開關機電路的製作方法
2023-06-15 05:09:21 1
專利名稱：開關機電路的製作方法
開關機電路技術領域：
本發明涉及儀器的硬體開機和軟體關機的方式，尤其涉及開關機電路。
背景技術：
目前在醫療設備的運用中開關機電路的設計主要有兩種方式一種是由硬體控制開關機，另外一種是軟體控制開關機。硬體開關機的方式是通過電源按鈕的按下與斷開控制系統電源的開啟或關斷，優點在於其原理實現非常的簡單，關機之後可完全切斷系統的電源，待機電流非常小；其缺點在於:在電源開關斷時會立即關閉系統的電源，一些用戶對監護儀的配置數據將無法存儲，如果在微處理器正在處理關鍵程序或存儲關鍵數據時，若按鍵按下，關斷系統電源，易造成重要數據的丟失以及文件系統的損壞。為保存監護儀的用戶配置數據、避免重要數據的丟失以及文件系統的損壞，目前的多參數監護儀基本採用了軟體關機的方式控制系統電源的開啟和關斷，其優點是關機之後對控制開關機按鍵的MCU繼續供電，當檢測到開機按鍵時再次開機，當關機按鍵按下時可通過軟體延時的方式讓多參數監護儀存儲用戶的配置數據、處理完關鍵程序或存儲完關鍵數據之後，通過軟體的方式關機，增加了系統的穩定性，缺點在於待機電流過大，有毫安(mA)級別的電能損耗。因此，現有技術需要改進。
發明內容有鑑於此，有必要提出一種新型的開關機電路。本發明的一個技 術方案是，開關機電路，其包括開機按鍵、開機延時電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、電源電路、開機電平鎖定電路、關機檢測電路以及單片機控制電路；所述開機按鍵、所述開機延時電路、所述開機緩衝電路、所述開關機使能電路順序連接；所述開關機使能電路與所述電源電路相互連接；所述電源電路、所述開機電平鎖定電路、所述開機延時電路順序連接；所述電源電路還與所述開機緩衝電路連接；並且，所述關機檢測電路、所述單片機控制電路、所述開關機使能電路順序連接。優選的，所述開關機電路中，所述單片機控制電路設置去抖判斷模塊，用於判斷所述關機按鍵是否被按下。優選的，所述開關機電路中，所述單片機控制電路設置延時關機模塊，用於在預設置時間後，控制所述關機使能電路實現關機。優選的，所述開關機電路還包括與所述關機檢測電路連接的關機按鍵。優選的，所述開關機電路中，所述開機按鍵與所述關機按鍵一體設置。優選的，所述開關機電路中，所述開機電平鎖定電路為一高速開關二極體。優選的，所述開關機電路中，所述開機延時電路包括串聯的RC電路。優選的，所述開關機電路中，所述開機緩衝電路為反向緩衝電路。
優選的，所述開關機電路包括以下電路:開機按鍵一端連接常5V電源，另一端分別連接第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的一端；第一電阻Rl的另一端連接微處理器的關機按鍵按下檢測管腳0FF_TEST ;第一二極體Dl的正極連接5V電源，負極連接第三電阻R3的另一端；第三電阻R3的另一端還分別連接第一電容Cl的正極、第四電阻R4的一端、74HC14晶片的I腳；第二電阻R2的另一端、第四電阻R4的另一端、第一電容Cl的負極共地連接；74HC14晶片的2腳連接3腳；74HC14晶片的7腳、74HC74晶片的7腳分別接地；74HC14晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地；74HC14晶片的4腳連接74HC74晶片的3腳；74HC74晶片的I腳通過第六電阻R6連接常5V電源；74HC74晶片的2腳連接6腳作為使能輸出管腳，用於產生低電平到高電平的翻轉，實現系統開機；74HC74晶片的4腳通過第五電阻R5連接常5V電源、並且通過第三電容C3接地、以及通過第四電容C4連接微處理器的軟體關機管腳；74HC74晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地。優選的，所述開關機電路中，Rl為100ΚΩ、R2為8.2KΩ、R3為47KΩ、R4為100KΩ、R5 為 200ΚΩ、R6 為 200ΚΩ ,Cl 為 10μ F/16V、C2 為 0.1 μ F/16V、C3 為 I μ F、C4 為 2.2 μ F、C5 為 0.1 μ F，Dl 為 1Ν4148。上述開關機電路，通過軟體的方式關機，增加了系統的穩定性，具有簡單、穩定、待機電流小、耗能低、設計靈活等優點，極大增強了用戶的使用效果。
