CN205880854U - 一种端口复用电路及便携式电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电子电路技术领域，提供了一种端口复用电路及便携式电子设备，端口复用电路包括检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口，输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接，检测控制单元输出分时信号控制开关单元的导通或关闭，当开关单元导通时，开关单元通过输入/输出端口输出电源驱动发光器件发亮；当开关单元关闭时，比较单元通过所述输入/输出端口根据上述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过缓冲单元将开关识别信号反馈给检测控制单元，检测控制单元根据开关识别信号识别出上述开关的开关状态。因此，解决了现有的端口分时复合技术存在着电路复杂，且弱电流导通会使发光二极管LED微亮的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，特别涉及一种端口复用电路及便携式电子设备。
背景技术
近年来，电脑、智能手机或者平板都会与便携式电子设备配套使用，例如：采用移动电源作为配套的便携式电子设备为智能手机提供电源补给。很多移动电源都带有手电筒的附加功能，方便消费者将移动电源作为简易手电筒来使用，扩展了移动电源的功能，为消费者带来便利。一般移动电源都是单独用引脚来驱动照明灯，这就需要在移动电源中主控芯片上多增加一个引脚，从而增加了移动电源的主控芯片的成本。
图1为现有技术涉及的移动电源照明驱动电路，其工作原理为：当检测到按键KEY发出按键动作并且该动作被定义为开启或关闭照明功能，则照明驱动电路驱动MOS管开启或者关闭，这样对应的发光二极管LED就会发光或熄灭。现有移动电源照明驱动电路有个缺点：按键和照明分别需要一个引脚来实现，增加了主控芯片的成本。
针对上述缺点，现有技术提出了一种端口分时复合技术，将两个I/O口简化成了一个。
图2为上述端口分时复合技术应用于移动电源所涉及的引脚复用电路，所述引脚复用电路以周期性方式工作，其工作原理为：在第一时间段内，按键检测和照明驱动控制单元的按键检测电路工作，照明驱动电路关闭；在第二时间段内，按键检测和照明驱动控制单元的照明驱动电路工作，按键检测电路关闭。
在第一时间段内，按键检测和照明驱动控制单元控制场效应管MOS2开启，场效应管MOS1关闭；如果没有按键按下，则引脚KEY的电压是VCC2，如果有按键按下，则引脚KEY上的电压会低于1/3VCC2，经过电压比较器比较，可以判断是否有按键按下。
在第二时间段内，按键检测和照明驱动控制单元控制场效应管MOS2关闭，如果照明开启，就控制场效应管MOS1开启；如果照明关闭，就控制场效应管MOS1关闭。在第一时间段内，开启场效应管MOS2后，引脚KEY上的电压是VCC2，VCC2的电压需要在发光二极管LED的导通电压之下，一般可以设定VCC2在1.2V左右，这样当有按键按下，场效应管MOS2和电阻R分压，使得引脚KEY上的电压低于1/3VCC2。在第二时间段内，如果照明开启，就控制场效应管MOS1开启，VCC1给发光二极管LED供电，使发光二极管LED发光，VCC1电压需要高于发光二极管LED的导通电压，如果照明关闭，就控制场效应管MOS1关闭，发光二极管LED不发光。由于人眼的视觉暂留效应，在每个周期内的第二时间段，发光二极管LED都是发光的，看到的照明灯就是亮的。
由上述内容可知，虽然现有的端口分时复合技术解决了因按键和照明分别需要一个引脚来实现而导致主控芯片的成本增加的问题，但是其仍然存在以下缺点：
(1)电路复杂，需要分时控制的驱动电路2和场效应管MOS2；
(2)在全周期内都有场效应管MOS1或者场效应管MOS2导通，会导致发光二极管LED因为弱电流导通和余晖效应产生微亮的效果，这是不希望看到的。尽管可以通过选用不同的发光二极管LED来削弱这个影响，但是限制了发光二极管LED的选择范围，降低了技术的适用性。
综上所述，现有的端口分时复合技术存在着电路复杂，且弱电流导通会使发光二极管LED微亮的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种端口复用电路及便携式电子设备，旨在解决现有的端口分时复合技术存在着电路复杂，且弱电流导通会使发光二极管LED微亮的问题。
本实用新型提供了一种端口复用电路，所述端口复用电路包括：
检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口；
所述开关单元的输入端接入电源，所述开关单元的控制端接所述检测控制单元的输出端，所述开关单元的输出端接所述缓冲单元的输入端，所述缓冲单元的输出端接所述检测控制单元的输入端，所述比较单元的输出端与所述开关单元的输出端以及所述输入/输出端口连接；所述输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接；
所述检测控制单元输出分时信号控制所述开关单元的导通或关闭；
当所述开关单元导通时，所述开关单元通过所述输入/输出端口输出电源驱动所述发光器件发亮；
当所述开关单元关闭时，所述比较单元通过所述输入/输出端口根据所述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过所述缓冲单元将所述开关识别信号反馈给所述检测控制单元，所述检测控制单元根据所述开关识别信号识别出所述开关的开关状态。
