CN220252419U - 轻触按键低功耗控制电路及控制单元 - Google Patents

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王明
曾星科
吴钦文
贾澄科
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Abstract

本实用新型公开了一种轻触按键低功耗控制电路，按键SW的一端与端口ROW连接，按键SW的另一端连接于端口COL与地之间，MOS管Q1的源极与电池电压输入端VBAT连接，MOS管Q1的漏极与电压转换电路输入端VOUT连接，按键SW的一端、端口ROW、端口PWR_EN、电池电压输入端VBAT共同与MOS管Q1的栅极连接，端口PWR_EN、端口ROW、端口COL分别与单片机I/O接口连接，电池电压输入端VBAT与端口PWR_EN之间连接有电阻R1，端口PWR_EN与端口ROW之间连接有电阻R_ROW，按键SW的另一端与地之间连接有电阻R_COL。本实用新型有效改善触摸按键控制电路功耗高的问题。

Description

轻触按键低功耗控制电路及控制单元
技术领域
本实用新型涉及轻触按键电路领域，具体涉及一种轻触按键低功耗控制电路。
背景技术
目前市场上遥控器主要采用低功耗单片机、单片机休眠(深度休眠)或独立电源按键的方式实现低功耗功能。低功耗单片机、单片机休眠(深度休眠)的方式实现低功耗时，单片机仍存在一个很微小的待机电流值。对于遥控器产品而言，由于受限于体积和重量的关系，电池的体积或节数就受到影响，从而限制了电池的容量值。个别的产品采用增加一个电源按键的方式实现此低功耗功能，但需要在产品上增加一个按键，而且要实现其他按键的功能，需要先按电源按键，再按其他功能键，需要按键2次才能实现所需的功能。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种轻触按键低功耗控制电路,改善现有控制电路功耗高的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种轻触按键低功耗控制电路，包括电池电压输入端VBAT、电压转换电路输入端VOUT、MOS管Q1、端口PWR_EN、端口ROW和端口COL，所述低功耗控制电路与单片机、电池、按键SW和电压转换电路连接，所述按键SW的一端与所述端口ROW连接，所述按键SW的另一端连接于所述端口COL与地之间，
所述MOS管Q1的源极与所述电池电压输入端VBAT连接,所述MOS管Q1的漏极与所述电压转换电路输入端VOUT连接，
所述按键SW的一端、所述端口ROW、端口PWR_EN、电池电压输入端VBAT共同与所述MOS管Q1的栅极连接，
所述端口PWR_EN、所述端口ROW、所述端口COL分别与单片机不同的I/O接口连接，
所述电池电压输入端VBAT与所述端口PWR_EN之间连接有电阻R1，所述端口PWR_EN与所述端口ROW之间连接有电阻R_ROW，所述按键SW的另一端与地之间连接有电阻R_COL，
所述单片机上设置有计时器。
进一步地，所述MOS管Q1的源极还通过电容CIN与地连接，所述MOS管Q1的漏极还通过电容COUT与地连接。
进一步地，所述电阻R1的阻值为10K。
进一步地，所述电阻R_ROW的阻值为4.7K。
进一步地，所述电阻R_COL的阻值为4.7K。
一种采用轻触按键低功耗控制电路的控制单元，包括电池、按键、低功耗控制电路、单片机电路、电压转换电路，所述电池与所述低功耗控制电路连接，所述按键与所述单片机电路连接，所述低功耗控制电路分别与所述的单片机电路和所述电压转换电路连接，所述电压转换电路与所述单片机电路连接。
进一步地，还包括显示电路和声音电路，所述显示电路和声音电路均与所述单片机电路连接。
进一步地，所述电压转换电路还与RF模块或红外模块或输出电路连接。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型一种轻触按键低功耗控制电路，当单片机在一定时间内没有采集到按键按下的信号时，使电压转换电路输入端VOUT电压约为0，使后级电路供电断开，实现每次按键并实现按键功能后，马上关闭电池供电，减少电池能量消耗，将电池的整体功耗降到最低；
2、每个按键都可以直接启动控制电路，无需另外设置启动按键，减少操作步骤；
3、通过端口ROW、端口COL的设置，可以匹配任意的按键数量。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型一种轻触按键低功耗控制电路的原理图；
图2为本实用新型一种采用轻触按键低功耗控制电路的控制单元的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
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，若干的含义是一个或者多个，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。
一种轻触按键低功耗控制电路，包括电池电压输入端VBAT、电压转换电路输入端VOUT、MOS管Q1、端口PWR_EN、端口ROW、端口COL和按键SW，所述低功耗控制电路与单片机、电池、按键和电压转换电路连接，
