本实用新型属于计量信号检测领域，特别涉及带有自诊断功能的开关信号检测电路。
背景技术：
随着时代的发展和科学技术的进步，智能化仪表得到普及。开关量检测技术因具有简单、可靠、成本低等优点，在智能化仪表中得到广泛应用。如按键触发，阀门到位，流量计输出的计量脉冲信号等。在上述应用中，检测系统会先通过外部接口接收开关量信号，经降压或滤波等过程后，再通过内部接口将信号传递给控制器，进行最终的分析和处理。
由于智能仪表的使用环境复杂且基数庞大，因此其接口不可避免的会发生故障。例如：当内外接口短路或者内部接口开路并受到干扰时，会产生功耗大问题，并且只有在电池电量耗完时，才能识别出来，造成能量的浪费；当外部接口与信号源之间的连接信号线发生断线时，在现有技术中是无法通过其接口状态来识别的，只能在发现不计数后，进行排查和维修。这样容易造成企业与用户、服务提供商与消费者之间的经济纠纷。
因此，非常有必要在智能仪表中增加自诊断功能，确保当发生故障时，能够及时检测出故障原因并进行相应处理，以便不影响其它功能模块的正常运行。在总结了现有技术中开关量检测方法的不足，本文以工业物联网智能燃气表为例，设计了低功耗且能够及时检测出内外接口故障的，一种带有自诊断功能的开关量检测系统，有效的解决了上述的实际问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提供了中断与查询检测法对开关信号进行检测，从而降低检测功耗的带有自诊断功能的开关信号检测电路。
为了达到上述技术目的，一方面本实用新型提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，所述开关信号检测电路，包括：
电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。
可选的，在所述开关信号检测电路的开关信号输入接口上连接有信号线断线检测电路；
在所述信号线断线检测电路的输出端连接有开关检测电路，在所述信号线断线检测电路的输出端连接有
无源信号输出电路或
有源信号输出电路、或
无源信号输出电路以及有源信号输出电路；
其中，在信号线断线检测电路的输出端与有源信号输出电路之间还连接有信号转换电路。
可选的，在所述信号线断线检测电路中，设有三极管Q1，在三极管Q1的基极连接有发出控制信号的第一控制端，在控制端与基极之间设有电阻R4，在三极管Q1的集电极处连接有电阻R3，三极管Q1的发射极接地。
可选的，在所述开关信号检测电路中，还设有源信号转换电路，包括：
包括有源输出电路，包括MOS管Q3和三极管Q4，MOS管Q3的栅极与三极管Q4的集电极相连，MOS管Q3的漏极经二极管D2连接信号转换电路；
在三极管Q4的集电极与MOS管Q3的源极之间设有电阻R7，三极管Q4 的基极经电阻R8连接有第二控制端。
可选的，所述有源信号电路中还包括与有源输出电路连接的有源信号转换电路，包括：
MOS管Q2，MOS管Q2的漏极连接开关信号输入接口，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极连接有电阻R5，在电阻R5远离MOS管Q2的一端经电阻R6接地，电阻R6远离接地端的另一端连接信号输出电路。
可选的，在所述在开关检测电路的输入接口与信号线断线检测电路的输出端之间还设有电压保护电路，电压保护电路的输出端作为外部接口。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
1、通过开关量信号检测电路，开关量检测软件算法，自诊断软件算法(信号线断线检测和内部接口开路检测)，无线通信功能的相互配合，使产品在使用过程中，可自动监测开关状态和接口状态，包括：当与外部接口连接的输入信号线断线或与内部接口连接的控制器引脚脱焊等，在出现异常时可及时监测出来做好处理，并通过远程报警通知相关人员。
2、可通过中断或查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过控制电路的供电电源自动切换为定时间歇供电方式，并配合查询检测法，避免产生功耗，影响产品电源使用寿命。
4、实现对有源或无源输入信号的兼容。通过开关信号检测电路和有源到无源信号转换电路的设计，再配合开关检测软件算法，实现了无源或有源信号输入，电压不同的有源信号输入，常开和常闭输入信号的兼容，单一或多种输入信号的混合。