本实用新型还提供了一种便携式电子设备，其包括上述的端口复用电路。
本实用新型提供了一种端口复用电路及便携式电子设备，端口复用电路包括检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口，输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接，检测控制单元输出分时信号控制开关单元的导通或关闭，当开关单元导通时，开关单元通过输入/输出端口输出电源驱动发光器件发亮；当开关单元关闭时，比较单元通过所述输入/输出端口根据上述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过缓冲单元将开关识别信号反馈给检测控制单元，检测控制单元根据开关识别信号识别出上述开关的开关状态。通过这样的电路连接方式，实现了只需一个输入/输出端口即可同时控制外部的开关和发光器件，降低了成本，并且电路简单可靠，避免了发光器件微亮的问题，解决了现有的端口分时复合技术存在着电路复杂，且弱电流导通会使发光二极管LED微亮的问题。
附图说明
图1为现有技术涉及的移动电源照明驱动电路的电路结构图。
图2为现有技术涉及的移动电源的引脚复用电路的电路结构图。
图3为本实用新型实施例提供的端口复用电路的结构示意图。
图4为本实用新型实施例提供的端口复用电路的示例电路结构图。
图5为本实用新型实施例提供的端口复用电路所涉及的按键和照明复用时序图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型实施例中，对于便携式电子设备，如移动电源、车载电源等，其可包括一个端口复用电路，该端口复用电路内置于便携式电子设备中所起到的作用是：仅用一个I/O口即可同时控制按键开关与发光二极管LED照明，降低了成本，也避免了固有的发光二极管LED微亮的问题。
图3示出了本实用新型实施例提供的端口复用电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
该端口复用电路可设置于便携式电子设备中，该端口复用电路包括检测控制单元104、开关单元102、比较单元105、缓冲单元106及输入/输出端口103。
开关单元102的输入端接入电源101，开关单元102的控制端接检测控制单元104的输出端，开关单元102的输出端接缓冲单元106的输入端，缓冲单元106的输出端接检测控制单元104的输入端，比较单元105的输出端与开关单元102的输出端以及输入/输出端口103连接；输入/输出端口103与外部的开关(图3中采用按键开关K3作为开关)和发光器件(图3中采用发光二极管LED作为发光器件)连接。
检测控制单元104输出分时信号控制所述开关单元102的导通或关闭。
当开关单元102导通时，开关单元102通过输入/输出端口103输出电源驱动发光器件发亮。
当开关单元102关闭时，比较单元105通过输入/输出端口103根据上述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过缓冲单元106将开关识别信号反馈给检测控制单元104，检测控制单元104根据开关识别信号识别出上述开关的开关状态。
作为本实用新型一实施例，按键开关K3的第一端接所述输入/输出端口103，按键开关K3的另一端通过电阻R3接地；发光二极管LED的第一端接输入/输出端口103，发光二极管LED的另一端接地。
图4示出了本实用新型实施例提供的端口复用电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
作为本实用新型一实施例，电源101可以是具备固定电压输出的直流电源VCC。
作为本实用新型一实施例，开关单元102包括N型场效应管MOS3；N型场效应管MOS3的栅极、源极以及漏极分别为开关单元102的控制端、输入端以及输出端。
作为本实用新型一实施例，检测控制单元104具体可以是以微处理器为核心的控制电路，其中，微处理器可以是单片机、ARM处理器或者其他具备数据逻辑处理能力的可编程器件。
作为本实用新型一实施例，比较单元105包括电压比较器COMP3；电压比较器COMP3的正输入端接参考电压(可为2.0V的固定电压)，电压比较器COMP3的负输入端与电压比较器COMP3的输出端连接，电压比较器COMP3的输出端为比较单元105的输出端。
作为本实用新型一实施例，缓冲单元106包括缓冲器DSB3；缓冲器DSB3的输入端和输出端分别为缓冲单元106的输入端和输出端。
图5示出了本实用新型实施例提供的端口复用电路所涉及的按键和照明复用时序图，以下结合图4和图5对上述端口复用电路按照周期为T的方式实现周期性工作时的工作原理进行说明：
