CN216485233U - 过零检测与按键检测复用电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过零检测与按键检测复用电路及装置。过零检测与按键检测复用电路包括：过零检测模块，分别与信号输入模块和控制模块的检测端口电连接，用于对信号输入模块的信号进行检测，并生成相应的电平信号，传送给控制模块的检测端口进行识别；按键检测模块，分别与过零检测模块和控制模块的检测端口电连接，用于检测按键的工作状态，并生成相应的按键信号；其中，控制模块还用于根据电平信号、电平信号的持续时间、按键信号、按键信号的持续时间确定控制模块的工作状态。本实用新型的过零检测与按键检测复用电路能够将过零检测模块和按键检测模块复用至控制模块的一个检测端口上，节省了控制模块的接口资源。

Description

过零检测与按键检测复用电路及装置

技术领域

本实用新型涉及接口复用技术领域，尤其涉及一种过零检测与按键检测复用电路及装置。

背景技术

相关技术中，控制模块(如单片机等)能够通过外接电路实现各种功能。然而，由于控制模块的I/O接口有限，在拓展电路功能时，将面临接口资源短缺的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种过零检测与按键检测复用电路及装置，能够将过零检测模块和按键检测模块复用至控制模块的一个检测端口上，节省了控制模块的接口资源。

第一方面，本申请提供了一种过零检测与按键检测复用电路，包括：过零检测模块，分别与信号输入模块和控制模块的检测端口电连接，用于对所述信号输入模块的信号进行检测，并生成相应的电平信号，传送给所述控制模块的检测端口进行识别；其中，所述信号输入模块用于与交流电源电连接；按键检测模块，分别与所述过零检测模块和所述控制模块的检测端口电连接，用于检测按键的工作状态，并生成相应的按键信号；其中，所述控制模块为微处理器，所述控制模块还用于根据所述电平信号、所述电平信号的持续时间、所述按键信号、所述按键信号的持续时间确定所述控制模块的工作状态。

本申请实施例通过在控制模块的一个检测端口上分别电连接过零检测模块和按键检测模块，且过零检测模块检测生成的电平信号，和按键检测模块检测生成的按键信号的持续时间和信号类型不同，能够使控制模块确定相应的工作状态，从而实现过零检测模块和按键检测模块与控制模块的检测端口复用，节约了控制模块的接口资源。

在一些实施例中，所述信号输入模块包括第一端口和第二端口，其特征在于，所述过零检测模块包括：第一电阻，与所述第一端口电连接；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻电连接，所述第一三极管的发射极与所述第二端口电连接，所述第一三极管的集电极与所述控制模块电连接；第二电阻，与所述第一三极管的集电极电连接，所述第二电阻还用于与电源电连接。

在一些实施例中，所述按键检测模块包括：开关，分别与所述第二端口和所述控制模块电连接；第三电阻，分别与所述开关和所述控制模块电连接，所述第三电阻还用于与所述电源电连接。

在一些实施例中，所述按键检测模块还包括：

隔离单元，分别与所述控制模块和所述控压流元件的集电极电连接。

在一些实施例中，所述隔离单元包括：二极管；其中，所述二极管的阳极与所述按键检测模块电连接，所述二极管的阴极与所述过零检测模块电连接。

在一些实施例中，所述二极管的型号为1N4007。

第二方面，本申请还提供了一种过零检测与按键检测复用装置，包括：如上述任一项实施例所述的过零检测与按键检测复用电路；控制模块，与所述过零检测与按键检测复用电路电连接；信号输入模块，与所述过零检测与按键检测复用电路电连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例过零检测与按键检测复用电路的一模块框图；

图2为本实用新型实施例过零检测与按键检测复用电路的一电路示意图。

附图标记：过零检测与按键检测复用电路100、过零检测模块110、按键检测模块120、控制模块200、信号输入模块300。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参阅图1，第一方面，本申请提供了一种过零检测与按键检测复用电路100，包括：过零检测模块110，分别与信号输入模块300和控制模块200的检测端口电连接，用于对所述信号输入模块的信号(进行检测，并生成相应的电平信号,传送给所述控制模块的检测端口进行识别；其中，所述信号输入模块300用于与交流电源电连接；按键检测模块120，分别与所述过零检测模块110和所述控制模块200的检测端口电连接，用于检测按键的工作状态，并生成相应的按键信号；其中，所述控制模块200为微处理器，所述控制模块200还用于根据所述电平信号、所述电平信号的持续时间、所述按键信号、所述按键信号的持续时间确定所述控制模块200的工作状态。

