CN217981776U - 上电及输入状态检测电路结构及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子电路技术领域，提供了一种上电及输入状态检测电路结构及电器设备，电路结构包括与交流电源可拆接连接的电压转换电路，接收交流电源的交流电压信号，并输出直流电压信号；与电压转换电路和芯片的第一端口连接的电压检测电路，用于接收电压转换电路输出的电压信号，并输出电压检测信号至第一端口，以使芯片根据电压检测信号确定交流电源的连接状态；输入状态检测电路包括信号输入端以及信号输出端，接收外部信号源的电压信号，并输出状态检测信号至第一端口，以使芯片根据状态检测信号确定信号输入端的输入状态。本申请只需要使用芯片的一个I/0口即可同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，降低对单片机芯片的选型要求。

Description

上电及输入状态检测电路结构及电器设备

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种上电及输入状态检测电路结构及电器设备。

背景技术

家用电器通常使用市电作为电源，市电即常说的工频交流电(AC)，交流电工频频率通常包括50Hz(赫兹)和60Hz两种，电器设备在使用过程中，通常需要检查AC交流电是否上电。

交流电上电或者断电的检测可以通过交流转直流以及分压方式或者三极管驱动的方式接到单片机的I/0口(输入输出端口)，单片机的I/0口设置成输入模式，单片机通过根据I/0口的电压值来判断AC交流电上电或者断电，但是，单片机同时还需要使用一个I/0口来检测外部输入状态，这就需要占用单片机的两个I/0口，对于I/0口资源紧张的单片机来说，没有多余的I/0口来同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，单片机选型受到限制。

实用新型内容

本实用新型提供上电及输入状态检测电路结构，旨在解决现有技术中需要占用单片机的两个I/0口来同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，对于I/0口资源紧张的单片机则无法实现的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种上电及输入状态检测电路结构，包括：

电压转换电路，与交流电源可拆接连接，在接入交流电源时，接收交流电源的交流电压信号，并输出直流电压信号；

电压检测电路，输入端与电压转换电路的输出端连接，输出端和芯片的第一端口连接，接收电压转换电路输出的电压信号，并输出电压检测信号至第一端口，以使芯片根据电压检测信号确定交流电源的连接状态；

输入状态检测电路，包括与外部信号源连接的信号输入端以及与第一端口连接的信号输出端，接收外部信号源的电压信号，并输出状态检测信号至第一端口，以使芯片根据状态检测信号确定信号输入端的输入状态。

可选地，电压转换电路包括交流转直流的电压转换模块，电压转换模块的输入端与交流电源连接，电压转换模块的输出端与电压检测电路连接。

可选地，电压检测电路包括第一电阻和第二电阻；

第一电阻的一端与电压转换电路的输出端连接，另一端与第二电阻的一端以及第一端口连接；

第二电阻的另一端接地。

可选地，输入状态检测电路包括第三电阻、第四电阻和第一开关管；

第三电阻的一端与外部信号源连接；另一端与第四电阻的一端以及第一开关管的第一极管脚连接；

第四电阻的另一端接地；

第一开关管的第二极管脚接地，第三极管脚与第一端口连接。

可选地，第一开关管包括三极管、MOS管以及光耦中的任意一种。

可选地，第一开关件为NPN三极管。

第二方面，本申请还提供一种电器设备，包括如上述的上电及输入状态检测电路结构。

本实用新型实施例通过电压转换电路与交流电源可拆接连接，当接入交流电源时，电压转换电路可以将交流电源的交流电压信号转换成直流电压信号并输出至电压检测电路，电压检测电路检测电压转换电路输出的电压信号后输出电压检测信号至芯片的第一端口，由芯片根据该电压检测信号判断交流电源的连接状态，实现交流上电检测功能，同时输入状态检测电路的信号输入端与外部信号源连接，从而接收外部信号源的电压信号后输出状态检测信号至芯片的第一端口，由芯片根据该状态检测信号确定信号输入端的输入状态，实现外部输入状态检测功能，只需要使用芯片的一个I/0口即可同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，降低对单片机芯片的选型要求。

附图说明

图1是本申请上电及输入状态检测电路结构一个实施例的电路示意图；

图2是本申请上电及输入状态检测电路结构一个实施例的具体电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本申请实施例通过电压转换电路与交流电源可拆接连接，当接入交流电源时，电压转换电路可以将交流电源的交流电压信号转换成直流电压信号并输出至电压检测电路，电压检测电路检测电压转换电路输出的电压信号后输出电压检测信号至芯片的第一端口，由芯片根据该电压检测信号判断交流电源的连接状态，实现交流上电检测功能，同时输入状态检测电路的信号输入端与外部信号源连接，从而接收外部信号源的电压信号后输出状态检测信号至芯片的第一端口，由芯片根据该状态检测信号确定信号输入端的输入状态，实现外部输入状态检测功能，只需要使用芯片的一个I/0口即可同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，降低对单片机芯片的选型要求。

实施例一

在一些可选实施例中，如图1至图2所示，本申请提供一种上电及输入状态检测电路结构，包括：

电压转换电路100，与交流电源AC可拆接连接，在接入交流电源AC时，接收交流电源AC的交流电压信号，并输出直流电压信号；

电压检测电路200，输入端与电压转换电路100的输出端连接，输出端和芯片U1的第一端口IO1连接，用于接收电压转换电路100输出的电压信号，并输出电压检测信号至第一端口IO1，以使芯片U1根据电压检测信号确定交流电源AC的连接状态；

输入状态检测电路300，包括与外部信号源连接的信号输入端IO2以及与第一端口IO1连接的信号输出端，输入状态检测电路300接收外部信号源的电压信号，并输出状态检测信号至第一端口IO1，以使芯片U1根据状态检测信号确定信号输入端IO2的输入状态。

在实施时，交流电源AC可以是市电，电压转换电路100与交流电源AC可拆接连接，其中，电压转换电路100接入交流电源AC时为交流电上电，而电压转换电路100与交流电源AC之间断开时为交流电断电。

可选地，电压转换电路100在接入交流电源AC时，将交流电源AC的交流电压信号转换成直流电压信号后输出至电压检测电路200，在一些实施例中，电压转换电路100可以采用AC/DC转换模块，AC/DC转换模块用于将输入的交流信号转换成预设电压值的直流信号，示例性地，以AC/DC转换模块的额定输出3.3V直流信号为例，AC/DC转换模块可以将交流电压AC的电压进行降压和转换处理后得到3.3V直流电压信号并输出至电压检测电路200。

需要说明的是，上述的AC/DC转换模块额定输出3.3V直流信号为本申请一个实施例的举例说明，在其他实施例中，AC/DC转换模块还可以输出其他电压值的直流信号，在此不做具体限定。

可选地，当电压转换电路100没有接入交流电源AC时，电压转换电路100没有输出电压信号。

电压检测电路200检测电压转换电路100输出的电压信号后输出电压检测信号至芯片U1的第一端口IO1，在实施时，第一端口IO1可以是芯片U1的输入输出端口，第一端口IO1包括内部上拉使能和内部上拉除能这两种状态，其中，内部上拉使能等效于第一端口IO1通过一个上拉电阻连接一个上拉电压信号，内部上拉除能等效于在内部上拉使能的基础上第一端口IO1与上拉电压信号之间断路，在实施时，第一端口IO1为内部上拉使能或者内部上拉除能由芯片U1控制，芯片U1通过第一端口IO1的状态和电压检测信号即可确定交流电源AC的连接状态，实现交流电上电或断电检测功能。

输入状态检测电路300的信号输入端IO2可以与外部信号源可拆接连接，在实施时，当输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源连接时，输入状态检测电路300的信号输入端IO2为高电平，而当输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源断开连接时，输入状态检测电路300的信号输入端IO2为低电平，在一些实施例中，输入状态检测电路300根据信号输入端IO2的电平输出状态检测信号至第一端口IO1，芯片U1通过第一端口IO1的状态和状态检测信号即可确定信号输入端IO2的输入状态，达到检测外部输入状态的目的。

本实用新型实施例通过电压转换电路100与交流电源AC可拆接连接，当接入交流电源AC时，电压转换电路200可以将交流电源AC的交流电压信号转换成直流电压信号并输出至电压检测电路200，电压检测电路200检测电压转换电路100输出的电压信号后输出电压检测信号至芯片U1的第一端口IO1，由芯片U1根据该电压检测信号判断交流电源AC的连接状态，实现交流上电检测功能，同时输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源连接，从而接收外部信号源的电压信号后输出状态检测信号至芯片U1的第一端口IO1，由芯片U1根据该状态检测信号确定信号输入端IO2的输入状态，实现外部输入状态检测功能，只需要使用芯片U1的一个I/0口即可同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，降低对单片机芯片的选型要求。

实施例二

可选地，电压转换电路100包括交流转直流的电压转换模块，电压转换模块的输入端与交流电源AC连接，电压转换模块的输出端与电压检测电路200连接。

可选地，电压检测电路200包括第一电阻R1和第二电阻R2；

第一电阻R1的一端与电压转换电路100的输出端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及第一端口IO1连接；

第二电阻R2的另一端接地。

可选地，输入状态检测电路300包括第三电阻R3、第四电阻R4和第一开关管Q1；

第三电阻R3的一端与外部信号源连接；第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端以及第一开关管Q1的第一极管脚连接；

第四电阻R4的另一端接地；

第一开关管Q1的第二极管脚接地，第一开关管Q1的第三极管脚与第一端口IO1连接。

可选地，第一开关管Q1包括三极管、MOS管以及光耦中的任意一种。

可选地，第一开关件Q1为NPN三极管。

第一开关件Q1的第一极管脚、第二极管脚和第三极管脚分别对应NPN三极管的基极、发射极和集电极。

在实施时，以电压转换电路100输出3.3V直流信号为例，电压转换电路100的输出端等效于一个3.3V直流电压源DC，其中，直流电压源DC的正极通过串联的第一电阻R1和第二电阻R2的串联体后接地，直流电压源DC的负极可以与第二电阻R2接地的一端连接，如图2所示，第一电阻R1和第二电阻R2之间的线路还与芯片U1的第一端口IO1连接，电路工作原理如下：

①、当信号输入端IO2没有信号输入时，即当信号输入端IO2＝0时，第一开关管Q1截止，此时如果交流电源AC在线，电压转换电路100输出3.3V的直流电压信号，芯片U1的第一端口IO1在内部上拉使能状态和内部上拉除能状态下都为高电平，即第一端口IO1＝H(高电平)；

②、当信号输入端IO2＝0时，第一开关管Q1截止，此时如果交流电源AC离线，电压转换电路100输出0V，芯片U1的第一端口IO1在内部上拉使能状态为高电平，即第一端口IO1＝H，而芯片U1的第一端口IO1在内部上拉除能状态下为低电平，即第一端口IO1＝L(低电平)；

③、当信号输入端IO2有信号输入时，及当信号输入端IO2≠0时，示例性地，例如当信号输入端IO2＞1.5V时，第一开关管Q1导通，使得第一端口IO1接地，此时不论交流电源AC在线或离线，第一端口IO1在内部上拉使能状态和内部上拉除能状态下均为低电平，即第一端口IO1＝L。

通过上述①、②和③即可实现通过单片机的一个I/O口检测外部输入状态又能检测交流电AC是否在线。

实施例三

在一些可选实施例中，本申请还提供一种电器设备，包括如上述的上电及输入状态检测电路结构。

在实施时，电器设备的上电及输入状态检测电路结构包括电压转换电路100、电压检测电路200和输入状态检测电路300，其中，电压转换电路100与交流电源AC可拆接连接，在接入交流电源AC时，接收交流电源AC的交流电压信号，并输出直流电压信号；电压检测电路200的输入端与电压转换电路100的输出端连接，电压检测电路200的输出端和芯片U1的第一端口IO1连接，用于接收电压转换电路100输出的电压信号，并输出电压检测信号至第一端口IO1，以使芯片U1根据电压检测信号确定交流电源AC的连接状态；输入状态检测电路300包括与外部信号源连接的信号输入端IO2以及与第一端口IO1连接的信号输出端，输入状态检测电路300接收外部信号源的电压信号，并输出状态检测信号至第一端口IO1，以使芯片U1根据状态检测信号确定信号输入端IO2的输入状态。

在实施时，交流电源AC可以是市电，电压转换电路100与交流电源AC可拆接连接，其中，电压转换电路100接入交流电源AC时为交流电上电，而电压转换电路100与交流电源AC之间断开时为交流电断电。

可选地，电压转换电路100在接入交流电源AC时，将交流电源AC的交流电压信号转换成直流电压信号后输出至电压检测电路200，在一些实施例中，电压转换电路100可以采用AC/DC转换模块，AC/DC转换模块用于将输入的交流信号转换成预设电压值的直流信号，示例性地，以AC/DC转换模块的额定输出3.3V直流信号为例，AC/DC转换模块可以将交流电压AC的电压进行降压和转换处理后得到3.3V直流电压信号并输出至电压检测电路200。

需要说明的是，上述的AC/DC转换模块额定输出3.3V直流信号为本申请一个实施例的举例说明，在其他实施例中，AC/DC转换模块还可以输出其他电压值的直流信号，在此不做具体限定。

可选地，当电压转换电路100没有接入交流电源AC时，电压转换电路100没有输出电压信号。

电压检测电路200对电压转换电路100输出的电压信号进行检测后输出电压检测信号至芯片U1的第一端口IO1，在实施时，第一端口IO1可以是芯片U1的输入输出端口，第一端口IO1包括内部上拉使能和内部上拉除能这两种状态，其中，内部上拉使能等效于第一端口IO1通过一个上拉电阻连接一个上拉电压信号，内部上拉除能等效于第一端口IO1与上拉电压信号之间断路，在实施时，第一端口IO1为内部上拉使能或者内部上拉除能由芯片U1控制，芯片U1通过第一端口IO1的状态和电压检测信号即可确定交流电源AC的连接状态，实现交流电上电或断电检测功能。

输入状态检测电路300的信号输入端IO2可以与外部信号源可拆接连接，在实施时，当输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源连接时，输入状态检测电路300的信号输入端IO2为高电平，而当输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源断开连接时，输入状态检测电路300的信号输入端IO2为低电平，在一些实施例中，输入状态检测电路300根据信号输入端IO2的电平输出状态检测信号至第一端口IO1，芯片U1通过第一端口IO1的状态和状态检测信号即可确定信号输入端IO2的输入状态，达到检测外部输入状态的目的。

本实用新型实施例通过电压转换电路100与交流电源AC可拆接连接，当接入交流电源AC时，电压转换电路200可以将交流电源AC的交流电压信号转换成直流电压信号并输出至电压检测电路200，电压检测电路200检测电压转换电路100输出的电压信号后输出电压检测信号至芯片U1的第一端口IO1，由芯片U1根据该电压检测信号判断交流电源AC的连接状态，实现交流上电检测功能，同时输入状态检测电路300的信号输入端IO2与外部信号源连接，从而接收外部信号源的电压信号后输出状态检测信号至芯片U1的第一端口IO1，由芯片U1根据该状态检测信号确定信号输入端IO2的输入状态，实现外部输入状态检测功能，只需要使用芯片U1的一个I/0口即可同时实现AC交流电上电检测和外部输入状态检测，降低对单片机芯片的选型要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，包括：

电压转换电路，与交流电源可拆接连接，在接入所述交流电源时，接收所述交流电源的交流电压信号，并输出直流电压信号；

电压检测电路，输入端与所述电压转换电路的输出端连接，输出端和芯片的第一端口连接，接收所述电压转换电路输出的电压信号，并输出电压检测信号至所述第一端口，以使所述芯片根据所述电压检测信号确定所述交流电源的连接状态；

输入状态检测电路，包括与外部信号源连接的信号输入端以及与所述第一端口连接的信号输出端，接收所述外部信号源的电压信号，并输出状态检测信号至所述第一端口，以使所述芯片根据所述状态检测信号确定所述信号输入端的输入状态。

2.如权利要求1所述的上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，所述电压转换电路包括交流转直流的电压转换模块，所述电压转换模块的输入端与所述交流电源连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压检测电路连接。

3.如权利要求1所述的上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述电压转换电路的输出端连接，另一端与所述第二电阻的一端以及所述第一端口连接；

所述第二电阻的另一端接地。

4.如权利要求1所述的上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，所述输入状态检测电路包括第三电阻、第四电阻和第一开关管；

所述第三电阻的一端与所述外部信号源连接，另一端与所述第四电阻的一端以及所述第一开关管的第一极管脚连接；

所述第四电阻的另一端接地；

所述第一开关管的第二极管脚接地，第三极管脚与所述第一端口连接。

5.如权利要求4所述的上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，所述第一开关管包括三极管、MOS管以及光耦中的任意一种。

6.如权利要求5所述的上电及输入状态检测电路结构，其特征在于，所述第一开关件为NPN三极管。

7.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的上电及输入状态检测电路结构。

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