CN210181454U - 一种具有功耗管理的便携式手持终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有功耗管理的便携式手持终端，包括处理器，分别与所述处理器连接的显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块、存储模块、按键模块，电池通过电源电路与上述各模块连接供电，所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电线路上均连接有电源开关控制电路，所述电源开关控制电路与所述处理器连接组成低功耗控制电路控制所述供电线路的通断。该手持终端在显示屏背光源、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电线路上均设置电源开关控制电路，处理器可根据接收的按键模块的操作指令来控制电源开关控制电路，实现上述三个功能模块的供电通断的控制。在不使用相应模块功能的情况下可对其进行关闭，上述功耗管理方式可有效降低系统功耗，延长续航时间。

Description

一种具有功耗管理的便携式手持终端

技术领域

本实用新型涉及工业显控终端技术领域，具体是一种具有功耗管理的便携式手持终端。

背景技术

在工业控制系统中，为了方便的控制设备的工作，需要对设备在各个工况下移动的行程或者路径进行监控和管理。为了直观而便捷的操控被控设备的运动轨迹或者姿态，需要使用便携式手持显控终端。

现有技术方案中一般采用射频传输的方式进行无线通信,但是这种方式难以实现不同设备之间的互连互通,随着WIFI及蓝牙在众多工业设备中的普及,要适配这些设备,最好的方式就是借助WIFI及蓝牙等无线传输的方式。随着现在对控制的要求越来越多，手持的显控终端的功能模块越来越多，但是很多应用环境下，有些功能模块是长时间不会使用或者完全不需要使用的，就会耗损一定的电量，缩短显控终端的续航时间；还有一些需要长时间使用显控终端的应用环境，显控终端的续航时间无法满足完整作业。在上述情况下，就需要一种具有功耗管理的便携式手持终端，对电池电量进行管理，降低功耗，增强续航时间。

实用新型内容

本实用新型提出一种具有功耗管理的便携式手持终端，以解决现有技术中手持终端无功耗管理导致续航能力不足的问题，具体采用如下技术方案。

一种具有功耗管理的便携式手持终端，包括处理器，分别与所述处理器连接的显示屏、 WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块、存储模块、按键模块，电池通过电源电路与上述各模块连接供电，所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电线路上均连接有电源开关控制电路，所述电源开关控制电路与所述处理器连接组成低功耗控制电路控制所述供电线路的通断。

显示屏由驱动电路控制,驱动电路的功能是将处理器(CPU)输出RGB信号由TTL电平转换为可以驱动显示屏的LVDS电平,从而实现显示屏彩色显示。WIFI/蓝牙模块可支持典型WLAN 发射功率，通过无线通信可以方便与其他设备及终端通信互联，实现信息交互。GPS/北斗模块，能提供定位，授时等信息。存储模块可实现数据处理及图形显示的功能，另外也可对通信及输入的数据进行处理与存储。低功耗控制电路可根据接收到的按键模块等的控制信号对显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电分别进行控制，在不使用相应模块时断开其供电，从而降低功耗，延长续航时间。

进一步地，所述电源开关控制电路包括NPN三极管和PMOS管，所述NPN三极管的基极与所述处理器连接，所述NPN三极管的集电极与所述PMOS管的G极连接，所述NPN三极管的集电极与所述PMOS管的S极之间串接有电阻，所述NPN三极管的放电极接地；所述PMOS管的S极和D极接入所述供电线路上。常态下，处理器通过拉高控制NPN三极管基极的电平,从而使NPN三极管导通，NPN三极管导通后，改变了PMOS管的栅极电压，VGS达到PMOS管的导通条件，连接在PMOS管S极的电源经过PMOS管后对相应模块进行供电，当处理器接收到断电信号后，PMOS管断开相应模块的供电线路，进而使相应模块关闭。

进一步地，还包括电池电量采集电路，所述电池电量采集电路包括均分别与所述电池和处理器连接的温度采集电路、电流采集电路、电压采集电路。

进一步地，所述温度采集电路包括上拉电阻与热敏电阻组成的分压电路和第一运算放大器，所述第一运算放大器用于采集调理热敏电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电流采集电路包括串接在所述电池的输出回路中的采样电阻和第二运算放大器，所述第二运算放大器用于采集调理采样电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电压采集电路包括将所述电池的输出电压值进行分压的分压电阻和第三运算放大器，所述第三运算放大器用于采集调理分压电阻两端电压并与所述处理器连接。处理器在获得电池的温度、电流、电压后，经过计算估算出电池的电量值，并在显示屏上显示电量值。

进一步地，所述按键模块包括矩阵按键和三个独立按键，所述三个独立按键通过所述低功耗控制电路分别控制所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电电路通断。通过三个独立按键分别输入控制命令，分别控制所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电与否。

进一步地，还包括与所述处理器连接的摇杆，用于通过该摇杆的行程控制被控对象的运动轨迹。摇杆输出模拟信号，推动摇杆，模拟信号值发送变化，摇杆可以朝上下左右多个方向的推动，每个方向对应一路模拟信号的输出，当向某个方向推动摇杆时，便携终端可以通过摇杆的行程来控制被控对象在某一个方向的运动轨迹。

进一步地，还包括与所述处理器连接的触摸屏，所述触摸屏设置于所述显示屏的表面，所述触摸屏为电阻式触摸屏。触摸屏感应外部按压位置的坐标信息，通过处理器处理后可实现虚拟按键及人机交互功能，采用电阻式触摸屏的方式，可以适应户外及恶劣环境下操作。

进一步地，还包括与所述处理器连接的以太网接口，以太网接口可使设备方便接入工业网络，在远程就可以升级服务或更新应用程序，可扩展终端的功能及应用。

进一步地，还包括与所述处理器连接的RS422串行接口，RS422串行接口通信方便设备的调试，并实现低速通信。

进一步地，所述存储模块包括均与所述处理器连接的Flash电路和DDR电路，所述Flash 电路用于存储图像和数据，所述DDR电路用于缓存图形帧。存储模块具有数据存储和交换功能，其包括DDR电路与FLASH电路，可实现数据处理及图形显示的功能，FLASH电路存储图形及数据供处理器读取，DDR电路缓存图形帧，从而实现图形显示；另外也可对通信及输入的数据进行处理与存储。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供的手持终端对多个功能模块分别进行了功耗的管理，其通过在显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电线路上均设置电源开关控制电路，处理器可根据接收到的按键模块的操作指令来控制电源开关控制电路，进而实现显示屏、WIFI/ 蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电通断。实现了在有些功能模块长时间不会使用或者完全不需要使用和一些需要长时间使用显控终端的应用环境下，对显示屏、WIFI/蓝牙模块及GPS/北斗等模块的供电进行控制，在不使用相应模块功能的情况下可对其进行关闭处理。上述功耗管理可以有效的降低系统功耗，延长续航时间。被控对象与手持终端建立连接后，用户通过操作手持终端，可以改变被控对象的运动状态，这个过程可以在显示屏上虚拟的显示，因而可以非常便捷的操作被控对象。

附图说明

图1是本实用新型实施方式中手持终端的电路组成示意图；

图2是本实用新型实施方式中低功耗控制电路结构示意图；

图3是本实用新型实施方式中电池电量采集电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型实施例，提供了一种具有功耗管理的便携式手持终端，如图1和图2所示，包括处理器(CPU)1，分别与所述处理器1连接的显示屏2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5、存储模块、按键模块10，电池通过电源电路与上述各模块连接供电，所述显示屏 2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5的供电线路上均连接有电源开关控制电路，所述电源开关控制电路与所述处理器1连接组成低功耗控制电路控制所述供电线路的通断。

显示屏2本实施例中为液晶显示屏，显示屏2由驱动电路控制,处理器1具有图像显示功能，可输出RGB信号，驱动电路由TTL转LVDS电路和背光控制电路组成，TTL转LVDS电路将处理器(CPU)1输出的并行的RGB888格式的像素数据转换为可以驱动液晶显示屏的LVDS信号，可以将双路的RGB转换为8路数据通道，和2路时钟通道LVDS信号，因此有高分辨率彩色显示功能；LVDS数据格式符合VESA标准。背光控制电路由处理器1控制，液晶显示屏的亮度可通过改变处理器1连接到背光源的PWM信号的脉宽而改变。WIFI/蓝牙模块4的信号输出与CPU(处理器)串口相连，实现透明传输，可支持典型WLAN发射功率，可提供蓝牙及 WIFI两种连接方式，通过无线通信可以方便与其他设备及终端通信互联，实现信息交互，其供电受处理器控制。GPS/北斗模块5信号输出与CPU(处理器)串口相连，实现透明传输，能提供定位，授时等信息，其供电受处理器1控制。存储模块可实现数据处理及图形显示的功能，另外也可对通信及输入的数据进行处理与存储。低功耗控制电路可根据接收到的按键模块等的控制信号对显示屏2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5的供电分别进行控制，在不使用相应模块时断开其供电，从而降低功耗，延长续航时间。处理器1可选择不同的型号，本实施例中处理器1选用现有的iMX 6型号的处理器。