可以理解的，过零检测指的是在交流系统中，当交流电正弦波波形从正半周向负半周转换，或者波形从负半周向正半周转换经过零点电压时，过零检测模块110用于检测交流电的周期、频率。正弦波波形的一个周期中包括两个零点，具体的，当过零检测模块110传输第一个过零点的电平跳变信号(如过零点时的高电平变低电平)至控制模块200时，控制模块200记录过零点电平跳变的时刻，当过零检测模块110传输第二个过零点的电平跳变信号(如过零点时的低电平变高电平)至控制模块200时，控制模块200计算第一个过零点电平的时刻到第二个过零点电平时的时间长度，即为信号输入模块300输入的正弦波信号周期的一半。由此计算出正弦波的周期和频率大小。

可以理解的，所述按键检测模块120用于检测按键的工作状态，即按键开关KEY是否被按下。当按键被按下时，按键检测模块120中生成相应的按键信号，所述按键信号通过与按键检测模块120电连接的端口传输至控制模块200。控制模块200根据按键信号确定相应的工作状态。

可以理解的，本实施例通过将上述过零检测模块110与按键检测模块120电连接在控制模块200的一个端口上，使得控制模块200只使用一个检测端口A3即可连接两个模块(过零检测模块110和按键检测模块120)并实现相应的功能。具体的，过零检测模块110的一端与信号输入模块300电连接，另一端与控制模块200的一个检测端口A3电连接。过零检测模块110用于对信号输入模块300的交流电进行检测并生成相应的电平信号，并将所述电平传输至控制模块200，控制模块200根据电平信号的跳变情况识别交流电是否过零，通过电平信号的持续时间判断交流电的频率。此外，按键检测模块120的一端与控制模块200的上述检测端口A3电连接，另一端与所述过零检测模块110电连接。其中，按键检测模块120包括相应的按键，当按键开启或者闭合时，将在按键检测模块120中生成相应变化的按键信号，所述按键信号通过上述检测端口A3传输至控制模块200，控制模块200根据变化的按键信号和按键信号的持续时间判断按键为开启或者闭合状态，从而确定控制模块200的工作状态，即当按键开启或者闭合时，控制模块200应当输出相应的控制指令以响应按键的开启或者闭合。

可以理解的，过零检测模块110生成的电平信号和按键检测模块120生成的按键信号都是电信号，由于上述过零检测模块110和按键检测模块120都是连接在控制模块200的同一个检测端口A3上，即控制模块200需要判断同一个检测端口A3上传输来的电信号是过零检测模块110的电平信号，还是按键检测模块120的按键信号。对此，本实施例中，信号输入模块300输入至过零检测模块110的电信号含有正半周和负半周(例如正弦波信号)，所述过零检测模块110对正弦波信号进行处理后，输出含有高低电平的方波信号，即所述电平信号。而所述按键检测模块120在检测按键的工作状态后生成的按键信号为低电平，相比于电平信号中的低电平，按键信号的低电平持续时间为t1，而电平信号中的高电平和低电平的持续时间为t2。因此，一方面，通过控制模块200同一个检测端口A3输入的上述两种模块的低电平的持续时间不同(t1和t2)；另一方面，过零检测模块110输出的电平信号含有与交流电频率周期同步变化的脉宽相同的高电平和低电平，而按键开关按下时按键检测模块120输出的按键信号只有低电平以及偶尔存在的按键抖动所产生的脉宽很窄的高电平脉冲，则控制模块200根据上述电信号高电平以及低电平的持续时间长短及变化规律的不同，即可确定输入的电信号为电平信号或者按键信号，从而确定控制模块200的工作状态。

本申请实施例通过在控制模块200的一个检测端口A3上分别电连接过零检测模块110和按键检测模块120，且过零检测模块110生成的电平信号，和按键检测模块120生成的按键信号的持续时间和电平信号类型不同，能够使控制模块200确定相应的工作状态，从而实现过零检测模块110和按键检测模块120的端口复用，节约了控制模块200的接口资源。

请参阅图1至图2，在一些实施例中，所述信号输入模块300包括第一端口A1和第二端口A2，所述过零检测模块110包括：第一电阻R1，与所述第一端口A1电连接；第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极与所述第一电阻R1电连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述第二端口A2电连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述控制模块200电连接；第二电阻R2，与所述第一三极管Q1的集电极电连接，所述第二电阻R2还用于与电源电连接。