按键SW的一端与端口ROW连接，按键SW的另一端连接于端口COL与地之间，
MOS管Q1的源极与电池电压输入端VBAT连接,MOS管Q1的漏极与电压转换电路输入端VOUT连接，
按键SW的一端、端口ROW、端口PWR_EN、电池电压输入端VBAT共同与MOS管Q1的栅极连接，
端口PWR_EN、端口ROW、端口COL分别与不同的单片机I/O接口连接，
电池电压输入端VBAT与端口PWR_EN之间连接有电阻R1，端口PWR_EN与端口ROW之间连接有电阻R_ROW，按键SW的另一端与地之间连接有电阻R_COL，
所述单片机上设置有计时器。
进一步地，MOS管Q1的源极还通过电容CIN与地连接，MOS管Q1的漏极还通过电容COUT与地连接。
进一步地，电阻R1的阻值为10K。
进一步地，电阻R_ROW的阻值为4.7K。
进一步地，电阻R_COL的阻值为4.7K。
一种采用轻触按键低功耗控制电路的控制单元，包括电池、按键、低功耗控制电路、单片机电路、电压转换电路，电池与低功耗控制电路连接，按键与单片机电路连接，低功耗控制电路分别与的单片机电路和电压转换电路连接，电压转换电路与单片机电路连接。
进一步地，还包括显示电路和声音电路，显示电路和声音电路均与单片机电路连接。
进一步地，电压转换电路还与RF模块或红外模块或输出电路连接。
本实施例中，电池采用4.2V锂离子电池，电池可用电压范围为3.3V～4.2V，单片机芯片采用ST的3.3V供电单片机。
由按键SW的数量和分配方式，决定端口ROW和端口COL的组数,由端口ROW和端口COL的组数，决定电阻R_ROW和电阻R_COL的数量。
如图1所示，本实施例包含9个按键SW，分别为按键SW1、按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6，按键SW7、按键SW8、按键SW9；对应设置3组端口ROW和端口COL，分别为端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2，以及端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2；对应设置电阻R_ROW和电阻R_COL各3个，分别为电阻R_ROW1、电阻R_ROW2、电阻R_ROW3和电阻R_COL1、电阻R_COL2、电阻R_COL3。
端口PWR_EN、端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2、端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2分别连接单片机不同的I/O接口。
按键SW1、按键SW2、按键SW3的一端均与端口COL_0连接，按键SW4、按键SW5、按键SW6的一端均与端口COL_1连接，按键SW7、按键SW8、按键SW9的一端均与端口COL_2连接；
按键SW1、按键SW4、按键SW7的另一端均与端口ROW_0连接，按键SW2、按键SW5、按键SW8的另一端均与端口ROW1连接，按键SW3、按键SW6、按键SW9的另一端均与端口ROW_2连接。
电阻R_COL1设置于端口COL_0与地之间，电阻R_COL2设置于端口COL_1与地之间，电阻R_COL3设置于端口COL_2与地之间。
电阻R_ROW1、电阻R_ROW2、电阻R_ROW3的一端分别与端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2连接，电阻R_ROW1、电阻R_ROW2、电阻R_ROW3的另一端共同与端口PWR_EN、电阻R1和MOS管Q1的栅极连接。
本实施例按键启动电路工作的原理为：
以按下按键SW1为例，
当按下按键SW1后，MOS管Q1的栅极由电阻R1经过电阻R_ROW1和电阻R_COL1进行分压，MOS管Q1的栅极电压值约大于1.65V。MOS管Q1的VGS(th)开启电压最大为-1.3V，MOS管Q1导通，电压转换电路输入端VOUT电压约等于电池电压输入端VBAT，给电压转换电路供电。
当按下按键SW1后，单片机上电，进行初始化配置，将端口PWR_EN设置为输出低电平，使MOS管Q1持续保持导通状态；单片机将端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2设置为输出高电平，将端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2设置为输入端，采集端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2脚状态值，此时按键SW1为按下状态，采集到端口COL_0为高电平；当采集到端口COL_0为高电平后，单片机将端口COL_0设置为输出高电平，再将端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2设置为输入端，此时按键SW1为按下状态，采集到端口ROW_0为高电平；
单片机采集到端口COL_0、端口ROW_0均为高电平后，从而可确认为按键SW1按下，并将按键SW1所赋予的功能通过RF模块或红外模块或输出电路传送到后级设备。
以按下按键SW8为例，