本实施例中，所述电源开关控制电路包括NPN三极管12和PMOS管13，所述NPN三极管 12的基极与所述处理器1连接，所述NPN三极管12的基极与所述处理器1之间还串接有电阻，所述NPN三极管12的集电极与所述PMOS管13的G极连接，所述NPN三极管12的集电极与所述PMOS管13的S极之间串接有电阻，所述NPN三极管12的放电极接地；所述PMOS 管13的S极和D极接入所述供电线路上。常态下，处理器1通过拉高控制NPN三极管12基极的电平,从而使NPN三极管12导通，NPN三极管12导通后，改变了PMOS管13的栅极电压， VGS达到PMOS管13的导通条件，连接在PMOS管13S极的电源经过PMOS管13后对相应模块进行供电，当处理器1接收到断电信号后，PMOS管13断开相应模块的供电线路，进而使相应模块关闭。

本实施例中，所述按键模块10包括矩阵按键和三个独立按键，矩阵按键为4×4矩阵按键，可实现16个按键输入，矩阵按键可节约处理器的IO口；所述三个独立按键通过所述低功耗控制电路分别控制所述显示屏2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5的供电电路通断。通过三个独立按键分别输入控制命令，分别控制所述显示屏2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5的供电与否。

具体的，如图2所示，控制所述显示屏2、WIFI/蓝牙模块4、GPS/北斗模块5供电的三个独立按键分别为KEY1、KEY2和KEY3，当KEY1按键无操作时，CPU(处理器)检测到按键的高电平，且无变化后,通过拉高控制NPN三极管12基极的电平,从而使NPN三极管12导通， NPN三极管12导通后，改变了PMOS管13的栅极电压，VGS达到PMOS管13的导通条件，连接在PMOS管13S极的背光电源经过PMOS管13后开始给背光供电。当KEY1键按下后，CPU 通过扫描与KEY1相连的IO端口，当检测到此IO口为低电平，确认为KEY1键按下时，CPU 将拉低NPN的基极电平(此NPN位于控制液晶屏背光源的那一路)，从而断开PMOS管，此时电源将断开与液晶屏的背光源连接，并触发CPU进入低功耗模式。同样的，当KEY2按键无操作时，CPU检测到按键的高电平，同理开始给WIFI/蓝牙模块4供电，当KEY2按键按下时， CPU将断开WIFI/蓝牙模块4供电。当KEY3按键无操作时，CPU检测到按键的高电平，同理开始给GPS/北斗模块5供电，当KEY3按键按下时，CPU将断开GPS/北斗模块5供电。三部分的控制电路类似，但是相互独立，各自由KEY1、KEY2、KEY3控制。

可选地，还包括电池电量采集电路，如图3所示，所述电池电量采集电路包括均分别与所述电池和处理器连接的温度采集电路、电流采集电路、电压采集电路。

详细的，所述温度采集电路包括上拉电阻与热敏电阻组成的分压电路和第一运算放大器，所述第一运算放大器采集调理热敏电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电流采集电路包括串接在所述电池的输出回路中的采样电阻和第二运算放大器，所述第二运算放大器采集调理采样电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电压采集电路包括将所述电池的输出电压值进行分压的分压电阻和第三运算放大器，所述第三运算放大器采集调理分压电阻两端电压并与所述处理器连接。处理器在获得电池的温度、电流、电压后，经过计算估算出电池的电量值，并在显示屏上显示电量值，便于实时了解终端电量情况。另外，在电量低于20％的时候，处理器改变连接到背光源的PWM信号的脉宽来降低液晶屏背光亮度；当电量低于10％，处理器1控制电源开关控制电路关闭GPS/北斗模块5电源和WIFI/蓝牙模块4供电；当电量低于 5％，处理器控制电源开关控制电路关闭显示屏的背光源供电，实现延长使用时间。

可选地，还包括与所述处理器1连接的摇杆11，用于通过该摇杆11的行程控制被控对象的运动轨迹。摇杆11输出模拟信号，推动摇杆11，模拟信号值发送变化，摇杆11可以朝上下左右多个方向的推动，每个方向对应一路模拟信号的输出，当向某个方向推动摇杆11时，便携终端可以通过摇杆11的行程来控制被控对象在某一个方向的运动轨迹。具体的，调理电路将采集的摇杆信号转换为电压信号，经过运算放大器处理后，电压幅值调整为处理器端口可允许的电平范围内，然后通过处理器1内部的ADC采样电路转换为数字量；可以采集摇杆 11上下左右四个方向的行程，手持终端通过WIFI/蓝牙与被控设备建立连接后，可通过摇杆 11的行程控制被控对象的运动轨迹。

