一种双按键复用的硬启动备用电池供电系统及处理方法与流程

本发明涉及电测量技术领域，具体涉及一种双按键复用的硬启动备用电池供电系统及方法。

背景技术：

在电力集抄系统的应用中，为了使仪表在掉电后可以查询内部数据信息，用备用电池供电，常常先使仪表进入睡眠状态模式，采用按键中断的方式来唤醒，一方面其程序处理复杂，另一方面低功耗设计的睡眠状态模式依旧会消耗备用电池，使得备用电池过早的失效，故设计一种使用仪表的双按键同时按下来硬启动备用电池供电，使仪表的按键达到了复用的目的，当仪表掉电后处于完全掉电状态，不存在消耗电池供电电量的情况，延长了电池供电的使用时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种双按键复用的硬启动备用电池供电系统，延长电池供电的使用时间。

为了实现所述目的，本发明一种双按键复用的硬启动备用电池供电系统，用于仪表，包括双按键复用模块、供电控制模块和用于控制备用电池开启与关断的电源切换供电模块，所述双按键复用模块检测到仪表上的特定两个按键同时按压时，控制电源切换供电模块开启仪表备用电池，同时触发供电控制模块控制电源切换供电模块保持备用电池的开启状态；所述供电控制模块接收仪表的供电/掉电信号，若接收的供电/掉电信号为供电信号，则控制电源切换供电模块关断备用电池。

优选的，所述两个按键分别为仪表的上翻屏按键和下翻屏按键。采用仪表的上翻屏按键和下翻屏按键作为控制按钮，使用更为简便，且不易误触发。

优选的，所述双按键复用的硬启动备用电池供电系统还包括处理器，所述两个按键的输出端与处理器的输入管脚连接，所述供电/掉电信号的输出端与处理器的中断口相连，所述处理器的输出端与供电控制模块相连接。处理器可以根据两个按键的输出情况和供电/掉电信号的输出情况，控制供电控制模块实现对备用电池的的开启或关断控制。

进一步的，所述双按键复用的硬启动备用电池供电系统还包括用于检测备用电池电压的电池电压检测模块，所述电池电压检测模块与处理器的输入管脚相连，将检测到的电压信息发送给处理器。处理器可以根据对备用电池欠压情况控制备用电池的开启或关断，当备用电池欠电时可以关断备用电池，进而保护电池和仪表，提高安全性。

优选的，所述双按键复用模块包括电源电压VDD、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R9、三极管Q1、三极管Q2、二极管D3和二极管D4，仪表上的两个按键分别为第一按键和第二按键，所述电阻R2一端与高电平连接，所述电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极与电源切换供电模块相连；电源电压VDD、电阻R5、二极管D3、电阻R8依次串联后与三极管Q1的基极相连，电源电压VDD、电阻R5、二极管D3、第一按键依次串联后接地，电源电压VDD、电阻R6、二极管D4、电阻R9、依次串联后与三极管Q2的基极相连，电源电压VDD、电阻R6、二极管D4、第二按键依次串联后接地。所述高电平可以为备用电池的正级；当同时按下第一按键和第二按键时，电阻R8和电阻R9处的电压均为低电压，三极管Q1的发射级和集电极导通、三极管Q2的发射级和集电极导通；此时，三极管Q2的集电极为高电压，当高电压为高电压时，备用电池为开启状态；二极管D3和二极管D4的设置可以防止反向击穿，提高安全性。

优选的，所述双按键复用模块还包括电容C2、电容C3，所述电容C2与电阻R5串联、且与二极管D3和第一按键并联，所述电容C3与电阻R6串联、且与二极管D4和第二按键并联，所述处理器的其中一输入管脚连接在电阻R5与电容C2之间、且与二极管D3和第一按键并联，所述处理器的另一输入管脚连接在电阻R6与电容C3之间、且与二极管D4和第二按键并联。可以保护第一按键和第二按键，并保证处理器的其中一输入管脚可以有效接收到第一按键的按下信号，另一输入管脚可以有效接收到第二按键的按下信号。