5、通过检测电路电源可控，当产品经长期使用后，可降低元器件由于器件老化而出现故障的概率。另外，当电路出现故障时，可将供电电源断开，保护产品中的电路不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的带有自诊断功能的开关信号检测电路的结构示意图；
图2是本实用新型提供的无源开关信号检测电路的结构示意图；
图3是本实用新型提供的有源信号转换电路的结构示意图；
图4是本实用新型提供的外部接口信号线断线检测电路的结构示意图；
图5是本实用新型提供的电压保护电路的结构示意图；
图6是本实用新型提供的内部接口开路检测的流程示意图；
图7是本实用新型提供的内部接口开路检测的替换方案流程示意图；
图8是本实用新型提供的信号线断线检测方法的流程示意图；
图9是本实用新型提供的基于开关信号检测电路的系统框图。
具体实施方式
为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。
实施例一
一方面本实用新型提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，如图1所示，所述开关信号检测电路的具体结构为电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻 R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2 之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻 R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。
在实施中，开关检测电路POW_CTR与控制器引脚连接，SW_IO与控制器另一个引脚连接。R1作为上拉电阻，当按键未被按下时，使SW_IO引脚拉置高电平的确定状态。电阻R2作为保护电阻和采样电阻。在无源开关信号检测电路中，作为保护电阻，当SW_IO引脚输出高电平同时按键被按下与GND导通时，防止SW_IO与GND短路。采样电阻功能是用来检测电路故障，即断线时使用。
R1电阻阻值可选择100k作为优选，选型原则：
(1)当按键未被按下时，根据控制器数据手册(数据手册不同，电压不同)，在本控制器中，高电平判别电压门限为：SW_IO引脚电压高于0.7倍的 POW_CTR高电平电压。例如POW_CTR高电平电压为3V时，SW_IO引脚电压为大于2.1V。
(2)当按键被按下时，产生的电流越低越好。控制器引脚的低电平判断可根据控制器数据手册设计，在本控制器中，低电平判别电压门限为：SW_IO引脚的电压低于0.3倍的POW_CTR高电平电压。例如：POW_CTR电压为3V，串连100k电阻，最大产生电流为
I0＝30uA。SW_IO引脚电压低于0.9V。
R2电阻选择100Ω作为优选，当按键未按下时，R2电阻不起作用。当按键被按下时，R1与R2电阻串联，并形成分压电路，分压后的电压要遵循SW_IO 的采样原则。
例如：当按键被按下后，SW_IO引脚电压小于0.9V，则计算公式：
→POW_CTR×R2/(R1+R2)<0.9V
→R2<42k
C1滤波电容容值选型：C1滤波电容范围可以在(0.01nF～1uF)之间。本实用新型为了兼容断线检测功能，采用0.1nF无极性陶瓷电容作为优选。
基于前文中提出的开关信号检测电路，可以对无源信号以及有源信号进行检测。无源信号是指可以输出低电平和悬空状态的开关量信号，可以采用按键，干簧管，继电器等开关器件或同类器件。本实用新型实施例优选按键作为模拟无源开关量输入信号源。有源信号是指可以输出低电平和高电平状态或者输出悬空和高电平状态的开关量信号，可以采用具有开关量信号的设备或仪器作为输入信号源，例如：气体流量计输出的开关量信号。
可以单独以无源信号输出电路或有源信号输出电路作为开关信号输入，也可以共同作为开关信号输入。以无源开关信号作为输入信号时，可不选用有源信号转换电路和有源信号输出电路。当以有源开关信号作为输入信号时，需要将有源输出接口连接到信号转换电路的Vin，将信号转换后，再连接到信号总线 OUT，接入到开关检测电路的外部接口。