可选地，还包括与所述处理器1连接的触摸屏3，所述触摸屏3设置于所述显示屏2的表面，所述触摸屏3为电阻式触摸屏。触摸屏3感应外部按压位置的坐标信息，通过处理器1 处理后可实现虚拟按键及人机交互功能，采用电阻式触摸屏的方式，可以适应户外及恶劣环境下操作。

可选地，还包括与所述处理器1连接的以太网接口6，以太网接口6与集成于处理器1内的以太网控制器连接，以太网接口6可通过网络变压器方便接入工业网络，通过信号隔离，提高了设备的适应性，同时在远程就可以升级服务或更新应用程序，可扩展终端的功能及应用。

可选地，还包括与所述处理器1连接的RS422串行接口9，RS422串行接口9与内部电路磁隔离，信号抗干扰性好；RS422串行接口9可以用于调试设备或与其他低速设备互联。

本实施例中，存储模块与集成于处理器4内的存储控制器连接，所述存储模块包括均与所述处理器连接的Flash电路7和DDR电路8，所述Flash电路7用于存储图像和数据，所述DDR电路8用于缓存图形帧。存储模块具有数据存储和交换功能，其包括DDR电路8与FLASH电路7，可实现数据处理及图形显示的功能，FLASH电路7存储图形及数据供处理器读取，DDR电路8缓存图形帧，从而实现图形显示；另外也可对通信及输入的数据进行处理与存储。

本实用新型提供的手持终端进行了功能划分，并对多个功能模块分别进行了功耗的管理；在有些功能模块长时间不会使用或者完全不需要使用和一些需要长时间使用显控终端的应用环境下，对显示屏2、WIFI/蓝牙模块4及GPS/北斗等模块5的供电进行控制，在不使用相应模块功能的情况下可对其进行关闭处理，上述功耗管理可以有效的降低系统功耗，延长续航时间。被控对象与手持终端建立连接后，用户通过操作手持终端，可以改变被控对象的运动状态，这个过程可以在显示屏上虚拟的显示，因而可以非常便捷的操作被控对象。

另外，为了与不同的设备建立连接，采用多种通信方式；不仅支持RS422串行接口及以太网通信，还支持无线通信；为了适应多种输入，支持按键、触摸屏及摇杆的方式输入信号；为了用户直观的操作设备，手持终端可以显示模拟现实设备的工作状况及运动轨迹；具有功耗管理，为降低设备的功耗，可以使用独立按键关掉在使用时不需要的模块的供电，同时终端也可以根据电池电量，关闭部分模块的电源。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，包括处理器，分别与所述处理器连接的显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块、存储模块、按键模块，电池通过电源电路与上述各模块连接供电，所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电线路上均连接有电源开关控制电路，所述电源开关控制电路与所述处理器连接组成低功耗控制电路控制所述供电线路的通断。

2.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，所述电源开关控制电路包括NPN三极管和PMOS管，所述NPN三极管的基极与所述处理器连接，所述NPN三极管的集电极与所述PMOS管的G极连接，所述NPN三极管的集电极与所述PMOS管的S极之间串接有电阻，所述NPN三极管的放电极接地；所述PMOS管的S极和D极接入所述供电线路上。

3.根据权利要求1或2所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，还包括电池电量采集电路，所述电池电量采集电路包括均分别与所述电池和处理器连接的温度采集电路、电流采集电路、电压采集电路。

4.根据权利要求3所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，所述温度采集电路包括上拉电阻与热敏电阻组成的分压电路和第一运算放大器，所述第一运算放大器用于采集调理热敏电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电流采集电路包括串接在所述电池的输出回路中的采样电阻和第二运算放大器，所述第二运算放大器用于采集调理采样电阻两端电压并与所述处理器连接；所述电压采集电路包括将所述电池的输出电压值进行分压的分压电阻和第三运算放大器，所述第三运算放大器用于采集调理分压电阻两端电压并与所述处理器连接。

5.根据权利要求1或2所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，所述按键模块包括矩阵按键和三个独立按键，所述三个独立按键通过所述低功耗控制电路分别控制所述显示屏、WIFI/蓝牙模块、GPS/北斗模块的供电电路通断。

6.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，还包括与所述处理器连接的摇杆，用于通过该摇杆的行程控制被控对象的运动轨迹。

7.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，还包括与所述处理器连接的触摸屏，所述触摸屏设置于所述显示屏的表面，所述触摸屏为电阻式触摸屏。

8.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，还包括与所述处理器连接的以太网接口。

9.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，还包括与所述处理器连接的RS422串行接口。

10.根据权利要求1所述的具有功耗管理的便携式手持终端，其特征在于，所述存储模块包括均与所述处理器连接的Flash电路和DDR电路，所述Flash电路用于存储图像和数据，所述DDR电路用于缓存图形帧。

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