可以理解的，过零检测模块110中包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一三极管Q1。过零检测模块110的一端与信号输入模块300电连接。所述信号输入模块300还与交流电源电连接，用于输入交流电信号至过零检测模块110。其中，交流电信号是指电流方向和大小随时间作周期性变化的电流，通常交流电信号的波形为正弦波，例如市电就是具有正弦波波形的交流电。所述第一电阻R1的选值与交流电源的电压有关，例如，交流电源电压为220V至240V时，第一电阻R1阻值可选1MΩ；当交流电源电压为100V至120V时，第一电阻R1阻值可选470Ω。在本实施例中，信号输入模块300包括两个端口：第一端口A1和第二端口A2。具体的，信号输入模块300的第一端口A1与第一电阻R1电连接，所述第一电阻R1与第一三极管Q1的基极电连接，第二端口A2与第一三极管Q1的发射极电连接，第一三极管Q1的集电极与第二电阻R2连接，第二电阻R2还与电源电连接。所述电源用于为过零检测模块110供电。交流电源输出的交流电信号通过第一端口A1和第二端口A2传输至过零检测模块110。

具体的，当交流电信号处于正半周时，第一三极管Q1在正向电压的作用下导通，交流电信号经过第一电阻R1、第一三极管Q1的基极传输至第一三极管Q1的发射极，最终回到第二端口A2。第一三极管Q1导通的情况下，其集电极为低电平，则与过零检测模块110电连接的控制模块200的检测端口A3能够接收到低电平。当交流电信号处于负半周时，第一三极管Q1在反向电压的作用下截止，则第一三极管Q1的集电极为高电平，因此上述检测端口A3能够接收到高电平。且，所述高电平和低电平的脉宽与交流电信号的周期相对应，即交流电信号的周期越大(正半周或者负半周持续的时间越长)，在集电极生成的高电平或者低电平的脉宽越大(高电平或者低电平的持续时间越长)。若输入的交流电信号处于正半周或者负半周时，即交流电信号没有过零点时，第一三极管Q1的集电极只生成低电平或者高电平，则控制模块200也只能接收到高电平或者低电平。因此，仅仅当控制模块200接收到的电平信号出现高电平跳变到低电平或者低电平跳变到高电平时，才能检测到交流电信号过零。

可以理解的，过零检测模块110能够将信号输入模块300输入的交流电信号转化为相应脉宽的电平信号。控制模块200通过检测端口A3接收所述电平信号后，根据电平信号中是否包括高电平和低电平以及电平信号的跳变与持续时间，判断交流电信号是否过零，从而实现过零检测功能。

请再次参阅图2，在一些实施例中，所述按键检测模块120包括：按键开关KEY，分别与所述第二端口A2和所述控制模块200电连接；第三电阻R3，分别与所述按键开关KEY和所述控制模块200电连接，所述第三电阻R3还用于与所述电源电连接。

请再次参阅图2，在一些实施例中，所述按键检测模块120还包括：隔离单元D1，分别与所述控制模块200和所述第一三极管Q1的集电极电连接。

可以理解的，按键检测模块120中包括第三电阻R3、按键开关KEY和隔离单元D1，可用于检测所述按键开关KEY的工作状态(开启或者闭合)，并生成相应的按键信号通过检测端口A3传输至控制模块200。其中，第三电阻R3与电源电连接，用于为按键检测模块120供电。第三电阻R3的阻值可选10KΩ至47KΩ。

具体的，当按键开关KEY未被按下时(开启的工作状态)，第三电阻R3作为上拉电阻，使得与按键检测模块120电连接的检测端口A3只能接收到来自过零检测模块110的电平信号。当按键开关KEY被按下时(闭合的工作状态)，按键检测模块120中的电路构成回路，且与上述检测端口A3电连接处为低电平，则控制模块200将接收到低电平的按键信号。此时，由于按键模块中与按键开关KEY一端电连接的隔离单元D1的单向导电性，按键检测模块120输出的按键信号，与过零检测模块110输出的电平信号互不干扰。

可以理解的，当按键开关KEY被按下时，按键检测模块120生成相应的按键信号(低电平)传输至控制模块200。控制模块200根据所述按键信号确定相应的工作作态，即，按键开关KEY被按下时，控制模块200应当按照设定程序作出的反应。例如，控制模块200中设定程度为：当控制模块200接收到按键检测模块120输出的低电平后，应当确定其工作状态为有按键按下。