首先，利用一个电压比较器或者弱缓冲器将端口电压钳位在2.0V左右，在这个电压下，发光二极管LED无法导通。然后，控制电路驱动N型场效应管MOS3，输出的信号EN是分时信号，总的周期为T，T＝t1+t2；在t2时间内，EN信号为低，导通N型场效应管MOS3，将输入/输出端口103上拉，此时发光二极管LED会发亮；按键开关K3串联的电阻R3为10kΩ左右，所述按键开关K3下拉能力和弱缓冲器钳位能力都小于N型场效应管MOS3上拉能力；在t1时间内，EN信号为高，关闭N型场效应管MOS3，输入/输出端口103被弱缓冲器和按键开关K3共同控制，按键开关K3下拉能力强于弱缓冲器钳位能力，所以当按键开关K3被按下时，输入/输出端口103被拉低到地，与之相连的数字缓冲器翻转，将信号传送到检测控制电路104，检测控制电路104识别到按键开关K3有效；在t1时间内，若没有按键按下，则输入/输出端口103被弱缓冲器控制在2V，发光二极管LED不会导通发光，数字缓冲器也不响应；因此，在t1时间内N型场效应管MOS3没有导通，发光二极管LED这段时间没有发光，但是因为人眼的视觉暂留特性，当t1很小时人眼无法区分这种闪烁，会以为发光二极管LED一直亮着。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种端口复用电路及便携式电子设备，端口复用电路包括检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口，输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接，检测控制单元输出分时信号控制开关单元的导通或关闭，当开关单元导通时，开关单元通过输入/输出端口输出电源驱动发光器件发亮；当开关单元关闭时，比较单元通过所述输入/输出端口根据上述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过缓冲单元将开关识别信号反馈给检测控制单元，检测控制单元根据开关识别信号识别出上述开关的开关状态。通过这样的电路连接方式，实现了只需一个输入/输出端口即可同时控制外部的开关和发光器件，降低了成本，并且电路简单可靠，避免了发光器件微亮的问题，解决了现有的端口分时复合技术存在着电路复杂，且弱电流导通会使发光二极管LED微亮的问题。本实用新型实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种端口复用电路，其特征在于，所述端口复用电路包括：
检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口；
所述开关单元的输入端接入电源，所述开关单元的控制端接所述检测控制单元的输出端，所述开关单元的输出端接所述缓冲单元的输入端，所述缓冲单元的输出端接所述检测控制单元的输入端，所述比较单元的输出端与所述开关单元的输出端以及所述输入/输出端口连接；所述输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接；
所述检测控制单元输出分时信号控制所述开关单元的导通或关闭；
当所述开关单元导通时，所述开关单元通过所述输入/输出端口输出电源驱动所述发光器件发亮；
当所述开关单元关闭时，所述比较单元通过所述输入/输出端口根据所述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过所述缓冲单元将所述开关识别信号反馈给所述检测控制单元，所述检测控制单元根据所述开关识别信号识别出所述开关的开关状态。
2.如权利要求1所述的端口复用电路，其特征在于，所述开关单元包括N型场效应管MOS3；
所述N型场效应管MOS3的栅极、源极以及漏极分别为所述开关单元的控制端、输入端以及输出端。
3.如权利要求1所述的端口复用电路，其特征在于，所述比较单元包括电压比较器COMP3；
所述电压比较器COMP3的正输入端接参考电压，所述电压比较器COMP3的负输入端与所述电压比较器COMP3的输出端连接，所述电压比较器COMP3的输出端为所述比较单元的输出端。
4.如权利要求1所述的端口复用电路，其特征在于，所述缓冲单元包括缓冲器DSB3；
所述缓冲器DSB3的输入端和输出端分别为所述缓冲单元的输入端和输出端。
5.一种便携式电子设备，包括端口复用电路，其特征在于，所述端口复用电路包括：
检测控制单元、开关单元、比较单元、缓冲单元及输入/输出端口；
所述开关单元的输入端接入电源，所述开关单元的控制端接所述检测控制单元的输出端，所述开关单元的输出端接所述缓冲单元的输入端，所述缓冲单元的输出端接所述检测控制单元的输入端，所述比较单元的输出端与所述开关单元的输出端以及所述输入/输出端口连接；所述输入/输出端口与外部的开关和发光器件连接；
所述检测控制单元输出分时信号控制所述开关单元的导通或关闭；
当所述开关单元导通时，所述开关单元通过所述输入/输出端口输出电源驱动所述发光器件发亮；
当所述开关单元关闭时，所述比较单元通过所述输入/输出端口根据所述开关的开关状态输出相应的开关识别信号，并通过所述缓冲单元将所述开关识别信号反馈给所述检测控制单元，所述检测控制单元根据所述开关识别信号识别出所述开关的开关状态。
6.如权利要求5所述的便携式电子设备，其特征在于，所述开关单元包括N型场效应管MOS3；
所述N型场效应管MOS3的栅极、源极以及漏极分别为所述开关单元的控制端、输入端以及输出端。
7.如权利要求5所述的便携式电子设备，其特征在于，所述比较单元包括电压比较器COMP3；
所述电压比较器COMP3的正输入端接参考电压，所述电压比较器COMP3的负输入端与所述电压比较器COMP3的输出端连接，所述电压比较器COMP3的输出端为所述比较单元的输出端。
8.如权利要求5所述的便携式电子设备，其特征在于，所述缓冲单元包括缓冲器DSB3；
所述缓冲器DSB3的输入端和输出端分别为所述缓冲单元的输入端和输出端。
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