CN219105355U - 一种按键控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种按键控制电路，包括：按键模块、上电模块、第一开关模块、第二开关模块、滤波模块以及控制模块；所述按键模块分别与所述第一开关模块以及电源输入端电连接；所述第一开关模块分别与所述第二开关模块、所述滤波模块、所述上电模块、所述控制模块以及按键检测端电连接；所述第二开关模块还与所述电源输入端电连接；所述滤波模块还与所述上电模块电连接；所述上电模块还与电源输入端电连接。本实用新型能够节省按键空间和I/O端口资源。

Description

一种按键控制电路

技术领域

本实用新型属于电路控制技术领域，尤其涉及一种按键控制电路。

背景技术

当前消费类电子产品中，按键的作用主要是开关机以及一些功能按键，而产品的功能不断的迭代更新，按键开关繁复复杂，而这些功能的实现又都是通过不同的I/O端口进行控制实现，每不同的功能要对应不同的I/O端口，这样控制按键不但繁多又需要占用很多I/O端口资源，然而结构空间是有限的，I/O端口资源也是有限的。

实用新型内容

本实用新型提供一种按键控制电路，旨在解决现有技术中结构空间有限和I/O端口有限的问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种按键控制电路，包括：按键模块、上电模块、第一开关模块、第二开关模块、滤波模块以及控制模块；

所述按键模块分别与所述第一开关模块以及电源输入端电连接；

所述第一开关模块分别与所述第二开关模块、所述滤波模块、所述上电模块、所述控制模块以及按键检测端电连接；

所述第二开关模块还与所述电源输入端电连接；

所述滤波模块还与所述上电模块电连接；

所述上电模块还与电源输入端电连接。

更进一步的，所述第一开关模块包括第一开关单元以及第二开关单元，所述第一开关单元与所述按键模块、所述滤波模块、所述上电模块以及所述按键检测端电连接，所述第二开关单元与所述第二开关模块以及所述控制模块电连接。

更进一步的，所述第一开关单元包括：第一三极管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端电连接；

所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的另一端和接地端电连接；

所述第一三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端以及所述按键检测端电连接；

所述第一电阻的另一端与所述按键模块电连接；

所述第三电阻的另一端分别与所述滤波模块和所述上电模块电连接。

更进一步的，所述第二开关单元包括：第二三极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述第二三极管的基极与所述第四电阻的一端、第五电阻的一端电连接；

所述第二三极管的发射极与所述第五电阻的另一端和接地端电连接；

所述第二三极管的集电极与所述第六电阻的一端电连接；

所述第四电阻的另一端分别与所述控制模块以及所述按键模块电连接；

所述第六电阻的另一端与所述第二开关模块电连接。

更进一步的，所述第二开关模块包括第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管的第一端与所述第六电阻的另一端电连接；

所述第一开关管的第二端与所述电源输入端电连接；

所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第一端电连接；

所述第二开关管的第二端与接地端电连接；

所述第二开关管的第三端与所述电源输入端电连接。

更进一步的，所述按键控制电路还包括整流模块，所述整流模块分别与所述按键模块、所述第一开关模块以及所述控制模块电连接。

更进一步的，所述上电模块包括：升压单元以及降压单元，所述升压单元分别与所述电源输入端以及所述降压单元电连接，所述降压单元还与所述滤波模块以及所述第一开关模块电连接。

更进一步的，所述升压单元包括：电感以及升压芯片，所述电感与所述升压芯片并联，且所述电感的一端与所述电源输入端电连接，所述升压芯片与所述电压输入端以及所述降压单元电连接。

更进一步的，所述降压单元包括：第一降压子单元以及第二降压子单元，所述第一降压子单元分别与所述升压单元的输出端、所述滤波模块、所述第一开关模块以及所述第二降压子单元电连接，所述第二降压子单元还与外接升压模块电连接。

本实用新型所达到的有益效果：通过上电模块、第一开关模块、第二开关模块、滤波模块以及控制模块共同配合按键模块，能够将多种按键功能集成到一个按键上完成，即节省了按键空间，又节省了检测I/O端口资源。同时通过上电模块的层级管控，降低了系统的总体功耗。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种按键控制电路的模块示意图；