优选的，所述电池电压检测模块包括依次串联的备用电池、电阻R1和电阻R4，所述备用电池负极接地，所述备用电池正级与双按键复用模块相连和电源切换供电模块相连。可以检测备用电池时的电压，以便判断备用电池是否欠压。

优选的，所述供电控制模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R13、二极管D5和三极管Q4，仪表的供电/掉电信号输出端与电阻R13串联后与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接地，所述处理器的一输出管脚依次串联电阻R10、二极管D5和电阻R11后与电源切换供电模块相连，所述三极管Q4的集电极连接在电阻R10与二极管D5之间。供电控制模块接收到仪表的供电/掉电信号后，三极管Q4导通，R11处的电压变为低电压，进而输出控制信号给电源切换供电模块。

优选的，所述电源切换供电模块包括电阻R3、电阻R7、电阻R12、三极管Q3、MOS管Q5、二极管D1、电容C1和电源供电输出接口，所述电阻R7一端与电阻R3一端及MOS管Q5的栅极相连，所述电阻R7另一端与三极管Q3的集电极相连，所述电阻R3的另一端与MOS管Q5的漏级相连后与备用电池正极相连，所述MOS管Q5的源级依次与二极管D1和电容C1串联后接地，所述电源供电输出接口设置在二极管D1之间电容C1，三极管Q3的发射级接地，所述电阻R12一端与三极管Q3的基极相连、另一端与三极管Q3的发射级相连，所述三极管Q3的基极与双按键复用模块和供电控制模块相连。二极管D1用来防止电流倒灌及保护MOS管Q5被反向电压击穿，电容C1用来滤波，电阻R7起到限流分压的作用；当双按键复用模块或供电控制模块发送高电平信号给三极管Q3的基极时，三极管Q3的集电极与发射级导通，进而MOS管Q5的漏级与源级导通，进而电源供电输出接口与备用电池导通，实现备用电池供电。

本发明还公开了一种双按键复用的硬启动备用电池供电处理方法，仪表的特定两个按键同时按下时，执行如下步骤：

步骤1：启动备用电池供电；

步骤2：输出信号保持备用电池开启；

步骤3：检测仪表的是否掉电，如果掉电，则执行步骤4，否则，执行步骤7；

步骤4：检测备用电池是否欠压，如果欠压，则执行步骤7，否则执行步骤5；

步骤5：开启定时并计时；

步骤6：判断计时时间是否到了，如果到了，执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤7：输出信号关闭备用电池；

步骤8：结束。

优选的，仪表的特定两个按键为上翻屏按键和下翻屏按键。采用仪表的上翻屏按键和下翻屏按键作为控制按钮，使用更为简便，且不易误触发。

通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：

采用本发明的系统中，双按键复用模块通过仪表的特定两个按钮同时按压控制备用电池启动，使得仪表双按键达到了复用的目的。

采用本发明的系统中，供电控制模块接收到供电信号后，发送控制信号给电源切换供电模块以控制电源切换供电模块关断备用电池，有效防止仪表在未掉电的情况下，因为误操作或其他原因引起的备用电池启动，提高备用电池的使用寿命。通过供电控制模块直接关断备用电池，无需处理器根据供电/掉电信号做额外的判断处理，简化了处理器的处理流程。

采用本发明的处理方法，可以通过仪表的特定两个按钮同时按压控制备用电池的开启，同时在仪表未掉电或备用电池欠压情况下关闭备用电池；在仪表掉电且备用电池未欠压情况下，备用电池只开启一段时间，降低备用电池的效果，提高备用电池的实用寿命。