图2中提出了无源开关信号检测电路，包括开关检测电路和无源信号输出电路，用于对无源信号进行检测。开关检测电路POW_CTR与控制器引脚连接， SW_IO与控制器另一个引脚连接。R1作为上拉电阻，当按键未被按下时，使 SW_IO引脚拉置高电平的确定状态。
电阻R2作为保护电阻和采样电阻。在无源开关信号检测电路中，作为保护电阻，当SW_IO引脚输出高电平同时按键被按下与GND导通时，防止SW_IO 与GND短路。采样电阻功能是用来检测电路故障，即断线时使用。采样电阻功能在下文中叙述。
电容C1为开关检测电路中开关信号采样端的滤波电容，作用是按键被按下后，在电阻R2与GND导通瞬间，滤除按键机械抖动干扰信号，使控制器不会产生误判。根据开关信号检测电路中开关S1的类型不同，分别对开关信号检测电路的检测原理进行描述。
按键使用常开类型，在电路正常工作时
①当按键未被按下时，控制器将POW_CTR引脚配置输出状态，并输出为高电平。控制器将SW_IO引脚配置为输入状态，SW_IO引脚通过上拉电阻R1 可检测到当前状态为高电平。由于POW_CTR和SW_IO引脚电平状态相同，无法构成放电回路，因此，没有电流产生。此时控制器可以采用查询方式或中断方式检测按键S1是否被按下。
②当按键S1被按下时，电阻R2通过按键连接端被拉置GND，POW_CTR 引脚，R1，R2，GND串连构成回路。且R1与R2串连分压后，将分压后的低电平电压信号传到SW_IO引脚。控制器通过SW_IO引脚检测到有低电平信号，判断按键被按下。
当检测到按键被按下后，在执行操作前，先将POW_CTR引脚电平由高电平配置为低电平，目的是节省由于按键按下导通到GND产生的功耗。再执行按键对应的操作。执行完成后，启用定时器，定时器时间Tf1(Tf1可根据实际情况调整)。当定时时间Tf1到后，停止定时器。POW_CTR引脚输出高电平，再用SW_IO引脚对按键的输入信号进行检测，如果检测到SW_IO引脚电平仍为低电平，无变化，再将POW_CTR引脚置低，并重新启动定时器，直到SW_IO 引脚检测按键输入信号重新变为高电平。本次按键操作结束。
如果按键经n次检测，检测次数超过门限值Cn后，SW_IO引脚一直检测到当前按键输入信号仍处于低电平状态，则进行声光报警，液晶显示错误代码，并通过远程通信的方式，将报警信息传到后台服务器，供技术人员处理。
在上述检测过程中，按键检测电路先是采用中断或查询方式均可，如检测到按键被按下后，则采用间歇性工作方式，周期性检测按键是否被释放，恢复到开路状态。达到节省功耗的目的。如果出现按键短路故障，全部控制引脚输出低电平，将电路供电电源断开，并进行报警。
相对的，如果按键使用常闭类型，该开关信号检测电路的工作流程为：
①控制器将POW_CTR引脚配置输出状态，并输出为低电平。控制器将 SW_IO引脚配置为输入状态，R2作为下拉电阻，通过按键连接端被拉置GND。 SW_IO引脚检测到当前状态为低电平。
②控制器采用定时查询方式检测按键S1是否被按下。当定时(T1)时间到时(T1可根据实际应用调整)，将POW_CTR引脚输出高电平，R1作为上拉电阻，与R2进行分压。等待时间(T2)电容C1充电后，由SW_IO引脚进行电压采样。判断SW_IO引脚电平是否变为高电平。如果检测到SW_IO引脚换为高电平，则可判断按键被按下。否则按键未被接下。检测完成后，再次 POW_CTR引脚输出低电平，等待定时时间到进行循环检测。定时时间需要考虑到电容C1的充放电时间，当POW_CTR输出为高电平时，需等待时间T2，C1 进行充电，等电压稳定后，进行检测。当POW_CTR输出为低电平时，需等待时间T2，C1进行放电，等电压稳定后，进行检测。
采用定时间歇供电与查询检测方式相配合的目的是节省由于按键为常闭状态，当POW_CTR为高电平时产生的功耗。
这里的等待时间T2属于本领域公知常识，此处不再赘述。
基于上述内容，本实施例提出的开关信号检测电路，在针对开关信号进行诊断的解决方案为：
通过开关信号检测电路和有源到无源信号转换电路的设计，再配合开关检测软件算法，实现了无源和有源输入信号，电压不同的有源输入信号，常开和常闭输入信号的兼容，单一或多种输入信号的混合。当产品经长期使用后，可降低元器件由于器件老化而出现故障的概率。另外，当电路由于故障出现异常时，可将供电电源断开，以保护产品中的电路不受影响。通过对电源供电控制，当定时时间未到或系统不工作时，可以将检测电路供电电源断开，检测电路不工作。可延长产品的使用寿命。
