CN203350802U - 一种软件开、关机电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种软件开、关机电路，由中央处理器分别与电源、存储器、看门狗电路、程控开关连接，中央处理器PA1端口和PA2端口分别与存储器的数据输入端、时钟输入端连接；存储器U2的数据输出端通过电阻与程控开关电路的三极管T2基极连接，程控开关电路的三极管T2发射极与电源B1地连接，集电极通过电阻与程控开关电路的MOSFET管T1栅极连接；程控开关电路的MOSFET管T1栅极通过电阻连接到电源B1供电输出端，MOSFET管T1的源极与电源B1供电输出端连接，MOSFET管T1的漏极与三端稳压器U4输入端连接；通过使用存储器，十分经济而巧妙的解决了因中央处理器软件死机后无法关机，以及复位后出现设备无法自启动的问题，提升了用户体验，增强了设备的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术，特别涉及一种软件开、关机电路， 通过按键、开关、控制器、存储器以及软件配合使用，实现软件开关机的功能。
背景技术
随着现代社会的发展，对电子产品的用户体验要求越来越高，越来越多的电子产品采用软件控制电源开关的方式，在各种各样的软件开关机方法中存在一个共同的特点，就是一旦软件程序死机，将无法对设备进行关机，通常的做法是设备外壳留出小孔，让用户使用钢针深入机壳内对设备复位操作。用户体验非常糟糕。
有些产品为了避免软件死机，使用了看门狗电路监控中央处理器(CPU)运行状态，一旦软件死机，看门狗电路自动对中央处理器(CPU)复位，但如果这时使用软件开关机，由于中央处理器(CPU)的复位设备将不能自动开启，除非用户手动开机，影响用户体验。而在一些专业场合，比如对于无人值守的设备，这种情况是无法忍受的。因此这个问题有待通过新的技术来解决，而目前国内外文献尚未见相关新的技术的报道。
发明内容
本实用新型的目的就是为克服现有技术的不足，针对原有软件开关机电路死机后无法关机的难题，以及在增加看门狗后引起的软件复位后不能自动启动的问题，提供一种软件开关机的电路及方法，以求巧妙的解决软件开关机电路死机不能关机的问题，以及中央处理器(CPU)复位后无法自动启动的问题。
本实用新型是通过这样的技术方案实现的：一种软件开、关机电路，其特征在于，包括中央处理器(CPU)U1、电源B1、存储器U2、看门狗电路U3、程控开关，其中所述中央处理器(CPU)U1采用意法半导体公司的Cortex-M3 ARM处理器STM32F103RCT6；所述电源采用3.7V锂电池供电；所述存储器采用TI公司的单路上升沿D类触发器SN74AUC1G80；所述看门狗电路采用IMP公司的微控制器监视器IMP706；所述程控开关采用安森美公司的功率MOSFET管MTD20P06HD配合按键、电阻、二极管和三极管电路组成；
中央处理器(CPU)使用两个独立的IO端口即PA1端口和PA2端口作为输出端口分别与存储器的数据输入端、时钟输入端连接；
存储器U2的数据输出端通过电阻与程控开关电路的三极管T2基极连接；
程控开关电路的三极管T2发射极与电源B1地连接，集电极通过电阻与程控开关电路的MOSFET管T1栅极连接；
程控开关电路的MOSFET管T1栅极通过电阻连接到电源B1供电输出端，MOSFET管T1的源极与电源B1供电输出端连接，MOSFET管T1的漏极与三端稳压器U4输入端连接；
三端稳压器U4输出连接到电路的+3.3V电源端；
程控开关电路的MOSFET管T1栅极分别连接到两个二极管的正极，两个二极管的负极分别与开机按键S1、开机按键S2一端连接；
中央处理器(CPU)U1使用两个独立的IO端口，即 PA4端口和PA5端口分别连接一个二极管的正极，二极管的正极并接一个上拉电阻，通过上拉电阻连接+3.3V电源端；
与PA4端口连接二极管负极与开机按键S2一端连接，开机按键S2另一端接电源B1地；
与PA5端口连接二极管负极与开机按键S1一端连接，开机按键S1另一端接电源B1地；
中央处理器(CPU)U1复位输入端（RESET）通过上拉电阻连接+3.3V电源端，通过电容连接到电源地，同时复位输入端（RESET）连接一个二极管正极，二极管负极连接到看门狗电路U3的复位输出端；
中央处理器(CPU)U1使用PA3端口作为输出端口通过电阻连接到看门狗电路U3输入端。
本实用新型的有益效果是在电路中通过使用存储器，十分经济而巧妙的解决了因中央处理器(CPU)软件死机后无法关机，以及复位后出现设备无法自启动的问题。提升了用户体验，增强了设备的可靠性。