圖1是一個實施例的原理框圖；圖2是一個實施例的電路原理圖；圖3是一個實施例的軟體流程示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。本發明的一個實施例是，開關機電路，其特徵在於，包括開機按鍵、開機延時電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、電源電路、開機電平鎖定電路、關機檢測電路以及單片機控制電路；例如，本發明主要由開機按鍵、開機延時電路、關機按鍵、關機檢測電路、開機電平鎖定電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、單片機控制電路及單片機控制軟體組成。一個實施例的原理框圖如圖1所示，所述開機按鍵、所述開機延時電路、所述開機緩衝電路、所述開關機使能電路順序連接；優選的，所述開機延時電路包括串聯的RC電路。優選的，所述開機緩衝電路為反向緩衝電路，例如，一個74HC14晶片或者兩個74HC14晶片，例如兩個串聯的74HC14晶片。所述開關機使能電路與所述電源電路相互連接，所述電源電路還與所述開機緩衝電路連接；所述開關機使能電路開啟電源，為所述開機緩衝電路、所述開關機使能電路提供常5V電源；所述電源電路、所述開機電平鎖定電路、所述開機延時電路順序連接，為所述開機電平鎖定電路提供5V電源；例如，所述開機電平鎖定電路為一高速開關二極體，例如1Ν4148。並且，所述關機檢測電路、所述單片機控制電路、所述開關機使能電路順序連接。單片機控制電路實現軟關機S0FT_0FF ;所述關機檢測電路實現關機按鍵按下檢測，判斷是否按下關機按鍵。優選的，所述單片機控制電路設置去抖判斷模塊，用於判斷所述關機按鍵是否被按下。所述單片機控制電路設置延時關機模塊，用於在預設置時間後，控制開所述關機使能電路實現關機。優選的，所述開關機電路還包括與所述關機檢測電路連接的關機按鍵。關機按鍵是硬體或者是軟體，優選的，所述開機按鍵與所述關機按鍵一體設置，例如，按一次開機，再按一次關機；又如，長按關機，長按開機。上述各例中，本發明的開關機電路是按以下流程進行的:當開機按鍵按下經過開機延時電路以及開機緩衝電路後，對開關機使能電路發送一個上升沿進行系統的開機，其中開機延時電路可根據具體需求進行開機電路的延時調整。系統開機以後開機電平鎖定電路會鎖定開機按鍵的電平變化使之對後級電路不產生影響，通過MCU檢測關機按鍵是否按下，當關機按鍵按下時，通過MCU軟體去抖確認關機按鍵已經按下，經過軟體設定的延時後，控制開關機使能電路實現關機。例如，關機按鍵為軟體按鍵或者硬體按鍵。優選的，其電路原理圖如圖2所示，所述開關機電路包括以下電路(以圖2所示為準):開機按鍵一端連接常5V電源，另一端分別連接第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的一端；第一電阻Rl的另一端連接微處理器的關機按鍵按下檢測管腳0FF_TEST ;第一二極體Dl的正極連接5V電源，負極連接第三電阻R3的另一端；第三電阻R3的另一端還分別連接第一電容Cl的正極、第四電阻R4的一端、74HC14晶片的I腳；第二電阻R2的另一端、第四電阻R4的另一端、第一電容Cl的負極共地連接；74HC14晶片的2腳連接3腳；74HC14晶片的7腳、74HC74晶片的7腳分別接地；74HC14晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地；74HC14晶片的
