CN212781276U - 一种轮询扫描式开关检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮询扫描式开关检测电路，其包括有多个光耦传感器和主控单片机，多个光耦传感器的发射管阳极均连接于高电位，多个光耦传感器的发射管阴极分别连接于主控单片机的多个控制IO口，多个光耦传感器的接收管发射极均接地，多个光耦传感器的接收管集电极均连接于主控单片机的一个采集IO口，主控单片机通过轮询方式将多个控制IO口依次置零，并在当前控制IO口置零时，通过采集IO口获取与当前控制IO口相对应的光耦传感器的接收管集电极信号。本实用新型可避免过多地占用主控单片机引脚以及外围电阻，有助于减少电路板尺寸以及节省电路板空间，此外本实用新型还可降低待机功耗以及节省电池消耗，特别适合应用于智能门锁等电子产品中。

Description

一种轮询扫描式开关检测电路

技术领域

本实用新型涉及光耦检测电路，尤其涉及一种轮询扫描式开关检测电路。

背景技术

光耦传感器又称光电传感器，是包括有发射管和接收管的光电感应器件，该器件的发射管和接收管相对设置，当有遮挡物置于发射管和接收管之间时，因接收管无法接收到光信号，从而发生一次电信号跳变，单片机根据接收管输出信号的变化来检测发射管和接收管之间是否有遮挡物。

实际应用中，在设计智能门锁时，为了让智能门锁能随时掌控其锁体状态，锁体各传动机构或零部件通常需要使用光耦传感器进行检测，每个传动机构或零部件需要使用一个或者多个光耦传感器，锁体内单片机通过判断每个光耦传感器输出的高低电平状态来判断锁体传动机构或零部件的状态。每个光耦传感器需要用1个单片机数字输出引脚来驱动，同时还需要单片机1个数字输入引脚来检测判断其状态，即1个光耦传感器需要消耗2个引脚资源，一个功能完整的锁体通常需要用6个甚至更多光耦传感器，当传感器比较多时，单片机引脚数量就需要很多，占用的电路板空间面积较多，单片机及其外围零件的数量和成本也比较高。

请参见图1，目前常用的一种通过对射式光耦来检测锁体传动机构或零部件状态的电路，其检测原理是：用于检测锁体内传动机构或零部件状态的U形光耦传感器都通过主控单片机数字输出引脚来驱动，光耦驱动输入低电平时，光耦内的红外发射二极管发出红外光，光耦传感器内部接收管接收到红外光时导通，输出低电平，当U形光耦传感器的U形槽被传动机构或零部件部件遮挡时，光耦输出由低电平转为高电平，单片机通过判断U形光耦传感器输出的逻辑电平或者电压变化情况就能知道传动机构或零部件比如锁舌的位置或者状态。

请参见图2，当需要检测的传动机构或零部件比较多时，通常通过使用多个U形光耦传感器来实现，每一路U形光耦传感器的输入端驱动信号来自主控单片机的一个引脚，每个U形光耦的输出信号反馈给主控单片机的1个数字输入引脚，即每个U形光耦传感器占用了2个单片机引脚资源，对于空间体积有限的锁体而言既浪费单片机引脚资源，又浪费电路板尺寸空间。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可有效减少对主控单片机引脚以及外围电阻的用量，有助于减少电路板尺寸、节省电路板空间、降低待机功耗、节省电池消耗的轮询扫描式开关检测电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种轮询扫描式开关检测电路，其包括有多个光耦传感器和主控单片机，多个光耦传感器的发射管阳极均连接于高电位，多个光耦传感器的发射管阴极分别连接于所述主控单片机的多个控制IO口，多个光耦传感器的接收管发射极均接地，多个光耦传感器的接收管集电极均连接于所述主控单片机的一个采集IO口，所述主控单片机通过轮询方式将多个控制IO口依次置零，并在当前控制IO口置零时，通过所述采集IO口获取与当前控制IO口相对应的光耦传感器的接收管集电极信号。

优选地，包括有限流电阻，多个光耦传感器的发射管阳极均连接于所述限流电阻的第一端，所述限流电阻的第二端连接于电源端。

优选地，包括有上拉电阻，多个光耦传感器的接收管集电极均连接于所述上拉电阻的第一端，所述上拉电阻的第二端连接于电源端。

优选地，所述主控单片机通过数字轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述数字轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长大于或者等于高电平时长。