附图说明
图1软件开、关机电路原理图；
图2软件开、关机流程图。
具体实施方式
下面结合原理图及流程图对本实用新型进一步说明：
如图1所示，软件开、关机电路包括中央处理器(CPU)U1、电源B1、存储器U2、看门狗电路U3、程控开关电路、开机按键S1、开机按键S2。
所述中央处理器(CPU)U1采用意法半导体公司的Cortex-M3 ARM处理器STM32F103RCT6；
所述存储器U2采用TI公司的单路上升沿D类触发器SN74AUC1G80，包括时钟和数据输入端口以及锁存输出端口；
所述看门狗电路U3采用IMP公司的微控制器监视器IMP706，包括看门狗计数器清零输入端口6脚，复位输出端口7脚；
所述程控开关电路以MOSFET管T1为主，其中MOSFET管T1采用安森美公司的功率MOSFET管MTD20P06HD，配合开机按键S1、开机按键S2、三极管T2、外围电阻、二极管电路组成。
所述电源B1采用3.7V锂可充电电池。
中央处理器(CPU)U1的PA1端口作为输出端口与存储器U2的数据输入端D连接；中央处理器(CPU)U1的PA2端口作为输出端与存储器U2的时钟输入端CLK连接；当PA1端口输出高电平PA2端口上输出一个脉冲信号时，存储器U2的输出端Q将输出高电平。当PA1端口输出低电平PA2端口上输出一个脉冲信号时，存储器U2的输出端Q将输出低电平。且存储器U2的输出端Q的状态不随输入端D和CLK上的信号消失而改变，即使中央处理器(CPU)U1的复位也不会改变输出端Q的状态。
存储器U2的输出端Q通过电阻与程控开关电路的三极管T2基极连接。当U2的输出端Q输出高电平时，T2导通；当U2的输出端Q输出低电平时，T2截止。
程控开关电路的三极管T2发射极与电源地连接，集电极通过电阻与MOSFET管T1栅极连接。当三极管T2导通时，MOSFET管T1的栅极被拉低，T1导通；当三极管T2截止时，MOSFET管T1的栅极被置高，T1截止。
程控开关电路的MOSFET管T1栅极通过电阻连接到电池B1输出端，MOSFET管T1的源极与电池B1输出端连接并接有滤波电容到电源地。MOSFET管T1的漏极对电源地接滤波电容并与三端稳压器U4输入端连接。当MOSFET管T1导通时，电池B1与三端稳压器U4接通，整个电路电源接通；当MOSFET管T1截止时，电池B1与三端稳压器U4断开，整个电路电源断开。
三端稳压器U4输出连接到电路各器件的+3.3V电源端，作用是将电池B1提供的电压调整成适合电路各个器件使用的+3.3V电压。
程控开关电路中的MOSFET管T1栅极除了连接T1集电极外，还分别连接到两个二极管的正极，两个二极管的负极分别与两个开机按键S1、开机按键S2连接。当任意一个开机按键按下时，MOSFET管T1的栅极都会被拉低，MOSFET管T1都将导通。
中央处理器(CPU)U1的PA4端口通过电阻与+3.3V电源连接，同时PA4端口连接到二极管的正极，二极管负极与开机按键S2连接，开机按键S2另一端接电源地。当开机按键S2被按下时，中央处理器(CPU)U1的PA4端口被拉低。PA4端口作为输入端被拉低后将被软件读取，软件依此判断开机按键（开机按键S1或开机按键S2)被按下。当没有开机按键（开机按键S1或开机按键S2)被按下时，PA4端口受上拉电阻影响处在高电平。
中央处理器(CPU)U1的PA5端口通过电阻与+3.3V电源连接，同时PA5端口连接到二极管的正极，二极管负极与开机按键S1连接，开机按键S1另一端接电源地。当开机按键S1被按下时，中央处理器(CPU)U1的PA5端口被拉低。PA5端口作为输入端被拉低后将被软件读取，软件依此判断开机按键被按下。当没有开机按键被按下时，PA5端口受上拉电阻影响处在高电平。
中央处理器(CPU)U1复位输入端通过电阻接到+3.3V电源，通过电容连接到电源地，组成上电复位电路。同时复位输入端连接到二极管正极，二极管负极连接到看门狗电路U3的复位输出端7脚，待看门狗溢出时，通过该输出端7脚可以对中央处理器(CPU)U1复位；
中央处理器(CPU)U1的PA3做为输出端通过电阻连接到看门狗U3计数器清零输入端6脚。软件定时使用PA3发出脉冲信号，对看门狗内部计数器清零。如果软件发生异常运行，则PA3不能及时发出脉冲信号，看门狗U3内部计数器溢出，看门狗U3的复位输出端7脚将产生一个复位脉冲，对中央处理器(CPU)U1复位操作。