4腳連接74HC74晶片的3腳；74HC74晶片的I腳通過第六電阻R6連接常5V電源；74HC74晶片的2腳連接6腳作為使能輸出管腳，用於產生低電平到高電平的翻轉，實現系統開機；74HC74晶片的4腳通過第五電阻R5連接常5V電源、並且通過第三電容C3接地、以及通過第四電容C4連接微處理器的軟體關機管腳；74HC74晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地。如圖2所示，74HC14晶片在電路中標註為UlA和U1B。74HC14晶片UlA的2腳連接74HC14晶片UlB 的3腳；74HC14晶片UlA的7腳、74HC14晶片UlB的7腳、74HC74晶片U2A的7腳分別接地；74HC14晶片UlA的14腳接常5V電源；74HC14晶片UlB的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地；74HC14晶片UlB的4腳連接74HC74晶片U2A的3腳；74HC74晶片U2A的I腳通過第六電阻R6連接常5V電源；74HC74晶片U2A的2腳連接6腳作為使能輸出管腳，用於產生低電平到高電平的翻轉，實現系統開機；74HC74晶片U2A的4腳通過第五電阻R5連接常5V電源、並且通過第三電容C3接地、以及通過第四電容C4連接微處理器的軟體關機管腳；74HC74晶片U2A的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地。其中，74HC74晶片在電路中標註為U2A，其5腳空置。優選的，R3大於十倍以上R2，C4大於二倍以上Cl。例如，其中，Rl為100KΩ、R2為8.2ΚΩ、R3為47ΚΩ、R4為100KΩ、R5 為 200ΚΩ、R6 為 200ΚΩ ,Cl 為 10μ F/16V、C2 為 0.1 μ F/16V、C3 為 I μ F、C4 為 2.2μ F、C5 為 0.1 μ F，Dl 為 1Ν4148。下面繼續對圖2中各個信號以及電路作進一步說明。圖2中5V_C為系統供應的常5V電源，即5V電源，或為5V電源穩壓直流電源，開機和關機狀態下該電源通過AC電源進行轉換之後或者是內置的鋰電池經LDO降壓後進行供電；二極體Dl上的5V電壓為開機之後電源板模塊提供的工作電壓；POWER_SWITCH為開機按鍵或者開關機按鍵。圖2中的R3和Cl組成開機延時去抖電路，當P0WER_SWITCH按鍵按下時運用5V_C通過R3對Cl進行充電，該電路設計時可以根據具體應用進行調整，調節R3阻值和Cl的容值可實現延時去抖時間的調整。圖2中UlA和UlB為反向緩衝電路對開機電平進行整形和緩衝；例如，74HC14等。圖2中U2A為D觸發器，當UlB輸出上升沿脈衝時，U2A的輸出管腳EN產生低電平到高電平的翻轉實現系統開機；例如，74HC74等。圖2中Dl構成開機電平鎖定電路，當系統開機後，系統電源電路輸出5V供電電壓，關機時為0V，通過二極體Dl加載到R3和R4上，在R3和R4的連接點上呈現出5V的高電平，此時UlA後續的電路將不會隨著按鍵狀態的變化進行電平的跳變。圖2中0FF_TEST為關機按鍵按下檢測，連接至MCU的管腳。圖2中S0FT_0FF連接是MCU管腳實現軟體關機的功能，當檢測到按鍵按下時，通過S0FT_0FF產生一個低電平，此時通過R5和C3對C4進行充電，在U2A的置位管腳上呈現一個由低電平到高電平的跳變，促使U2A進行置位，置位之後EN輸出為低電平實現關機。上述各相關例的開機過程詳細說明如下:首先，多·參數監護儀插上交流電或者插上電池，電源板上的LDO (low dropoutregulator，低壓差線性穩壓器)將AC/DC或鋰電池的輸入電壓轉換為5V_C，5V_C提供給按鍵、開機緩衝電路UlA和U1B，以及開關機使能電路U2A，電源上電之後D觸發器U2A1腳為高電平，2腳通過電阻R5對電容C3進行充電，從低電平跳變到高電平，因此在剛開始上電時D觸發器I腳置高電平，2腳置低電平，D觸發器完成置位輸出為低電平；當P0WER_SWITCH按下之後，由於5V_C通過按鍵加載到R3，此時R3和Cl組成開機延時去抖電路，通過R3對Cl進行充電，當達到一定的電壓值之後由開機緩衝電路UlA和UlB完成緩衝和整形，將脈衝上升沿輸入到D觸發器3腳，此時D觸發器輸出由低電平變為高電平使能電源模塊開機；上述各相關例的關機過程詳細說明如下:當系統開機之後，電源模塊的DC/DC輸出5V電壓加載到二極體D1，經過二極體加載到開機緩衝電路U1A，由UlA輸入到U1B，UlB輸出端維持高電平不變，因此無論開機按鍵處於按下或彈起均不影響開機使能電路。