CN206432513U - 可穿戴设备的端子连接电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可穿戴设备的端子连接电路，包括第一外接端子、第二外接端子、第三外接端子以及开关电路；第一外接端子正向连接第一二极管后连接可穿戴设备的电源接入端，同时反向连接第二二极管后连接可穿戴设备的串口数据接收端；第二外接端子连接可穿戴设备的串口数据发送端；第三外接端子连接可穿戴设备的接地端；开关电路连接在可穿戴设备的复位端以及串口数据发送端之间，其使能端连接第一外接端子。本实用新型使用3个外接端子，在节省成本的基础上对可穿戴设备的结构空间布局上有很大的改善，同时增加了端子的功能，也提高了产品的可靠性、密封性以及美观性。并且可以在内部系统出现异常时，通过外部进行不拆装复位。

Description

可穿戴设备的端子连接电路

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备的端子连接电路领域，特别涉及一种可穿戴设备的端子连接电路。

背景技术

在可穿戴产品中，因要考虑防水防尘等功能，以及考虑产品的美观等因素，可穿戴产品必须考虑全密封性，有的采用内装密封圈形式，有些采用四周点用专用胶形式来满足防水防尘的功能，这些可穿戴产品在生产过程中，需要经过生产环节的产品功能测试验证，必须用到Uart等接口来测试此产品性能是否合格，基本上都采用pogo pin连接端子等连接端子与外部连接，以下简称连接端子。且配有外接具有充电功能的充电线，或具有充电和Uart等功能的充电数据线。

目前市场上可穿戴产品中，有的是两个连接端子，仅能实现充电功能；有的是3个连接端子，仅能实现充电和复位等功能；但绝大部份都采用的是4个连接端子，仅能实现充电、Uart串口等功能。目前产品存在以下一些问题点：

1）结构设计以及PCB空间增加的问题：在可穿戴产品狭小的空间里，在PCB板上还要增加一个连接端子顶针的空间，非常不利于产品设计。同时，由于连接端子自身带有弹针结构，因为空间和弹力的增加，给产品结构设计增加了难度。

2）端子接触问题和防水问题：因连接端子弹针越多，而导致与外部的数据线扣接触上的弹力会增加不少，可能导致无法吸住或卡扣断裂。内部的连接端子弹针越多，点胶合壳的弹力会增加，导致点胶合壳裂开或防水等功能不太好。而且多一个器件就多一种问题存在的可能性发生。

3）系统复位：以上产品基本上都不支持系统复位功能，当产品内部因静电等问题导致系统死机了，而无法复位，只能将产品暴力拆开再进行维修，这样浪费时间，人力，物力，以及成本会增加很多。

以上这些，同样的连接端子，实现的功能太少，而且会增加成本、结构设计难度、防水、端子接触以及稳定性的问题，并且可能因静电等问题导致系统死机的情况的发生，以目前的状态无法满足或无法实现这些功能。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了可穿戴设备的端子连接电路及其方法。

一种可穿戴设备的端子连接电路，包括第一外接端子、第二外接端子、第三外接端子以及开关电路；所述第一外接端子正向连接第一二极管后连接所述可穿戴设备的电源接入端，同时反向连接第二二极管后连接所述可穿戴设备的串口数据接收端；所述第二外接端子连接所述可穿戴设备的串口数据发送端；所述第三外接端子连接所述可穿戴设备的接地端；所述开关电路连接在所述可穿戴设备的复位端以及串口数据发送端之间，其使能端连接所述第一外接端子。

进一步的，所述开关电路包括一个开关管，所述开关管的输入端连接所述复位端、输出端连接所述串口数据发送端、使能端通过分压电路连接所述第一外接端子。

进一步的，所述开关管为三极管或者MOS管。

进一步的，所述分压电路包括稳压管、第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻一端正向连接所述稳压管后连接所述第一外接端子，另一端通过第二电阻接地，所述串口数据发送端还通过第三电阻接地。