优选地，所述主控单片机通过模拟轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述模拟轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长小于高电平时长。

本实用新型公开的轮询扫描式开关检测电路中，通过所述主控单片机的多个控制IO口分别对多个光耦传感器的发射管进行控制，通过所述主控单片机的一个采集IO口对多个光耦传感器的接收管电信号进行采集，同时，所述主控单片机通过轮询方式，将多个控制IO口逐一置零，在每个控制IO口置零时，相应光耦传感器的发射管发出光信号，所述主控单片机通过采集IO口获取相应光耦传感器的接收管集电极信号，当该光耦传感器的发射管和接收管之间未被遮挡时，光耦传感器的接收管感光导通，并将所述主控单片机的采集IO口电位被拉低，当该光耦传感器的发射管和接收管之间未被遮挡时，光耦传感器的接收管不导通，所述主控单片机的采集IO口复位，基于上述电平状态变化，可有效对发射管和接收管的遮挡状态进行采集，相比现有技术而言，本实用新型可避免过多地占用主控单片机引脚以及外围电阻，因涉及的器件数量减少，所以有助于减少电路板尺寸以及节省电路板空间，此外本实用新型还可降低待机功耗以及节省电池消耗，特别适合应用于智能门锁等电子产品中。

附图说明

图1为光耦传感器的电路原理图；

图2为现有技术中智能门锁的动作检测电路原理图；

图3为本实用新型轮询扫描式开关检测电路的组成框图；

图4为本实用新型轮询扫描式开关检测电路的电路原理图；

图5为光耦传感器在数字轮询模式下的输入输出电平状态图；

图6为光耦传感器在模拟轮询模式下的输入输出电平状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种轮询扫描式开关检测电路，结合图3和图4所示，其包括有多个光耦传感器1和主控单片机2，多个光耦传感器1的发射管阳极均连接于高电位，多个光耦传感器1的发射管阴极分别连接于所述主控单片机2的多个控制IO口，多个光耦传感器1的接收管发射极均接地，多个光耦传感器1的接收管集电极均连接于所述主控单片机2的一个采集IO口，所述主控单片机2通过轮询方式将多个控制IO口依次置零，并在当前控制IO口置零时，通过所述采集IO口获取与当前控制IO口相对应的光耦传感器1的接收管集电极信号。

上述电路中，通过所述主控单片机2的多个控制IO口分别对多个光耦传感器1的发射管进行控制，通过所述主控单片机2的一个采集IO口对多个光耦传感器1的接收管电信号进行采集，同时，所述主控单片机2通过轮询方式，将多个控制IO口逐一置零，在每个控制IO口置零时，相应光耦传感器1的发射管发出光信号，所述主控单片机2通过采集IO口获取相应光耦传感器1的接收管集电极信号，当该光耦传感器1的发射管和接收管之间未被遮挡时，光耦传感器1的接收管感光导通，并将所述主控单片机2的采集IO口电位被拉低，当该光耦传感器1的发射管和接收管之间未被遮挡时，光耦传感器1的接收管不导通，所述主控单片机2的采集IO口复位，基于上述电平状态变化，可有效对发射管和接收管的遮挡状态进行采集，相比现有技术而言，本实用新型可避免过多地占用主控单片机引脚以及外围电阻，因涉及的器件数量减少，所以有助于减少电路板尺寸以及节省电路板空间，此外本实用新型还可降低待机功耗以及节省电池消耗，特别适合应用于智能门锁等电子产品中。

为了起到限流作用，本实施例包括有限流电阻R1，多个光耦传感器1的发射管阳极均连接于所述限流电阻R1的第一端，所述限流电阻R1的第二端连接于电源端3.3V。

为了保证所述采集IO口接收信号的准确性与可靠性，本实施例包括有上拉电阻R2，多个光耦传感器1的接收管集电极均连接于所述上拉电阻R2的第一端，所述上拉电阻R2的第二端连接于电源端3.3V。当该光耦传感器1的发射管和接收管之间未被遮挡时，光耦传感器1的接收管不导通，所述主控单片机2的采集IO口保持在高电平状态。

作为一种优选方式，本实施例包括有数字轮询模式，具体是指：

本实施例中，所述主控单片机2通过数字轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述数字轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长大于或者等于高电平时长。

数字轮询模式下，每个光耦传感器的工作波形如图5所示，主控单片机的6个输出引脚分别驱动6个U形光耦传感器，6个U形光耦传感器的输出并联后连接到主控单片机的1个可支持模拟和数字输入功能切换的引脚。在正常工作模式下，主控单片机的输入引脚配置为数字输入模式，在某一输出引脚输出低电平t1期间，检测输入引脚的逻辑电平状态，就能识别出当前U形光耦传感器的状态，通过各输出引脚轮流输出低电平轮询检测输入引脚逻辑电平的方式，即可识别出锁体内各传动机构或零部件的位置或者状态。

为了快速、准确检测各传感器状态，主控单片机的6个输出引脚轮流输出脉冲宽度为t1-t6的低电平信号，由于光耦传感器具有一定的响应时间，导致其输出电平跃变也需要一定的时间，为保证输出能达到期望的低电平电压值和维持时间，脉冲宽度t1-t6通常比较宽，脉冲宽度t1-t6越宽，消耗的电能就越多，由于智能锁工作的时间很短，其它时间都出于待机状态，所以此工作模式下在U形光耦传感器上消耗的总电能并不大。

相应地，本实施例包括有模拟轮询模式，具体是指：

本实施例中，所述主控单片机2通过模拟轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述模拟轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长小于高电平时长。

模拟轮询模式下，每个光耦传感器的工作波形如图6所示，为缩短光耦工作时间，在这个模式下主控单片机的输入引脚配置为模拟输入模式，在检测周期内，通过检测t7时间内电压的变化量来判断该光耦的状态，通过各输出引脚轮流输出低电平t7-t12，轮询检测输入引脚电压变化的方式，即可识别出锁体内各传动机构或零部件的位置或者状态。由于在这种工作模式下，主控单片机不需要等待光耦传感器输出波形达到低电平的电压值，因此可以缩短对光耦的驱动时间t7，通过图6模拟轮询检测模式下对光耦传感器的驱动时间t7和图5数字轮询检测模式下的驱动时间t1进行对比可看出，t7比t1短得多，因此其功耗也得到明显降低。

本实用新型公开的轮询扫描式开关检测电路，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明通过减少对主控单片机引脚和外围电阻的用量，在减少电路板尺寸大小的同时，通过模拟到数字转换的检测方式，不仅能节省电路板空间、节省主控单片机成本和外围零件成本，还可有效降低待机功耗以及节省电池消耗，较好地满足了应用需要和设计要求。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种轮询扫描式开关检测电路，其特征在于，包括有多个光耦传感器(1)和主控单片机(2)，多个光耦传感器(1)的发射管阳极均连接于高电位，多个光耦传感器(1)的发射管阴极分别连接于所述主控单片机(2)的多个控制IO口，多个光耦传感器(1)的接收管发射极均接地，多个光耦传感器(1)的接收管集电极均连接于所述主控单片机(2)的一个采集IO口，所述主控单片机(2)通过轮询方式将多个控制IO口依次置零，并在当前控制IO口置零时，通过所述采集IO口获取与当前控制IO口相对应的光耦传感器(1)的接收管集电极信号。

2.如权利要求1所述的轮询扫描式开关检测电路，其特征在于，包括有限流电阻(R1)，多个光耦传感器(1)的发射管阳极均连接于所述限流电阻(R1)的第一端，所述限流电阻(R1)的第二端连接于电源端(3.3V)。

3.如权利要求1所述的轮询扫描式开关检测电路，其特征在于，包括有上拉电阻(R2)，多个光耦传感器(1)的接收管集电极均连接于所述上拉电阻(R2)的第一端，所述上拉电阻(R2)的第二端连接于电源端(3.3V)。

4.如权利要求1所述的轮询扫描式开关检测电路，其特征在于，所述主控单片机(2)通过数字轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述数字轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长大于或者等于高电平时长。

5.如权利要求1所述的轮询扫描式开关检测电路，其特征在于，所述主控单片机(2)通过模拟轮询模式对所述控制IO口的电平状态进行控制，在所述模拟轮询模式下的每个时钟周期内，令所述控制IO口的低电平时长小于高电平时长。

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