图2是本实用新型提供的一种按键控制电路的电路示意图；

图3是本实用新型实施例中升压单元提供的一种电路图；

图4是本实用新型实施例中降压单元提供的一种电路图；

图5是本实用新型提供的一种按键控制流程图。

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。

参考图1，如图1所示，本实用新型提供一种按键控制电路，包括：按键模块1、上电模块5、第一开关模块2、第二开关模块3、滤波模块6以及控制模块4；按键模块1分别与第一开关模块2以及电源输入端电连接；第一开关模块2分别与第二开关模块3、滤波模块6、上电模块5、控制模块4以及按键检测端电连接；第二开关模块3还与电源输入端电连接；滤波模块6还与上电模块5电连接；上电模块5还与电源输入端电连接。其中，按键模块1包括按键开关S1，用于可以通过按压该按键开关S1的时间长短以及按压次数来实现对应的按键功能。当然，按键模块还包括电容C42，该电容C42与按键开关S1并联，用于保护按键开关S1不被损坏。第一开关模块包括开关芯片，具体型号为DDC114YU-7-F。电池供电后，通过电源输入端(BAT、VBAT)导入按键控制电路中。

具体的，通过上电模块5、第一开关模块2、第二开关模块3、滤波模块6以及控制模块4共同配合控制按键模块1，能够将多种按键功能集成到一个按键上完成，即节省了按键空间，又节省了检测I/O端口资源。同时通过上电模块5的层级管控，降低了系统的总体功耗。

在本实用新型实施例中，如图2所示，第一开关模块2包括第一开关单元以及第二开关单元，第一开关单元与按键模块1、滤波模块6、上电模块5以及按键检测端电连接，第二开关单元与第二开关模块3以及控制模块4电连接。

具体的，第一开关单元包括：第一三极管U7A、第一电阻U7A_R1、第二电阻U7A_R2以及第三电阻R33；第一三极管U7A的基极分别与第一电阻U7A_R1的一端、第二电阻U7A_R2的一端电连接；第一三极管U7A的发射极与第二电阻U7A_R2的另一端和接地端电连接；第一三极管U7A的集电极分别与第三电阻R33的一端以及按键检测端电连接；第一电阻U7A_R1的另一端与按键模块1电连接；第三电阻R33的另一端分别与滤波模块6和上电模块5电连接。其中，第一电阻U7A_R1、第二电阻U7A_R2以及第三电阻R33均为限流电阻，用于保护第一三极管U7A，避免第一三极管U7A电流过大损坏。第一开关单元用于配合按键检测端一同检测按键的按下的时间，进而实现对应的按键功能。

具体的，第二开关单元包括：第二三极管U7B、第四电阻U7B_R1、第五电阻U7B_R2以及第六电阻R31；第二三极管U7B的基极与第四电阻U7B_R1的一端、第五电阻U7B_R2的一端电连接；

第二三极管U7B的发射极与第五电阻U7B_R2的另一端和接地端电连接；第二三极管U7B的集电极与第六电阻R31的一端电连接；第四电阻U7B_R1的另一端分别与控制模块4以及按键模块1电连接；第六电阻R31的另一端与第二开关模块3电连接。其中，第四电阻U7B_R1、第五电阻U7B_R2以及第六电阻R31均为限流电阻，用于保护第二三极管U7B，避免第二三极管U7B电流过大损坏。第二开关单元与第一开关管和第二开关管一同控制按键的松开，进而实现按键断开控制，以便于实现多次按键功能。

在本实用新型实施例中，如图2所示，第二开关模块3包括第一开关管以及第二开关管，第一开关管的第一端与第六电阻R31的另一端电连接；第一开关管的第二端与电源输入端电连接；第一开关管的第三端与第二开关管的第一端电连接；第二开关管的第二端与接地端电连接；第二开关管的第三端与电源输入端电连接。具体的，通过第一开关管和第二开关管导通或关闭来控制按键模块1中的按键的松开和关闭。其中，第一开关管的具体型号可以为N5RKA，第二开关管的具体型号可以是N5RKA或者AP2305GN-HF。

在本实用新型实施例中，如图2所示，按键控制电路还包括整流模块7，整流模块7分别与按键模块1、第一开关模块2以及控制模块4电连接。其中，整流模块7包括整流二极管D5，整流二极管D5的正极分别与按键模块1(按键模块1的输出端)、第一开关模块2的第一开关单元的第一电阻U7A_R1电连接，整流二极管D5的负极与第一开关模块2的第四电阻U7B_R1和控制模块4电连接。整流二极管D5起到整流作用，保证按键模块1到第一开关模块2的第四电阻U7B_R1之间的单向导通。

在本实用新型实施例中，上电模块5包括：升压单元以及降压单元，升压单元分别与电源输入端以及降压单元电连接，降压单元还与滤波模块6以及第一开关模块2电连接。

具体的，升压单元能够将电池供电的输出电压通过电源输入端的电压进行升压。降压单元能够将升压单元升压后的电压进行降压，以满足对应模块的工作电压。升压单元能够将电池电压升压为3.5V，进而满足降压单元的输入电压。其中，降压单元能将升压单元的输出电压3.5V降压为3.3V，以满足对应模块的工作电压。通过上电模块5的层级管控，降低了系统的总体功耗。

在本实用新型实施例中，如图3所示，升压单元包括：电感L8以及升压芯片U8，电感L8与升压芯片U8并联，且电感L8的一端与电源输入端电连接，升压芯片U8与电压输入端以及降压单元电连接。具体的，通过该升压芯片U8将电池的电压升压为3.5V。其中，升压芯片U8的型号可以是HX-3001，HX-3001是一款电压升压转换器。

在本实用新型实施例中，如图4所示，降压单元包括：第一降压子单元8以及第二降压子单元9，第一降压子单元8分别与升压单元的输出端、滤波模块6、第一开关模块2以及第二降压子单元9电连接，第二降压子单元9还与外接升压模块电连接。其中，第一降压子单元8用于将升压单元的3.5V电压降压为3.3V电压并提供给第一开关模块2，同时还提供给控制模块4，以满足对应模块的工作电压。第二降压子单元9用于将升压单元的3.5V电压降压为3.3V电压，并提供给外接升压模块，以便于将3.3V电压升压为满足其他模块工作的工作电压。其中，外接升压模块可以是20V升压模块。第一降压子单元8包括第一降压芯片U12，第一降压芯片U12的具体型号可以为XC6219-LB2K，第二降压子单元9包括第二降压芯片U13，第二降压芯片U13的具体型号可以是XC6219-LB2K。

具体的按键上电工作过程如下：

当按键开关S3按下去后，按键开关S1导通，电池高电平信号输出，电源输入端高电平信号导入。此时，第二三极管U7B的基极为高电平，第二三极管U7B导通，第一开关管Q2的栅极为低电平，第一开关管Q2满足导通条件，电池供电进入第二开关管Q3的漏极，第二开关管Q3的栅极本身为常地，第二开关管Q3也满足导通条件，电池供电使电源输入端VBAT进入到下一级升压芯片U8输出3.5V，3.5V供电经过第一降压芯片U12输出3.3V_B，3.3V_B供电给控制模块4(MCU)，控制模块4(MCU)完成初始化后发送出信号VBAT_EN，用来维持第一开关管Q2、第二开关管Q3的导通，至此可以松开按键开关，电源上电完毕。

按键的触发监测是由按键检测端POWER_PB_RX脚来完成的。电源上电完毕后按键检测端POWER_PB_RX为高电平，当触发按键按下去时，第一三极管U7A导通，按键检测端POWER_PB_RX变为低电平。

电源按键的按键方式进行详细划分，分为长按、单击、双击、3连击(超过3次无效)。设每次按键触发持续时间为t，则有:

长按——长按时间t≥2秒，电源开关机；

单击——持续时间20ms≤t≤500ms，当前功能启动、关闭开关；

双击——1秒内检测到2次单击操作，则进行功能循环切换；

连击——2秒内检测到3次及以上单击操作且每次间隔不超过500ms，进入连续模式；

为防止无操作，或者频繁高频率按键导致接收信号紊乱，限定按键命令间隔周期为2s，接收按键命令2s后才可以进行下一次按键操作。

如图5所示，按键触发的具体控制如下：

1、长按上电控制流程

系统的上电流程上面已经做的了具体描述，在上电的过程中控制模块4在初始化完成后，会做一次延时处理，在上电总体过程满足2S计时时，会发出VBAT_EN信号，完成上电过程；当计时不满足2S时，控制模块4将不会控制VBAT_EN引脚发送信号，当按键松开后，系统将会掉电，此时上电失败。