另外该开关信号检测电路采用模块化设计，可根据实际应用需求进行组合和拆分。不但能够解决背景技术中存在的问题，而且系统可自诊断电路内部或外部接口是否发生故障。当电路不需要电压保护功能时，可将开关信号检测接口直接作为外部接口连接到信号总线OUT上。不选用电压保护电路。当电路不需要断线检测功能时，可不选用信号线断线检测电路。
当电路以无源信号作为输入信号时，可不选用有源到无源信号转换电路和有源信号输出电路。另外还可以单独以无源信号输出电路或有源信号输出电路作为开关信号输入。也可以共同作为开关信号输入，可将有源信号先连接信号转换电路上的Vin，将信号转换后，再连接到信号总线OUT上，接入外部接口。
可选的，在所述开关信号检测电路中，还设有源信号转换电路，包括：
包括有源输出电路，包括MOS管Q3和三极管Q4，MOS管Q3的栅极与三极管Q4的集电极相连，MOS管Q3的漏极经二极管D2连接信号转换电路；
在三极管Q4的集电极与MOS管Q3的源极之间设有电阻R7，三极管Q4 的基极经电阻R8连接有第二控制端。
所述有源信号电路中还包括与有源输出电路连接的有源信号转换电路，包括：
MOS管Q2，MOS管Q2的漏极连接输入端，MOS管Q2的源极接地，MOS 管的栅极连接有电阻R5，在电阻R5远离MOS管Q2的一端经电阻R6接地，电阻R6远离接地端的另一端连接信号输出电路。
在实施中，有源信号转换电路的结构如图3所示，是当输入信号是有源信号时，需要借助有源信号转换电路将有源信号转换为无源信号。本实用新型实施例中采用MOS管信号转换电路作为优选，在使用MOS管Q2的前提下，该信号转换电路的工作原理为：
当VIN信号输出为高电平时，MOS管Q2导通，VOUT输出低电平。当VIN 信号输出为低电平或悬空时，MOS管Q2截止，OUT无信号输出。
在信号转换电路中，MOS管Q2可以使用MOS管或者三极管Q2’相互替换。当VIN处于悬空状态无信号输出时，MOS管Q2的栅极处于悬空状态，MOS 管栅极悬空易导致积累的静电无处泄放，有击穿的隐患。下拉电阻R6，起放电作用。
电阻R5阻值选择范围可以在0.1k～510k之间，本实施例中电阻R5采用10k Ω作为优选。电阻R6阻值选择范围可以在0.1k～1.5M之间，本实施例中电阻 R6采用470kΩ作为优选。
可选的，在所述开关信号检测电路的输入端上连接有信号线断线检测电路；
在所述信号线断线检测电路的输出端连接有开关检测电路，在所述信号线断线检测电路的输出端连接有
无源信号输出电路或
有源信号输出电路、或
无源信号输出电路以及有源信号输出电路；
其中，在信号线断线检测电路的输出端与有源信号输出电路之间还连接有信号转换电路。
在实施中，为了实现前文中提出的对开关信号进行检测的步骤，信号线断线检测电路的具体结构设有三极管Q1，在三极管Q1的基极连接有发出控制信号的第一控制端，在控制端与基极之间设有电阻R4，在三极管Q1的集电极处连接有电阻R3，三极管Q1的发射极接地。基于该信号线断线检测电路的断线检测方法在后一实施例中体现。
可选的，在所述在开关检测电路的开关信号输入端与信号线断线检测电路的输出端之间还设有电压保护电路，电压保护电路的输出端作为外部接口。
在实施中，如图5所示，电阻R2与输入信号电路之间，还可以串联保护二极管D1。其作用一是当输入信号异常时，保护二极管D1反向截止，进而保护开关检测电路不会因外部接口发生短路或外部输入信号电压过高等异常而被烧毁。
电压保护二极管D1的工作原理：当输入信号的电压为低电平时，保护二极管D1处于导通状态，输入信号是高电平或悬空时，保护二极管D1处于截止状态，开关电路通过外部接口可对输入信号进行检测。
本实用新型提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，包括电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO 引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。通过中断或查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过控制电路的供电电源自动切换为定时间歇供电方式并配合查询检测法，避免产生额外功耗，影响产品电源使用寿命。
实施例二