如图2流程图所示，在整个电路处于关机状态下，当有开机按键S1或开机按键S2被按下时，MOSFET管T1的栅极被拉低，MOSFET管TI导通。电池B1的通过T1再经过三端稳压器U4调整成+3.3V的电压给整个电流供电。中央处理器(CPU)U1通过复位电路上电复位，软件开始运行初始化。根据图2所示，软件初始化完成后将检测是否有开机按键被按下。显然此时软件通过读取PA4端口、PA5端口的状态可以判定有开机按键S1或开机按键S2被按下。为了防止开机按键抖动和误操作，软件将检测开机按键是否被持续按下2秒。如果开机按键没有持续按下2秒，软件将不做任何操作，这种情况下开机按键一旦抬起，电路电源将被MOSFET管T1切断。如果开机按键持续按下超过2秒，软件将通过PA1端口、PA2端口控制存储器U2的输出端Q输出高电平，使得T2导通，此时即使开机按键S1或开机按键S2抬起，MOSFET管T1在三极管T2的作用下仍然保持导通状态，电路开机程序完成。
在整个电路处于开机状态下，当有开机按键S1或开机按键S2被按下时，软件通过读取PA4端口、PA5端口的状态可以判定有开机按键S1或开机按键S2被按下。为了防止开机按键抖动和误操作，软件检测开机按键是否被持续按下2秒。如果开机按键没有持续按下2秒，软件将不做任何操作。如果开机按键持续按下超过2秒，软件将通过PA1端口、PA2端口控制存储器U2的输出端Q输出低电平，使得T2截止，此时一旦开机按键S1或开机按键S2抬起，MOSFET管T1的栅极将被拉高，MOSFET管T1立即截止，电路关机程序完成。
在整个电路处于开机状态下，当出现软件运行异常而死机，PA3则不能及时输出脉冲信号将看门狗U3计数器清零，看门狗U3复位输出端7脚将输出一个脉冲复位信号，将中央处理器(CPU)U1复位。由于存储器U2输出端Q不会因为中央处理器(CPU)U1复位而改变输出状态，因此此时存储器U2输出端Q仍然保持高电平输出，整机电路供电保持不变。被复位的中央处理器(CPU)U1内部软件重新初始化，然后检测是否有开机按键被按下。由于当前复位动作是看门狗电路U3产生的，因此此时没有开机按键被按下。软件延时1秒钟仍没有检测到开机按键按下后，软件依此判定当前处于看门狗复位状态。软件直接跳转至主程序，电路自动恢复正常运行。
以上流程仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
Claims (1)
1.一种软件开、关机电路，其特征在于，包括中央处理器U1、电源B1、存储器U2、看门狗电路U3、程控开关，其中所述中央处理器U1采用意法半导体公司的Cortex-M3 ARM处理器STM32F103RCT6；所述电源采用3.7V锂电池供电；所述存储器采用TI公司的单路上升沿D类触发器SN74AUC1G80；所述看门狗电路采用IMP公司的微控制器监视器IMP706；所述程控开关采用安森美公司的功率MOSFET管MTD20P06HD配合按键、电阻、二极管和三极管电路组成；
中央处理器使用两个独立的IO端口即PA1端口和PA2端口作为输出端口分别与存储器的数据输入端、时钟输入端连接；
存储器U2的数据输出端通过电阻与程控开关电路的三极管T2基极连接；
程控开关电路的三极管T2发射极与电源B1地连接，集电极通过电阻与程控开关电路的MOSFET管T1栅极连接；
程控开关电路的MOSFET管T1栅极通过电阻连接到电源B1供电输出端，MOSFET管T1的源极与电源B1供电输出端连接，MOSFET管T1的漏极与三端稳压器U4输入端连接；
三端稳压器U4输出连接到电路的+3.3V电源端；
程控开关电路的MOSFET管T1栅极分别连接到两个二极管的正极，两个二极管的负极分别与开机按键S1、开机按键S2一端连接；
中央处理器U1使用两个独立的IO端口，即 PA4端口和PA5端口分别连接一个二极管的正极，二极管的正极并接一个上拉电阻，通过上拉电阻连接+3.3V电源端；
与PA4端口连接二极管负极与开机按键S2一端连接，开机按键S2另一端接电源B1地；
与PA5端口连接二极管负极与开机按键S1一端连接，开机按键S1另一端接电源B1地；
中央处理器U1复位输入端RESET通过上拉电阻连接+3.3V电源端，通过电容连接到电源地，同时复位输入端RESET连接一个二极管正极，二极管负极连接到看门狗电路U3的复位输出端；
中央处理器U1使用PA3端口作为输出端口通过电阻连接到看门狗电路输入端。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20131218 Effective date of abandoning: 20161011 |
|
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |