侦测信号与基本指示信号进行逻辑或运算，而输出电压指示信号至逻辑控制电路。

逻辑控制电路接收电源系统所输出的外部电源信号、系统核心所输出的系统模式信号以及电压指示信号，输出一开关信号。而逻辑控制电路中更包括第二反相器、延迟正反器以及第二逻辑闸。

其第二反相器将所接收的外部电源信号并加以反相后，输出一反相外部电源信号至延迟正反器，而延迟正反器接收反相外部电源信号与电压指示信号，并输出一个参考信号，最后由第二逻辑闸将所接收的参考信号与系统模式信号进行逻辑或运算，而输出一开关信号至开关元件。

再经由开关元件根据开关信号来决定系统核心与输入装置是否导通。

本发明亦提出一种使用者操作阻断方法，其步骤根据电源系统所输出的电压大小，产生电压侦测信号，且将电压侦测信号加以反相后，产生一反相电压侦测信号并将反相电压侦测信号与系统核心所输出的基本指示信号进行逻辑或运算的结果，做为该电压指示信号。

之后再根据电源系统所输出的外部电源信号并加以反相后，产生一反相外部电源信号，接着再根据反相外部电源信号与电压指示信号，产生一个参考信号。

其中当反相外部电源信号处于逻辑低电位时，则参考信号处于逻辑高电位，当电压指示信号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，则参考信号处于逻辑低电位。

最后将参考信号与系统核心所输出的系统模式信号进行逻辑或运算，而产生出开关信号，并由开关信号来决定系统核心与输入装置是否导通。

本发明因采用上述的装置与方法而不用传统的独立微处理器与电量计，因此与先前技术相比，在电路设计上可以更加的简单，以及节省成本，更可以节省所需的电量。

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：

【附图说明】

图1为依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断装置的电路方块图。

图2为依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断方法的流程图。

【具体实施方式】

请参照图1，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断装置的电路方块图。此使用者操作阻断装置的电路包括侦测单元106、逻辑控制电路108以及开关元件110。

侦测单元106根据电源系统102所输出的电压130的大小以及系统核心104所输出的基本指示信号132，经过内部处理后，输出电压指示信号134。而侦测单元106中更包括了电压侦测器114、第一反相器(inverter)116以及第一逻辑闸(logic gate)118。在本实施例中第一逻辑闸118为或门(OR gate)，但本发明并不限于或门。

逻辑控制电路108则接收电源系统102所输出的外部电源信号136、系统核心104所输出的系统模式信号138、以及侦测单元106所输出的电压指示信号134，然后输出一开关信号140。而逻辑控制电路108中更包括第二反相器120、延迟正反器(D flip-flop)122以及第二逻辑闸124。在本实施例中第二逻辑闸124为或门，但本发明并不限于或门。

开关元件110根据开关信号140来决定系统核心104与输入装置112是否导通。在本实施例中，开关元件110为N通道金属氧化物场效应管(N-MOSFET)，但本发明并不限于N通道金属氧化物场效应管。其中当开关信号140为逻辑高电位时，开关元件110会导通系统核心104与输入装置112，当开关信号140为逻辑低电位时，开关元件110会关断系统核心104与输入装置112。另外，输入装置112在本实施例中为按键、开关、卡片槽(card slots)或缆线接头(cableconnecters)，但本发明并不限于以上种类的输入装置。

上述侦测单元106中的电压侦测器114根据电源系统102所输出的电压130的大小，并输出电压侦测信号142至第一反相器116。在本实施例中，当电压130大于或等于第一预设电压时，电压侦测器114会输出逻辑高电位的电压侦测信号142，当电压130小于第一预设电压时，电压侦测器114会输出逻辑低电位的电压侦测信号142，而且第一预设电压大约为3.4伏特。而第一反相器116会将电压侦测信号142加以反相后，输出一反相电压侦测信号144，并且再经由第一逻辑闸118将所接收的反相电压侦测信号144与系统核心104所输出的基本指示信号132进行逻辑或运算，而输出电压指示信号134至逻辑控制电路108。在本实施例中，基本指示信号132在电压130大于或等于第二预设电压时处于逻辑低电位，在电压130小于第二预设电压时处于逻辑高电位，而且第二预设电压大约为3.3伏特。

逻辑控制电路108中的第二反相器120将接收电源系统102的外部电源信号136，并将外部电源信号136加以反相后，输出一反相外部电源信号146至延迟正反器122。延迟正反器122以PRESET输入端接收反相外部电源信号146，以接收时脉信号的CK输入端接收侦测单元106所输出的电压指示信号134，并且于Q输出端输出一个参考信号148。最后由第二逻辑闸124将所接收的参考信号148与系统核心104所输出的系统模式信号138进行逻辑或运算，而输出一开关信号140至开关元件110。

下面以各种状况来说明本实施例的详细操作。首先，当有外部电源供应时，外部电源信号136会处于逻辑高电位，使延迟正反器122的PRESET端接收到逻辑高电位，因此延迟正反器122的Q输出端会输出逻辑高电位的参考信号148，使得第二逻辑闸124输出逻辑高电位的开关信号140。此时开关元件110会导通系统核心104与输入装置112，使系统核心104能接收到来自输入装置112的使用者操作。

如果系统没有连接外部电源，外部电源信号136会进入逻辑低电位。此时系统的电压是由内部的电池供应，因此会随着时间逐渐降低。

无论有没有外部电源，只要系统电压在第三预设电压(本实施例中大约为3.2伏特)以上，系统就能进入正常模式(run mode)。在正常模式时，系统模式信号138会处于逻辑高电位，因此第二逻辑闸124会输出逻辑高电位的开关信号140，使开关元件110导通系统核心104与输入装置112，使系统核心104能接收到使用者的操作。

在正常模式时，如果系统电压降到第三预设电压以下，系统核心104内建的省电机制(power preservation scheme)就会让系统自动进入休眠模式(suspension mode)。进入休眠模式后，系统模式信号138会跟着进入逻辑低电位。由后面的解释可知，此时因为系统电压过低，开关元件110已经关断，除非连接外部电源，让开关元件110恢复导通，否则使用者的操作已经不能唤醒系统。如此就达到了在电压不足时保护系统的目的。

除了系统自动进入休眠模式外，也可以由使用者下令使系统进入休眠模式。在系统进入休眠模式之前，如果系统电压在第一预设电压(在本实施例大约为3.4伏特)以上，进入休眠模式后，开关元件110不会关断，系统核心104还能收到使用者操作。

然而，在进入休眠模式之前，如果系统电压从第一预设电压以上，降到第一预设电压以下，电压侦测器114输出的电压侦测信号142会从逻辑高电位进入逻辑低电位，经过第一反相器116，再经过第一逻辑闸118，使得延迟正反器122的CK端接收到一个由低而高的脉冲。由于延迟正反器122是正向触发(positive edge-triggered)，上述的脉冲会使延迟正反器122将D输入端的逻辑低电位加载到Q输出端，输出逻辑低电位的参考信号148。如果这时候使用者下令进入休眠模式，系统模式信号138会进入逻辑低电位。至此第二逻辑闸124的两个输入端都是逻辑低电位，所以开关信号140也是逻辑低电位，使得开关元件110关断，将系统核心104与使用者操作隔绝。

在上述的状况中，如果系统进入休眠模式之前，系统电压进一步从第二预设电压(在本实施例大约为3.3伏特)以上，降到第二预设电压以下，基本指示信号132会从逻辑低电位升上逻辑高电位，并且经过第一逻辑闸118给延迟正反器122的CK端一个由低而高的脉冲。如同上面的说明，此时如果进入休眠模式，也会让开关元件110关断。

当系统处于休眠模式时，如果没有外部电源，即使刚开始系统电压足够，也会随时间逐渐降低。这时候，只要系统电压高于第一预设电压与第二预设电压，延迟正反器122的CK端没收到脉冲，开关元件110就不会关断，使用者就可以随意唤醒系统。不过，如同上面的说明，一旦系统电压降到第一预设电压或第二预设电压以下，由于系统模式信号138已经处于逻辑低电位，延迟正反器122的CK端所接收到的脉冲，就会造成开关元件110关断，使系统核心104不会被使用者的操作唤醒。

无论上述的哪一种状况，当开关元件110在休眠模式关断之后，只有连接外部电源，才能使开关元件110恢复导通。如同上面的说明，连接外部电源之后，外部电源信号136会从逻辑低电位升上逻辑高电位，并且经过第二反相器120、延迟正反器122、以及第二逻辑闸124，使开关信号140升上逻辑高电位，也使开关元件110导通。

请参照图2，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断方法的流程图。其方法首先步骤s202根据电源系统所输出的电压大小经过电压侦测装置后而产生出电压侦测信号，接着s204再将电压侦测信号加以反相而产生一个反相的电压侦测信号，之后s206再将反相的电压侦测信号与系统核心的基本指示信号进行逻辑或运算，进而s208产生出电压指示信号。

另外，s210将外部电源信号加以反相后，而产生一个反相的外部电源信号，接着s212根据反相的外部电源信号与电压指示信号而产生出一个参考信号，之后s214再由参考信号与系统核心的系统模式信号进行逻辑或运算，进而s216产生输出一个开关信号，最后s218再根据开关信号来决定系统核心与输入装置是否导通。

综合以上所述，本发明因采用上述的装置与方法而不用传统的独立微处理器与电量计(gas gauge)，因此与先前技术相比，在电路设计上可以更加的简单，以及节省成本，更可以节省电路的耗电量。

Claims (19)

1.一种使用者操作阻断装置，其特征在于该装置包括：

一侦测单元，根据一电源系统所输出的电压大小，以及一系统核心所输出的一基本指示信号，输出一电压指示信号；

一逻辑控制电路，根据该电源系统所输出的一外部电源信号、该系统核心所输出的一系统模式信号、以及该电压指示信号，输出一开关信号；以及

一开关元件，根据该开关信号，决定是否导通该系统核心与一输入装置。

2.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该侦测单元更包括：

一电压侦测器，根据该电源系统所输出的电压大小，输出一电压侦测信号；

一第一反相器，接收该电压侦测信号，加以反相后，输出一反相电压侦测信号；以及

一第一逻辑闸，根据该反相电压侦测信号与该基本指示信号，输出该电压指示信号。

3.如权利要求2所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该电压侦测信号于该电源系统所输出的电压大于或等于一第一预设电压时处于逻辑高电位，且于该电源系统所输出的电压小于该第一预设电压时处于逻辑低电位。

4.如权利要求3所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第一预设电压大约为3.4伏特。

5.如权利要求2所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第一逻辑闸为一或门，且该电压指示信号为该反相电压侦测信号与该基本指示信号进行逻辑或运算的结果。

6.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该基本指示信号于该电源系统所输出的电压大于或等于一第二预设电压时输出逻辑低电位，且于该电源系统所输出的电压小于该第二预设电压时输出逻辑高电位。

7.如权利要求6所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第二预设电压大约为3.3伏特。

8.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该逻辑控制电路更包括：

一第二反相器，接收该外部电源信号，加以反相后，输出一反相外部电源信号；

一延迟正反器，根据该反相外部电源信号与该电压指示信号，输出一参考信号，其中当该反相外部电源信号处于逻辑低电位时，该参考信号处于逻辑高电位，当该电压指示信号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，该参考信号处于逻辑低电位；以及

一第二逻辑闸，根据该参考信号与该系统模式信号，输出该开关信号。

9.如权利要求8所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第二逻辑闸为一或门，且该开关信号为该参考信号与该系统模式信号进行逻辑或运算的结果。

10.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该系统模式信号于该系统核心所属的系统处于执行模式时处于逻辑高电位，且于该系统核心所属的系统处于休眠模式时处于逻辑低电位。

11.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该开关元件于该开关信号处于逻辑高电位时导通该系统核心与该输入装置，且于该开关信号处于逻辑低电位时关断该系统核心与该输入装置。

12.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该开关元件为一N信道金氧半场效晶体管。

13.一种使用者操作阻断方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

根据一电源系统所输出的电压大小，以及一系统核心所输出的一基本指示信号，产生一电压指示信号；以及

根据该电源系统所输出的一外部电源信号、该系统核心所输出的一系统模式信号、以及该电压指示信号，决定是否导通该系统核心与一输入装置。

14.如权利要求13所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：产生该电压指示信号的步骤，更包括下列步骤：

根据该电源系统所输出的电压大小，产生一电压侦测信号；

将该电压侦测信号加以反相后，产生一反相电压侦测信号；以及

以该反相电压侦测信号与该基本指示信号进行逻辑或运算的结果，做为该电压指示信号。

15.如权利要求14所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该电压侦测信号于该电源系统所输出的电压大于或等于一第一预设电压时处于逻辑高电位，且于该电源系统所输出的电压小于该第一预设电压时处于逻辑低电位。

16.如权利要求13所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该基本指示信号于该电源系统所输出的电压大于或等于一第二预设电压时输出逻辑低电位，且于该电源系统所输出的电压小于该第二预设电压时输出逻辑高电位。

17.如权利要求13所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：决定是否导通该系统核心与该输入装置的步骤，更包括下列步骤：

将该外部电源信号加以反相后，产生一反相外部电源信号；

根据该反相外部电源信号与该电压指示信号，产生一参考信号，其中当该反相外部电源信号处于逻辑低电位时，该参考信号处于逻辑高电位，当该电压指示信号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，该参考信号处于逻辑低电位；

将该参考信号与该系统模式信号进行逻辑或运算，产生一开关信号；以及

根据该开关信号，决定是否导通该系统核心与该输入装置。

18.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：根据该开关信号决定是否导通该系统核心与该输入装置的步骤，更包括下列步骤：

若该开关信号处于逻辑高电位，则导通该系统核心与该输入装置；以及

若该开关信号处于逻辑低电位，则关断该系统核心与该输入装置。

19.如权利要求13所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该系统模式信号于该系统核心所属的系统处于执行模式时处于逻辑高电位，且于该系统核心所属的系统处于休眠模式时处于逻辑低电位。

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