进一步的，所述第一外接端子为外部串口信号发送端；所述第二外接端子为外部串口信号接收端，所述第三外接端子为接地端。

进一步的，当所述第一外接端子连接外部电源、所述第二外接端子接地时触发复位模式。

进一步的，所述外部电源为5V电源。

本实用新型的所起到的有益效果包括：

1、减少一个弹针后，对可穿戴设备的结构空间布局上有很大的改善；同时也提高了产品的可靠性、密封性以及美观性。

2、在内部系统出现异常时，也可以实现通过外部进行复位，使内部系统恢复，无须拆卸过程。

3、节省成本，通过三个外接端子既可以完成现有技术中的4个外接端子所能实现的功能，过程中可以节省产品终端内部以及数据线扣上一共两个顶针，并且能够节省一个防静电器件。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的电路原理图。

图2为本实用新型实施例一中的充电功能外部接线图。

图3为本实用新型实施例一中的数据传输功能外部接线图。

图4为本实用新型实施例一中的复位功能外部接线图。

图5为本实用新型实施例二中的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

一种可穿戴设备的端子连接电路，用于可穿戴设备，如智能手环，智能鞋等，可以有效增加连接端子的可靠性，并且通过较少的外接端子可以实现充电、数据传输以及外部控制复位的功能。如图1所示，具体包括第一外接端子TXD、第二外接端子RXD、第三外接端子GND以及开关电路1。

其中，第一外接端子TXD正向连接第一二极管后D1连接可穿戴设备的电源接入端POW，形成供电回路，同时反向连接第二二极管D2后连接可穿戴设备的串口数据接收端RX，用于传输外接发送过来的串口数据。

另外，第二外接端子RXD连接可穿戴设备的串口数据发送端TX，用于传输可穿戴设备内部发送出去的串口数据。

第三外接端子GND则连接可穿戴设备的接地端，同时当连接到外部端子的接地端，用于具提供接地。

另外，为了提供外部复位功能，还通过开关电路1来实现复位功能的触发，开关电路1连接在可穿戴设备的复位端RST以及串口数据发送端TX之间，其使能端连接第一外接端子TXD。通过外接特定的接头使第一外接端子TXD连接控制信号，从而将串口数据发送端TX接地，最终将复位端RST的电位拉低，使其变现为低电平，触发复位功能。

本实施例中，在实现充电功能时，外接端子分别如下连接，第一外接端子TXD连接外接电源，第二外接端子RXD悬空，将第三外接端子GND接地。第一外接端子TXD为供电正输入端，第三外接端子GND则为接地端。外部接口如图2所示。

在实现数据传输时，第一外接端子TXD连接外部数据发送端，第二外接端子RXD连接外部数据接收端，第三外接端子GND接地。第一外接端子TXD为外部串口信号发送端；第二外接端子RXD为外部串口信号接收端，第三外接端子GND为接地端。本实施例中外部接口的是232串口，外部接口如图3所示。

复位步骤，将第一外接端子TXD连接外部电源，第二外接端子RXD接地，第三外接端子GND接地。为了简化电路，第二外接端子RXD可以与第三外接端子GND短接。第一外接端子TXD为使能信号输入端，第二外接端子RXD为触发信号控制端。外部接口如图4所示。

其中，外部电源为5V直流电源。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，如图5所示，开关电路1包括一个开关管Q1，开关管Q1的输入端连接复位端RST、输出端连接串口数据发送端TX、使能端通过分压电路11连接第一外接端子TXD。

其中，开关管Q1可以为三极管或者MOS管。而本实施例则采用三极管。其基极通过分压电路连接第一外接端子TXD，作为使能端。集电极连接复位端RST，作为输入端。而发射极则连接串口数据发送端TX，作为输出端。当开关管导通时，复位端RST的电位被调整至于串口数据发送端TX的电位相同。

另外，分压电路包括串联的稳压管Z1、第一电阻R1以及第二电阻R2，第一电阻R1一端连接第一外接端子TXD，另一端通过第二电阻R2接地，同时开关管Q1的基极连接第一电阻R1与第二电阻R2之间的节点。