另一方面，本实用新型实施例还包括应用于所述开关信号检测电路的开关信号检测方法，如图6所示，所述开关信号检测方法包括内部接口开路检测的步骤，具体为：
21、将开关检测电路中的SW_IO引脚置为输出状态，POW_CTR引脚置为输入状态；
22、令SW_IO引脚先输出高电平，后输出低电平，通过POW_CTR引脚对 SW_IO引脚输出的电平信号进行检测；
23、如果SW_IO引脚先输出高电平，后输出低电平，则POW_CTR先检测到高电平，再检测到低电平，可说明SW_IO引脚、POW_CTR引脚均正常；
24、如果未检测到电平变化，则说明内部接口出现故障。
或者，步骤22中的内容还可以为令SW_IO引脚先输出低电平，后输出高电平，通过POW_CTR引脚对SW_IO引脚输出的电平信号进行检测。
根据步骤22的替换内容，步骤23对应的还可以为如果SW_IO引脚先输出低电平，后输出高电平，则POW_CTR先检测到低电平，再检测到高电平，可说明SW_IO引脚、POW_CTR引脚均正常。
针对步骤22、23可替换的内容，该开关信号检测方法流程图如图7所示。
在实施中，R2电阻的保护作用：如果无R2电阻，当SW_IO引脚输出高电平时，正好按键S1处于被按下的状态，就会造成SW_IO引脚通过按键S1与 GND短路。增加R2电阻，当SW_IO引脚输出高电平，并且按键S1被按下时，由于电阻R2起到了限流作用，就不会造成短路，不影响电平信号检测。检测完成后，再次将POW_CTR按键配置为输出高电平，将SW_IO引脚配置为输入状态。进行正常的开关信号检测。
通过中断或查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过自动切换检测电路的供电电源，避免产生功耗，影响产品电源使用寿命。
实施例三
另一方面，本实用新型实施例还包括应用于所述开关信号检测电路的开关信号检测方法，所述开关信号检测电路，还包括信号线断线检测方法，如图8 所示，具体为：
31、无源信号输入接口按键S1未被触发或有源信号输入接口CTR2输出低电平，MOS管Q2处于截止状态时，输入信号处于悬空状态。
32、采用定时检测模式，定时时间Tf3，当定时时间未到时，CTR1引脚输出为低电平，三极管Q1截止，采样电阻R3处于悬空状态，无电流回路，诊断电路不工作时，不产生电流消耗。
可选的，所述当定时时间Tf3到时，信号线断线检测电路工作，包括：
在开关未被触发时，即外部接口处于悬空状态，将POW_CTR引脚配置为输入状态，CTR1引脚输出高电平，SW_IO引脚采用复用单片机AD功能，即模拟到数字转换功能；
采样电阻接入/断开控制线CTR1输出高电平，将采样电阻接入信号总线，上拉电阻R1与保护电阻R2、电压保护二极管D1、采样电阻R3串连并分压，并通过三极管Q1连接到GND构成电流回路，SW_IO引脚对采样电阻进行AD 电压采样；
如果采样电压低于门限值Vt，判断信号线连通正常；如果采样电压高于门限值Vt，可判断为断线状态；Vt范围为0～0.62V作为优选，Vt门限值根据实际采样电压获取；
采样完成后，采样电阻接入/断开控制线CTR1输出低电平，另外两个引脚恢复到开关信号检测工作状态。
在实施中，在开关未被触发时，即处于悬空状态，可将POW_CTR引脚配置为输入状态，CTR1引脚输出高电平，SW_IO引脚采用复用单片机自带ADC (模拟到数字转换)功能。采样电阻接入/断开控制线CTR1输出高电平，将采样电阻接入信号总线。上拉电阻R1与保护电阻R2、电压保护二极管D1、采样电阻R3串连并分压，并通过三极管Q1连接到GND构成电流回路，此时SW_IO 引脚对采样电阻进行AD电压采样，如果采样电压为0V，则可判断信号线连通正常，如果采样电压为非0V，可判断为断线状态。采样完成后，采样电阻接入 /断开控制线CTR1输出低电平，另外两个引脚恢复到开关信号检测工作状态。
可选的，所述当定时时间Tf3到时，信号线断线检测电路工作，包括：
POW_CTR引脚输出为高电平，SW_IO引脚采用复用为AD功能，即模拟到数字转换功能，采样电阻接入/断开控制线CTR1输出高电平，将采样电阻接入信号总线；
上拉电阻R1与保护电阻R2、电压保护二极管D1、采样电阻R3串连并分压，并通过三极管Q1连接到GND构成电流回路，此时SW_IO引脚进行AD采样，根据采样结果结合公式1，2，3进行判断；
当无信号，外部接口悬空时，