当按键检测端POWER_PB_RX引脚检测到持续时间≥2S的低电平时，控制模块4认定为长按操作有效，将撤销VBAT_EN引脚的高电平信号，松开按键开关后系统将掉线，此时完成关机操作。

2、单击控制流程

当按键检测端POWER_PB_RX引脚检测到的触发信号持续时间20ms≤t≤500ms，且1s内未检测到重复操作，控制模块4将判定用户进行了单击操作，此时将执行当前功能操作；间隔时间≥2s后，当控制模块4再次检测到单击操作时，将结束当前功能操作，如此反复。

3、双击控制流程

当按键检测端POWER_PB_RX引脚在1s内检测到连续两次单击操作，且每次间隔不超过500ms，系统将判定双击操作成功。再无任何功能执行的情况下，系统将进行功能切换。当间隔时间≥2s后，再次双击可进行持续功能切换。

4、连击控制流程

当按键检测端POWER_PB_RX引脚在2s内检测到连续三次单击操作，且每次间隔不超过500ms，系统将判定连击操作成功，系统将进入连续测量模式。在间隔≥2s后，进行单击操作将会终止连续测量模式。

在本实用新型实施例中，这样的检测方式，可以将本来需要近10个按键才能完成的功能，集成到一个按键上完成，即节省了按键空间，又节省了检测I/O端口资源。同时通过上电模块5的层级管控，降低了系统的总体功耗。

以上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 (9)

1.一种按键控制电路，其特征在于，包括：按键模块、上电模块、第一开关模块、第二开关模块、滤波模块以及控制模块；

所述按键模块分别与所述第一开关模块以及电源输入端电连接；

所述第一开关模块分别与所述第二开关模块、所述滤波模块、所述上电模块、所述控制模块以及按键检测端电连接；

所述第二开关模块还与所述电源输入端电连接；

所述滤波模块还与所述上电模块电连接；

所述上电模块还与电源输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的按键控制电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关单元以及第二开关单元，所述第一开关单元与所述按键模块、所述滤波模块、所述上电模块以及所述按键检测端电连接，所述第二开关单元与所述第二开关模块以及所述控制模块电连接。

3.根据权利要求2所述的按键控制电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：第一三极管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端电连接；

所述第一三极管的发射极与所述第二电阻的另一端和接地端电连接；

所述第一三极管的集电极分别与所述第三电阻的一端以及所述按键检测端电连接；

所述第一电阻的另一端与所述按键模块电连接；

所述第三电阻的另一端分别与所述滤波模块和所述上电模块电连接。

4.根据权利要求2所述的按键控制电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：第二三极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述第二三极管的基极与所述第四电阻的一端、第五电阻的一端电连接；

所述第二三极管的发射极与所述第五电阻的另一端和接地端电连接；

所述第二三极管的集电极与所述第六电阻的一端电连接；

所述第四电阻的另一端分别与所述控制模块以及所述按键模块电连接；

所述第六电阻的另一端与所述第二开关模块电连接。

5.根据权利要求4所述的按键控制电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管的第一端与所述第六电阻的另一端电连接；

所述第一开关管的第二端与所述电源输入端电连接；

所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第一端电连接；

所述第二开关管的第二端与接地端电连接；

所述第二开关管的第三端与所述电源输入端电连接。

6.根据权利要求2所述的按键控制电路，其特征在于，所述按键控制电路还包括整流模块，所述整流模块分别与所述按键模块、所述第一开关模块以及所述控制模块电连接。

7.根据权利要求1所述的按键控制电路，其特征在于，所述上电模块包括：升压单元以及降压单元，所述升压单元分别与所述电源输入端以及所述降压单元电连接，所述降压单元还与所述滤波模块以及所述第一开关模块电连接。

8.根据权利要求7所述的按键控制电路，其特征在于，所述升压单元包括：电感以及升压芯片，所述电感与所述升压芯片并联，且所述电感的一端与所述电源输入端电连接，所述升压芯片与所述电源输入端以及所述降压单元电连接。

9.根据权利要求7所述的按键控制电路，其特征在于，所述降压单元包括：第一降压子单元以及第二降压子单元，所述第一降压子单元分别与所述升压单元的输出端、所述滤波模块、所述第一开关模块以及所述第二降压子单元电连接，所述第二降压子单元还与外接升压模块电连接。

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