此時需要MCU通過檢測0FF_TEST管腳的電平變化，實現關機，主要過程是:當按鍵彈起時0FF_TEST管腳電平為5V通過R3和R2進行分壓，由於R3>10*R2，因此0FF_TEST管腳為低電平，當按鍵按下時5V_C直接加載到Rl的一端，此時0FF_TEST腳為高電平，單片機I/O 口檢測到高電平之後，通過軟體設定的延遲時間之後拉低S0FT_0FF管腳，由於C4>2*C1，此時通過R5和C3對C4進行充電，在U2A的4腳從低電平變化為高電平，促使D觸發器U2A進行置位，置位之後EN輸出為低電平實現關機。MCU軟體流程圖如圖3所示，上電後初始化外圍設備，然後檢測0FF_TEST管腳是否為高電平，否則繼續檢測，是則延時後拉低S0FT_0FF管腳，實現關機。本發明多參數監護儀待機時系統電能消耗的元器件有U1A、U1B、U2A、R5和R6，系統中U1A、U1B、U2A採用了耗能極低的低功耗器件，R5和R6採用了高阻值的電阻，可將待機電流限制在50 μ A以內，大大地節省了電源的損耗。採用軟體延時的關機方式，延時時間可以通過軟體設置，大大的提高了系統的可靠性和設計靈活性。本發明針對現有多參數監護儀開關機電路存在的問題，提出了一種由硬體控制開機、軟體控制關機的開關機電路，適用於多參數監護儀等儀器、設備但不限於監護儀；例如，本發明主要由開機按鍵、開機延時電路、關機檢測電路、開機電平鎖定電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、單片機控制電路及控制軟體組成。該開關機電路具有簡單、穩定、耗能低、設計靈活等優點。這樣，本發明採用硬體控制電路進行開機，開機電路採用一些低功耗的IC和電阻電容組成，在待機狀態下具有極低的電源損耗，經試製樣機實測在待機狀態下電流只有50 μ A以下，採用硬體控制系統進行開關機設計簡單、穩定可靠、耗能低；關機電路採用軟體控制，由MCU (微處理器)檢測關機鍵是否按下，關鍵按鍵按下後，通過MCU實現系統的延時關機，使多參數監護儀可存儲用戶的配置數據，避免了重要數據的丟失以及文件系統的損壞，增加了開關機電路的靈活性和可靠性。本發明採用硬體控制電路進行開機，開機電路採用一些低功耗的IC和電阻電容組成，在待機狀態下具有極低的電源損耗，經試驗實測只有50 μ A以下，採用硬體控制系統進行開關機設計簡單靈活、穩定可靠、耗能低；關機電路採用軟體控制，由MCU檢測關機鍵是否按下，關機按鍵按下後，通過MCU實現系統的延時關機，使多參數監護儀可存儲用戶的配置數據，避免了重要數據的丟失以及文件系統的損壞，增加了開關機電路的靈活性和可靠性。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制；並且，上面列出的各個技術特徵，其相互組合所能夠形成各個實施方案，應被視為屬於本發明說明書記載的範圍。對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發 明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.開關機電路，其特徵在於，包括開機按鍵、開機延時電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、電源電路、開機電平鎖定電路、關機檢測電路以及單片機控制電路； 所述開機按鍵、所述開機延時電路、所述開機緩衝電路、所述開關機使能電路順序連接； 所述開關機使能電路與所述電源電路相互連接； 所述電源電路、所述開機電平鎖定電路、所述開機延時電路順序連接； 所述電源電路還與所述開機緩衝電路連接； 並且，所述關機檢測電路、所述單片機控制電路、所述開關機使能電路順序連接。