通过调节第一电阻R1与第二电阻R2之间的阻值比例，同时选择好稳压管Z1的参数，进行串口数据的传输时，电压通常小于3.3V，稳压管Z1截止，开关管不导通；当外接5V电源时，稳压管Z1导通，使开关管Q1导通实现复位功能 。

另外，为了进一步提高所插入接口类型的识别稳定性能，串口数据发送端还通过第三电阻R3接地，第三电阻R3作为轻负载来进行放电。

实施例3：

本实施例还提供一种基于实施例1或2所述可穿戴设备的端子连接电路的端子连接方法，至少包括如下步骤：充电步骤、数据传输步骤以及复位步骤。

其中充电步骤方面，将第一外接端子TXD连接外接单元，第二外接端子RXD悬空，将第三外接端子GND接地。当外接电源线接入电源时，第一外接端子TXD的正电源一路通过电源线连接到终端内部的第一外接端子TXD顶针，再经第一二极管D1导通，电流流向充电电路给电池充电。

另外，第一外接端子TXD的正电源另一路经第二二极管D2，因第二二极管D2是反接而截止，从而保护了可穿戴设备的串口数据发送端TX，以免被外部高电压损坏。在充电过程中，第一外接端子TXD的正电源也有一部份电流流经Z1稳压管，再经第一电阻R1和第二电阻R2进行分流，因开关管Q1的发射极接到可穿戴设备MCU的串口数据接收端RX通常默认为普通IO口高阻状态，而且因第一电阻R1和第二电阻R2的分压，开关管Q1基极的电位低于发射极的电位，所以开关管Q1处于截止状态，即也不会出现在充电过程中，因开关管Q1导通而使内部系统出现复位的现象。

在数据传输步骤方面，可以软件下载，功能测试，数据更新等数据功能，具体将第一外接端子TXD连接外部数据发送端，第二外接端子RXD连接外部数据接收端，第三外接端子GND接地。

当外接端子接通时，外部串口数据通过第一外接端子TXD发送数据。此时，当外部串口的数据为低电平期间，第一二极管D1截止，第一外接端子TXD的数据不受影响，而当外部串口的数据为高电平期间，第一二极管D1负极因接的是负载电容和充电电路，充电电路都是给电池充电，而电池电压一般最低为3.4-4.2V之间，而串口数据的电平为3.3V以下，所以第一二极管D1不会导通，也完全不受第一二极管D1负极的负载所影响。

当外接端子接收外部串口数据时，外部串口数据可通过第一外接端子TXD，经过第二二极管D2的导通和截止，将数据传送到可穿戴设备内部MCU的串口数据接收端RX。当外部串口的数据为低电平期间，第二二极管D2导通，使第二二极管D2的正极电平拉低，使MCU的串口数据接收端RX也置低；当外部串口的数据为高电平期间，第二二极管D2截止，但因Uart串口的串口数据接收端RX内部有上拉电阻的存在，此时因内部有上拉，此时也同样为高电平，也就实现了可穿戴设备接收外部串口数据的功能。又因充电管理电路是给电池充电，电池一般电压为3.4-4.2V，也就是说外部Uart串口发送的串口数据完全不会因第一二极管负极接入了电容或电路，而导致对串口通讯的影响。

同理，当通过外接端子发送串口数据时，第二外接端子RXD直接连接到设备内部MCU的串口数据发送端TX，外部的串口数据接收器件即可接收MCU的串口数据发送端TX发送的数据信号。

以及在转为Uart数据传输时，当系统MCU单向发送数据时，TX端的数据电平有高也有低，而RX端和TXD端同时为高电平，因Z1稳压管的存在，不会使Q1三极管导通而非正常复位！