V3＝V1×(R2+R3)/(R1+R2+R3)+V2，公式1；
当有信号，外部接口为低电平时，V3＝V1×R2/(R1+R2)+V2，公式 2；
当断线状态时，V3＝V1，公式3；
在上述ADC采样电压计算公式中，设电压V1为POW_CTR引脚电压，V 2为保护二极管工作电压，V3为SW_IO引脚AD采样电压。
在实施中，POW_CTR引脚输出为高电平，SW_IO引脚采用复用为ADC(模拟到数字转换)功能。采样电阻接入/断开控制线CTR1输出高电平，将采样电阻接入信号总线。上拉电阻R1与保护电阻R2、电压保护二极管D1、采样电阻 R3串连并分压，并通过三极管Q1连接到GND构成电流回路，此时SW_IO引脚进行AD采样。采样结果对照下文公式1，2，3进行判断。
当输入信号异常时(例如：正负极接反，短路等)，由于CTR1引脚供电电源与输入信号的供电电源不相同，因此，诊断电路处于非工作状态，将不会受到影响。
ADC采样电压计算公式
设POW_CTR电压为V1，保护二极管工作电压为V2，SW_IO引脚AD采样电压为V3，则计算公式为：
①无信号，接口悬空
V3＝V1×(R2+R3)/(R1+R2+R3)+V2(公式1)
②有信号，低电平
V3＝V1×R2/(R1+R2)+V2(公式2)
③断线状态
V3＝V1(公式3)
R1，R2，R3和R4电阻选型：
本实用新型R1电阻选择100k，R2电阻选择1k，R3电阻选择100k，R4电阻选择100k作为优选。
V1电压采用3V，保护二极管采用肖特基二极管，额定工作电压为0.3V。
①无信号，接口悬空或高电平状态，带入公式1，求得采样电压V3：
V3＝V1×(R2+R3)/(R1+R2+R3)+V2
＝1.8V
②有信号，低电平，带入公式2，求得采样电压V3：
V3＝V1×R2/(R1+R2)+V2
＝0.33V
③断线状态，带入公式3，求得采样电压V3：
V3＝V1＝3V
需要注意的是，断线检测POW_CTR高电平保护时间T3说明：
T3的定时时间范围可以在20us～1s之间选择。本实用新型采用200us作为优选。
T3的定时时间和R1阻值、C1容值的选型相关，以区分开关短路，开路，断线三种状态，可通过测试得出。
如果R1阻值和C1容值选择值较大，则C1需要较长的充电时间，才能使电压达到稳定，会造成断线检测时，POW_CTR高电平保持时间T3长，周期性线检测检测时的平均电流大。
如果R1阻值和C1容值选择较小时，C1的充电时间较短路，但在开关短路时，则生产生较大的短路电流。如果T3时间短，会导致电容C1充电时间较短，此时进行AD采样，就会造成检测到C1上的电压较低，则无法区分按键在处于触状态或断线状态下的电压。
基于前文提出的开关信号检测电路以及多种检测方法，本实用新型实施例还提出了如图9所示的基于开关信号检测电路的系统框图。
外部输入信号组件中包括断线检测模块(即为前述实施例中的断线检测电路)，以及连接在断线检测模块上用于生成开关信号的无源开关信号和有源开关信号，由于有源开关信号不能直接输出断线检测模块，因此在有源开关信号输出端还设有信号转换模块(即为前述实施例中的信号转换电路)。
外部输入信号组件经控制信号线连接至单片机，通过检测信号线经外部接口连接电压保护电路，电压保护电路与开关检测电路(即开关信号检测电路) 相连。开关检测电路与单片机之间通过内部接口连接，以便实现供电控制和信息采集。单片机还连接有声光报警电路、液晶显示电路和无线通信电路，以便实现检测到断线后的报警以及及时告知控制端等操作。
本实用新型提供了无源信号输入接口按键S1未被触发或有源信号输入接口 CTR2输出低电平，MOS管Q2处于截止状态时，输入信号处于悬空状态。采用定时检测模式，定时时间Tf3，当定时时间未到时，CTR1引脚输出为低电平，三极管Q1截止，采样电阻R3处于悬空状态，无电流回路，断线检测电路不工作时，不产生电流消耗。当定时时间Tf3到时，信号线断线检测电路工作。通过中断与查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过自动切换检测电路的供电电源，避免产生功耗，影响产品电源使用寿命。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本实用新型的实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。