2.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，所述單片機控制電路設置去抖判斷模塊，用於判斷所述關機按鍵是否被按下。
3.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，所述單片機控制電路設置延時關機模塊，用於在預設置時間後，控制所述關機使能電路實現關機。
4.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，還包括與所述關機檢測電路連接的關機按鍵。
5.根據權利要求4所述開關機電路，其特徵在於，所述開機按鍵與所述關機按鍵一體 設置。
6.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，所述開機電平鎖定電路為一高速開關~■極管。
7.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，所述開機延時電路包括串聯的RC電路。
8.根據權利要求1所述開關機電路，其特徵在於，所述開機緩衝電路為反向緩衝電路。
9.根據權利要求1至8任一所述開關機電路，其特徵在於，其包括以下電路: 開機按鍵一端連接常5V電源，另一端分別連接第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的一端; 第一電阻Rl的另一端連接微處理器的關機按鍵按下檢測管腳OFF_TEST ； 第一二極體Dl的正極連接5V電源，負極連接第三電阻R3的另一端； 第三電阻R3的另一端還分別連接第一電容Cl的正極、第四電阻R4的一端、74HC14晶片的I腳； 第二電阻R2的另一端、第四電阻R4的另一端、第一電容Cl的負極共地連接； 74HC14晶片的2腳連接3腳； 74HC14晶片的7腳、74HC74晶片的7腳分別接地； 74HC14晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地； 74HC14晶片的4腳連接74HC74晶片的3腳； 74HC74晶片的I腳通過第六電阻R6連接常5V電源； 74HC74晶片的2腳連接6腳作為使能輸出管腳，用於產生低電平到高電平的翻轉，實現系統開機； 74HC74晶片的4腳通過第五電阻R5連接常5V電源、並且通過第三電容C3接地、以及通過第四電容C4連接微處理器的軟體關機管腳； 74HC74晶片的14腳接常5V電源，並通過第二電容C2接地。
10.根據權利要求9所述開關機電路，其特徵在於，Rl為100K Ω、R2為8.2ΚΩ、R3為47K Ω、R4 為 100K Ω、R5 為 200K Ω、R6 為 200K Ω , Cl 為 10 μ F、C2 為 0.1 μ F、C3 為 I μ F、C4 為 2.2 μ F、C5 為 0.1 μ F，Dl 為 1Ν4148。
全文摘要
本發明涉及一種開關機電路，其包括開機按鍵、開機延時電路、開機緩衝電路、開關機使能電路、電源電路、開機電平鎖定電路、關機檢測電路以及單片機控制電路；所述開機按鍵、所述開機延時電路、所述開機緩衝電路、所述開關機使能電路順序連接；所述開關機使能電路與所述電源電路相互連接；所述電源電路、所述開機電平鎖定電路、所述開機延時電路順序連接；所述電源電路還與所述開機緩衝電路連接；並且，所述關機檢測電路、所述單片機控制電路、所述開關機使能電路順序連接。上述開關機電路適用於多參數監護儀，通過硬體開機、軟體關機，增加了系統的穩定性，具有簡單、穩定、待機電流小、耗能低、設計靈活等優點，極大增強了用戶的使用效果。
文檔編號G05B19/042GK103226337SQ20131016067
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者尹鵬, 李爾松, 鄒海濤 申請人:深圳市科曼醫療設備有限公司