按下按键SW8后，MOS管Q1的栅极由电阻R1经过电阻R_ROW2和电阻R_COL3进行分压，MOS管Q1的栅极电压值约大于1.65V。MOS管Q1的VGS(th)开启电压最大为-1.3V，MOS管Q1导通，电压转换电路输入端VOUT电压约等于电池电压输入端VBAT的电压，给电压转换电路供电。
当按下按键SW8后，单片机上电后，进行初始化配置，将端口PWR_EN设置为输出低电平，使MOS管Q1持续保持导通状态；单片机将端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2设置为输出高电平，将端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2设置为输入端，采集端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2脚状态值，此时按键SW8为按下状态，采集到端口COL_2为高电平；当采集到端口COL_2为高电平后，单片机将端口COL_2设置为输出高电平，再将端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2设置为输入端，此时按键SW8为按下状态，采集到端口ROW_1为高电平；
单片机采集到端口COL_2、端口ROW_1均为高电平后，从而可确认为按键SW8按下，并将按键SW8所赋予的功能通过RF模块或红外模块或输出电路传送到后级设备。
其他按键控制原理与按键SW1和按键SW8相同。
降低控制电路功耗的工作原理为：
在单片机上电后，进行初始化配置，同步启动计时器，在计时器数达到预设值时，没有采集到按键按下，将端口PWR_EN、端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2、端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2设置为输入端，由于单片机的输入端模式下，端口PWR_EN、端口ROW_0、端口ROW_1、端口ROW_2、端口COL_0、端口COL_1、端口COL_2将为高阻态，MOS管Q1的栅极的电压约等于电池电压输入端VBAT的电压，MOS管Q1的VGS的电压约为0V，MOS管Q1关闭，VOUT电压约为0V，后级电路供电断开，后级电路包括电压转换电路，RF模块/红外模块/输出电路、单片机电路，显示电路，声音电路等。
另外，由单片机运行频率及信号输出方式所需时间进行预设值设置，在保证信号正确输出的前提下，预设值越小，电池使用时间越长。当有按键按下时，计时器进行清零。
上述低功耗控制电路为单节锂离子电池(4.2V)产品电路，通过调整MOS管型号，分压电阻的阻值，以及在端口PWR_EN、端口ROW、端口COL增加电阻及稳压二极管/TVS二极管等方式，低功耗控制电路可适用于更高的电压范围。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻触按键低功耗控制电路，其特征在于，包括电池电压输入端VBAT、电压转换电路输入端VOUT、MOS管Q1、端口PWR_EN、端口ROW和端口COL，所述低功耗控制电路与单片机、电池、按键SW和电压转换电路连接，
所述按键SW的一端与所述端口ROW连接，所述按键SW的另一端连接于所述端口COL与地之间，
所述MOS管Q1的源极与所述电池电压输入端VBAT连接,所述MOS管Q1的漏极与所述电压转换电路输入端VOUT连接，
所述按键SW的一端、所述端口ROW、所述端口PWR_EN、所述电池电压输入端VBAT共同与所述MOS管Q1的栅极连接，
所述端口PWR_EN、所述端口ROW、所述端口COL分别与单片机不同的I/O接口连接，
所述电池电压输入端VBAT与所述端口PWR_EN之间连接有电阻R1，所述端口PWR_EN与所述端口ROW之间连接有电阻R_ROW，所述按键SW的另一端与地之间连接有电阻R_COL，
所述单片机上设置有计时器。
2.根据权利要求1所述的一种轻触按键低功耗控制电路，其特征在于，所述MOS管Q1的源极还通过电容CIN与地连接，所述MOS管Q1的漏极还通过电容COUT与地连接。
3.根据权利要求1所述的一种轻触按键低功耗控制电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值为10K。
4.根据权利要求1所述的一种轻触按键低功耗控制电路，其特征在于，所述电阻R_ROW的阻值为4.7K。
5.根据权利要求1所述的一种轻触按键低功耗控制电路，其特征在于，所述电阻R_COL的阻值为4.7K。
6.一种采用权利要求1所述的轻触按键低功耗控制电路的控制单元，其特征在于，包括电池、按键、低功耗控制电路、单片机电路、电压转换电路，所述电池与所述低功耗控制电路连接，所述按键与所述单片机电路连接，所述低功耗控制电路分别与所述的单片机电路和所述电压转换电路连接，所述电压转换电路与所述单片机电路连接。
7.根据权利要求6所述的控制单元，其特征在于，还包括显示电路和声音电路，所述显示电路和声音电路均与所述单片机电路连接。
8.根据权利要求6所述的控制单元，其特征在于，所述电压转换电路还与RF模块或红外模块或输出电路连接。
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