具体的，按键开关KEY被按下时，按键检测模块120输出的按键信号为具有一定脉宽的低电平，而过零检测模块110输出的电平信号为具有一定脉宽的高电平和低电平。电平信号和按键信号的脉宽不相同。例如，在本实施例中，当按键检测模块120的按键开关KEY被按下时，传输至控制模块200的低电平信号(按键信号)持续时间超过12毫秒，即按键信号的脉宽大于12毫秒。当过零检测模块110将信号输入模块300输入的交流电信号转换为电平信号时，所述电平信号中，高电平和低电平的脉宽均为7至11毫秒范围内，即控制模块200接收到的电平信号的低电平持续时间小于12毫秒。由上述内容已知，按键信号和电平信号的传输互不干扰，且两种信号的类型和持续时间不同。其中，按键信号为脉宽(持续时间)超过12毫秒的低电平，电平信号为包括高低电平且其为脉宽均为7至11毫秒的方波电平。因此，控制模块200根据接收到的电平信号以及其持续时间，和按键信号以及其持续时间，能够判断出交流电信号是否过零、按键检测模块120的按键开关KEY是否被按下，从而确定控制模块200的工作状态，执行相关的控制程序。

在一些实施例中，所述隔离单元D1包括：二极管；其中，所述二极管的阳极与所述按键检测模块电连接，所述二极管的阴极与所述过零检测模块电连接。

可以理解的，二极管作为一种半导体材料制成的电子器件，具有单向导电性能。在二极管的两端加正向电压时，二极管导通，电流流过二极管；在二极管两端加反向电压时，二极管截止，电流不能从中流过。本实施例中，二极管的阳极与按键检测模块120电连接，阴极与过零检测模块110电连接，则所述二极管能够对过零检测模块110和按键检测模块120起到隔离的作用。

在一些实施例中，所述二极管的型号为1N4007。

可以理解的，所述第一三极管Q1用于将交流电信号转换为相应的方波信号，为此，可以选择8050、9014、3904等型号的NPN三极管作为第一三极管元件Q1。

第二方面，本申请还提供了一种过零检测与按键检测复用装置，包括：如上述任一项实施例所述的过零检测与按键检测复用电路100；控制模块200，与所述过零检测与按键检测复用电路100电连接；信号输入模块300，与所述过零检测与按键检测复用电路100电连接。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术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。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (7)

1.过零检测与按键检测复用电路，其特征在于，包括：

过零检测模块，分别与信号输入模块和控制模块的检测端口电连接，用于对所述信号输入模块的信号进行检测，并生成相应的电平信号，传送给所述控制模块的检测端口进行识别；其中，所述信号输入模块用于与交流电源电连接；

按键检测模块，分别与所述过零检测模块和所述控制模块的检测端口电连接，用于检测按键的工作状态，并生成相应的按键信号；

其中，所述控制模块为微处理器，所述控制模块还用于根据所述电平信号、所述电平信号的持续时间、所述按键信号、所述按键信号的持续时间确定所述控制模块的工作状态。

2.根据权利要求1所述的过零检测与按键检测复用电路，所述信号输入模块包括第一端口和第二端口，其特征在于，所述过零检测模块包括：

第一电阻，与所述第一端口电连接；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻电连接，所述第一三极管的发射极与所述第二端口电连接，所述第一三极管的集电极与所述控制模块电连接；

第二电阻，与所述第一三极管的集电极电连接，所述第二电阻还用于与电源电连接。

3.根据权利要求2所述的过零检测与按键检测复用电路，其特征在于，所述按键检测模块包括：

开关，分别与所述第二端口和所述控制模块电连接；

第三电阻，分别与所述开关和所述控制模块电连接，所述第三电阻还用于与所述电源电连接。

4.根据权利要求3所述的过零检测与按键检测复用电路，其特征在于，所述按键检测模块还包括：

隔离单元，分别与所述控制模块和所述第一三极管的集电极电连接。

5.根据权利要求4所述的过零检测与按键检测复用电路，其特征在于，所述隔离单元包括：二极管；其中，所述二极管的阳极与所述按键检测模块电连接，所述二极管的阴极与所述过零检测模块电连接。

6.根据权利要求5所述的过零检测与按键检测复用电路，其特征在于，所述二极管的型号为1N4007。

7.过零检测与按键检测复用装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任一项所述的过零检测与按键检测复用电路；

控制模块，与所述过零检测与按键检测复用电路电连接；

信号输入模块，与所述过零检测与按键检测复用电路电连接。

Images