CN212086199U - 一种具有近红外通讯与光按键功能的电路 - Google Patents

Abstract

一种具有近红外通讯与光按键功能的电路，包括CPU、按键电路、近红外发射电路、光接收电路；所述红外发射电路、光接收电路和按键电路均与CPU电性连接。本实用新型提供了一种具有近红外通讯与光按键功能的电路，实现了不需要手按就能翻页的功能；即实现了光按键功能，又满足了通讯要求，节约成本，且能够在多种场合使用。

Description

一种具有近红外通讯与光按键功能的电路

技术领域

本实用新型涉及智能电表领域，具体涉及一种具有近红外通讯与光按键功能的电路。

背景技术

目前，在表计行业，实现翻页功能的技术手段主要靠按键；按键的种类主要有以下几种：塑料按键；弹簧(或其它金属)按键以及磁按键。塑料按键是目前使用最多的方案，其可靠性高；使用寿命长，信号传输可靠。弹簧(或其它金属)按键是将弹簧(或其它金属)固定在PCB板上，通过专门的触摸键检测芯(例如：TTP223)，采用电荷检测技术，利用操作者的手指与触摸按键焊盘之间产生电荷电平来确定手指接近或者触摸到感应表面，感测部分可以放置到任何绝缘层（通常为玻璃或者塑料材料）的后面，可以制成与周围环境相密封的键盘。可以直接取代现有普通面板（金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘），外围元件少、成本低、功耗少等。磁按键是通过霍尔(磁场检测)芯片来进行翻页；霍尔(磁场检测)芯片常态输出为高电平，当检测到外部有一定强度的磁场时，其输出低电平给到表计CPU，表计CPU检测到低电平后控制液晶显示内容，从而达到翻页的目的。

智能电表的通讯方式有很多，而近红外通讯是其中运用较广的一种；通过简单的器件，电源不需要单独供电和隔离，就能实现基本的参数设置功能。

在专利公开号为CN108593122A公开了一种近红外单光子探测器，属于量子保密通讯领域。该单光子探测器由制冷温控模块、偏压模块、光电转换模块、取样电路、噪声抑制电路、信号提取电路和整形输出电路7个子模块构成，制冷温控模块采用半导体制冷方式，单光子探测器采用放大鉴别的方案来抑制尖峰噪声。本实用新型所设计的单光子探测器采用雪崩光电二极管器件作为光敏器件，光信号损耗低、探测重复频率高，能够实现对近红外波段单光子信号的探测。

塑料按键使用最广，但是要通过按压的方式才能实现翻页，当表计外部有表箱或表计放在人手不便触及的位置时，就需要借助其它工具，有一定的局限性。弹簧(或其它金属)按键外表美观，但是同样需要手动触碰，因为不是直接接触按键，而是通过检测手指与触摸按键焊盘之间产生的电荷电平来判断，灵敏度有一定局限性。磁按键需要外部有一定强度的磁场才能触发翻页，对于现场抄表以及用户查看数据带来一定的麻烦，需要随身携带或固定位置放置磁铁。

在专利公开号为CN207039562专利中公开了一种光触控按键装置和家电设备。其中，光触控按键装置包括控制芯片、至少一个按键模块和带孔的金属片，其中按键模块设置有第一发光二极管、光敏二极管和至少一个第二发光二极管，当按键物靠近金属片上的孔时，第一发光二极管发出的不可见光经按键物反射，传播至光敏二极管，光敏二极管导通，向控制芯片传输电信号，控制芯片根据电信号控制第二发光二极管改变发光状态，光触控按键装置通过光敏二极管起到开关作用，在使用金属片做按键外表的同时，还可通过第二发光二极管发光起到光标指示作用，提高了用户体验。

目前不同厂家的近红外通讯电路各不相同，器件也是多种多样；有使用贴片器件的，也有使用插件器件的；有将光敏二极管作为接收管，也有将光敏三极管作为接收管的；器件的种类复杂多样，不同的方案各有千秋，均能满足基本的通讯要求；但若对于整体成本要求较高，目前现有的方案都有所欠缺。

光按键电路也只具备按键功能，在智能电表行业的应用范围不大，无法适用于多种场合。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种具有近红外通讯与光按键功能的电路，实现了不需要手按就能翻页的功能；即实现了光按键功能，又满足了通讯要求，节约成本，且能够在多种场合使用。

本实用新型的技术方案如下所示：

一种具有近红外通讯与按键功能的电路，包括CPU、按键电路、近红外发射电路、光接收电路；所述红外发射电路、光接收电路和按键电路均与CPU电性连接。

优选的，所述红外发射电路包括PNP型三极管V4，所述三极管V4的发射极接外部电源，所述三极管V4的集电极经近红外发射管LED1、电阻R10后接地，所述近红外发射管LED1的正极连接至三极管V4的集电极，所述三极管V4的基极经电阻R75连接至CPU的TX0引脚。

优选的，所述光接收电路包括三极管Q4，所述三极管Q4的基极连接电阻R108并接地，所述三极管Q4的基极还经电阻R8、光电接收二极管B1连接至外部电源，所述光电接收二极管B1的负极与外部电源相连接，所述光电接收二极管B1的负极还经电阻R101连接至CPU的RX0引脚，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极连接至CPU的RX0引脚。

优选的，所述按键电路包括按键KEY1，所述按键KEY1的引脚1和引脚3并联后连接至CPU的RX1引脚，所述按键KEY1的引脚1和引脚3并联后的输出端还经电阻R64连接至外部电源；所述按键KEY1的引脚2和引脚4并联后接地。