按上述所述实现发送数据和接收数据的基础，再结合第三外接端子GND直接连接到外部串口的公共地端，即可以实现了Uart串口通讯的过程。

而在复位步骤方面，将第一外接端子TXD连接外部电源，第二外接端子RXD接地，第三外接端子GND接地。第二外接端子RXD可以与第三外接端子GND短接。

外部电源从第一外接端子TXD进入，经Z1稳压管，再经电流流经第一电阻R1和第二电阻R2进行分流，因三极管Q1的发射极接到MCU的串口数据接收端RX，设备系统默认普通IO口高阻状态，而且因第一电阻R1和第二电阻R2的分压，同时三极管发射极接地，使三极管Q1饱和导通，三极管Q1集电极电平拉低。同时复位端RST电平也被拉低，使复位功能被触发。

由于触发复位功能需要两个条件，第一是第一外接端子TXD要外接电源，而且此电源要高于Z1稳压管的导通电压，第二外接端子RXD需要接地，而充电过程中，第二外接端子RXD处于悬空状态，因此在实现充电功能是不会触发复位功能。

实施例4：

本实施例与实施例3的区别在于，为了不影响可穿戴设备内部的功耗，默认状态下，可以通过设计算法将可穿戴设备的串口数据发送端TX和串口数据接收端RX两个端口设置为普通IO口功能，可穿戴设备的MCU端口为普通IO口时，是处于高阻状态，不会增加MCU的功耗。当用户需要使用Uart端口进行数据传输时，外接串口的第一外接端子TXD和第二外接端子RXD两端会有3-3.3V左右的电压，可穿戴设备的MCU侦测到连接第二外接端子TX有高电平时，就把串口数据发送端TX和串口数据接收端RX两个端转为Uart串口功能，可与外部数据进行传输，从而实现软件下载，功能测试，数据更新等数据传输功能。

当可穿戴设备的串口数据发送端TX和串口数据接收端RX为Uart串口功能时，无法识别串口数据发送端TX和串口数据接收端RX电平拉低的过程，因为在数据传输过程中，也不断有高低电平出现，而MCU也就无法识别外部设备是否拔出。所以需要在用户数据传输完成后，MCU检测到在一定时间内没有数据传输后，就将此串口数据发送端TX和串口数据接收端RX设置为普通IO口功能，从新进入检测定时检测状态，待下一次有接口接入时转换端口属性。这样避免因MCU一直为Uart串口功能，并持续读取或者发送数据消耗很大的电流，导致产品内部电池放电过快，影响产品的待机时间。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种可穿戴设备的端子连接电路，其特征在于，

包括第一外接端子、第二外接端子、第三外接端子以及开关电路；

所述第一外接端子正向连接第一二极管后连接所述可穿戴设备的电源接入端，同时反向连接第二二极管后连接所述可穿戴设备的串口数据接收端；

所述第二外接端子连接所述可穿戴设备的串口数据发送端；

所述第三外接端子连接所述可穿戴设备的接地端；

所述开关电路连接在所述可穿戴设备的复位端以及串口数据发送端之间，其使能端连接所述第一外接端子。

2.根据权利要求1所述的端子连接电路，其特征在于，所述开关电路包括一个开关管，所述开关管的输入端连接所述复位端、输出端连接所述串口数据发送端、使能端通过分压电路连接所述第一外接端子。

3.根据权利要求2所述的端子连接电路，其特征在于，所述开关管为三极管或者MOS管。

4.根据权利要求2所述的端子连接电路，其特征在于，所述分压电路包括串联的稳压管、第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻一端正向连接所述稳压管后连接所述第一外接端子，另一端通过第二电阻接地，所述串口数据发送端还通过第三电阻接地。

5.根据权利要求1所述的端子连接电路，其特征在于，所述第一外接端子为外部串口信号发送端；所述第二外接端子为外部串口信号接收端，所述第三外接端子为接地端。

6.根据权利要求1所述的端子连接电路，其特征在于，当所述第一外接端子连接外部电源、所述第二外接端子接地时触发复位模式。

7.根据权利要求6所述的端子连接电路，其特征在于，所述外部电源为5V电源。