优选的，所述外部电源的电压为3.6伏或5伏。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种具有近红外通讯与光按键功能的电路，将光敏二极管作为按键使用，将光敏二极管电路与近红外接收电路合并使用，在不增减和改变器件的条件下同时实现近红外通讯和按键功能，在满足原有功能的同时大大提高了使用场合；将光敏二极管与近红外电路结合使用，节省了PCB板上的布板空间，减少了器件使用，降低了成本，增强整体的实用性；电表表计不需要近红外功能时，光敏二极管电路可独立工作。

附图说明

图1为本实施例的电路原理图。

图2为近红外发射电路的电路图。

图3为光接收电力的电路图。

图4为按键电路的电路图。

图5为CPU的引脚示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本实用新型的实施例进行说明。

如图1所示，一种具有近红外通讯与按键功能的电路，包括CPU、按键电路、近红外发射电路、光接收电路和外部电源。

如图1和2所示，近红外发射电路中的近红外发射管LED1使用贴片二极管，PNP型三极管V4的发射极直接与外部电源相连，外部电源的电压可以为3.6V或5V，集电极与近红外发射管LED1相连，基极与CPU的TX0引脚相连；当TX0信号为高电平时，三极管V4不导通，此时LED1无电流流过；当TX0信号为低电平时，三极管V4导通，有电流流过近红外发射管LED1，近红外发射管LED1往外发送信号。其中近红外发射管LED1为光敏二极管。

表计CPU通过通讯情况控制TX0引脚发送的信号的高低电平转换来促使三极管V4的导通与关断，从而达到往外传递信号的目的；通过调节R10电阻的大小可以控制近红外发射管LED1的发射强度，实现不同的通讯距离，满足不同需求。

如图1和3所示，光接收电路作为近红外接收电路使用时，在常态(即未接收外部信号时)下，光电接收二极管B1不导通，三极管Q4基极无电压，三极管不导通，KEYdown信号为高电平；接收外部红外光信号进行通讯时，光电接收二极管B1接收到外部发射管发射的红外光，光电接收二极管B1导通，导通后3.6V电压通过R8和R1008分压促使三极管Q4导通，将KEYdown信号拉低；通过外部发射管有规律的发射信号，光电接收二极管B1不断导通，促使KEYdown信号高低电平变化，实现将外部的信号传递到CPU。光电接收二极管B1为光敏二极管。

光接收电路在近红外通讯时，其通讯方式为半双工通讯，在本实施例实测时通讯波特率可满足9600bp的要求。

如图1和图4所示，按键电路包括按键KEY1，按键KEY1的引脚1和引脚3并联后连接至CPU的RX1引脚，按键KEY1的引脚1和引脚3并联后的输出端还经电阻R64连接至外部电源；按键KEY1的引脚2和引脚4并联后接地。

将图3中的光接收电路配合按键电路作为光按键电路使用时，其硬件工作原理与作为近红外接收管时一样，其触发光电接收二极管B1导通的媒介由红外光变成了可见光。

一定强度的可见光(光强在1000~2000Lux左右)就能使得光电接收二极管B1导通，导通后将KEYdown信号拉低，CPU内部检测到KEYdown信号为低电平并持续一定时间，该持续时间可自定义，由CPU中的程序判定为可见光，将图4中的的按键信号KEYup拉低，实现翻页功能。

近红外通讯起始波特率(最低通讯波特率)为300bps，数据位为7位或8位，假设都是低电平的情况下，理论上最长低电平时间为(1/300)*8=26.7ms，一帧数据传输结束后发送/接收信号都会变成高电平。

所以理论上只要KEYdown低电平延时时间大于30ms，将其认定为外部光照，并进行翻页是合理的。

同一个信号实现两个功能，避免信号相互干扰和产生误动作，需将KEYdown信号通过不同的I/O口输入到表计CPU。

如图5所示，CPU的引脚66用于向近红外发射电路输出TX0信号，以控制近红外发射电路中近红外发射管LED1向外发射信号。CPU的引脚65用于接收由红外光触发的KEYdown信号，用于实现近红外通讯功能，CPU的引脚63用于接收由可见光触发的KEYdown信号，CPU的引脚67用于接收KEYUP信号，通过光接收电路配合按键电路实现翻页功能。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种具有近红外通讯与光按键功能的电路，其特征在于，包括CPU、按键电路、近红外发射电路、光接收电路；所述红外发射电路、光接收电路和按键电路均与CPU电性连接；所述光接收电路包括三极管Q4，所述三极管Q4的基极连接电阻R108并接地，所述三极管Q4的基极还经电阻R8、光电接收二极管B1连接至外部电源，所述光电接收二极管B1的负极与外部电源相连接，所述光电接收二极管B1的负极还经电阻R101连接至CPU的RX0引脚，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极连接至CPU的RX0引脚。

2.根据权利要求1所述的具有近红外通讯与光按键功能的电路，其特征在于，所述红外发射电路包括PNP型三极管V4，所述三极管V4的发射极接外部电源，所述三极管V4的集电极经近红外发射管LED1、电阻R10后接地，所述近红外发射管LED1的正极连接至三极管V4的集电极，所述三极管V4的基极经电阻R75连接至CPU的TX0引脚。

3.根据权利要求1所述的具有近红外通讯与光按键功能的电路，其特征在于，所述按键电路包括按键KEY1，所述按键KEY1的引脚1和引脚3并联后连接至CPU的RX1引脚，所述按键KEY1的引脚1和引脚3并联后的输出端还经电阻R64连接至外部电源；所述按键KEY1的引脚2和引脚4并联后接地。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的具有近红外通讯与光按键功能的电路，其特征在于，所述外部电源的电压为3.6伏或5伏。

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