附图说明

图1为本发明中系统的结构示意图；

图2为本发明中处理器的连接示意图；

图3为本发明中处理方法的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明一种双按键复用的硬启动备用电池供电系统，用于仪表，包括双按键复用模块1、供电控制模块3和用于控制备用电池开启与关断的电源切换供电模块4，双按键复用模块1检测到仪表上的特定两个按键同时按压时，控制电源切换供电模块4开启仪表备用电池，同时触发供电控制模块3控制电源切换供电模块4保持备用电池的开启状态；供电控制模块3接收仪表的供电/掉电信号，若接收的供电/掉电信号为供电信号，则控制电源切换供电模块4关断备用电池。双按键复用模块1通过仪表的特定两个按钮同时按压控制备用电池启动，使得仪表双按键达到了复用的目的，仪表的特定两个按钮可以根据需要选择具体仪表中在实用的某两个按钮，以仪表正常使用中不会同时按下为宜。供电控制模块3接收供电/掉电信号，若接收的供电/掉电信号为供电信号(即仪表未掉电)，则发送控制信号给电源切换供电模块4以控制电源切换供电模块4关断备用电池，有效防止仪表在未掉电的情况下，因为误操作或其他原因引起的备用电池启动，提高备用电池的使用寿命。

作为一种优选方案，两个按键分别为仪表的上翻屏按键和下翻屏按键。采用仪表的上翻屏按键和下翻屏按键作为控制按钮，使用更为简便，且不易误触发。

如图2和图1所示，双按键复用的硬启动备用电池供电系统还包括处理器，两个按键的输出端与处理器的输入管脚连接，供电/掉电信号的输出端NO_Power与处理器的中断口相连，处理器的输出端与供电控制模块3相连接。处理器接收到两个按键的同时按下的信息后，通过供电控制模块3控制电源切换供电模块4保持备用电池的开启状态，处理器进入掉电状态(处理器由备用电池供电的状态)；当处理器接收的供电/掉电信号为供电信号时，处理器进入上电状态(处理器由220v市电经过降压后供电的状态)；而供电控制模块3接收到仪表的供电/掉电信号为供电信号时，通过电路直接关断备用电池，无需处理器根据供电/掉电信号做额外的判断处理，简化了处理器的处理流程。

如图2和图1所示，双按键复用的硬启动备用电池供电系统还包括用于检测备用电池电压的电池电压检测模块，电池电压检测模块的电压检测输出接口V_Detect与处理器的输入管脚相连，将检测到的电压信息发送给处理器。处理器可以根据对备用电池欠压情况控制备用电池的开启或关断，当备用电池欠电时，关断备用电池，进而保护电池和仪表，提高安全性。

如图1所示，双按键复用模块1包括电源电压VDD、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R9、三极管Q1、三极管Q2、二极管D3和二极管D4，仪表上的两个按键分别为第一按键K1和第二按键K2，电阻R2一端与高电平连接(可直接连接备用电池的正级)，电阻R2另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极与电源切换供电模块4中三极管Q3的基极相连；电源电压VDD、电阻R5、二极管D3、电阻R8依次串联后与三极管Q1的基极相连，电源电压VDD、电阻R5、二极管D3、第一按键依次串联后接地，电源电压VDD、电阻R6、二极管D4、电阻R9、依次串联后与三极管Q2的基极相连，电源电压VDD、电阻R6、二极管D4、第二按键依次串联后接地。当同时按下第一按键和第二按键时，电阻R8和电阻R9处的电压均为低电压，三极管Q1的发射级和集电极导通、三极管Q2的发射级和集电极导通；此时，三极管Q2的集电极为高电压。当三极管Q2的集电极为高电压时，备用电池为开启状态；二极管D3和二极管D4的设置可以防止反向击穿，提高安全性。

如图1所示，双按键复用模块1还包括电容C2、电容C3，电容C2与电阻R5串联、且与二极管D3和第一按键并联，电容C3与电阻R6串联、且与二极管D4和第二按键并联，处理器的其中一输入管脚K_Up连接在电阻R5与电容C2之间、且与二极管D3和第一按键并联，处理器的另一输入管脚K_Down连接在电阻R6与电容C2之间、且与二极管D4和第二按键并联。这样的结构，可以保护第一按键和第二按键，并保证处理器的其中一输入管脚K_Up可以有效接收到第一按键的按下信号，另一输入管脚K_Down可以有效接收到第二按键的按下信号.二极管D3、二极管D4的设置可以保证处理器的两输入管脚K_Up和K_Down不会产生静电。

如图1所示，电池电压检测模块包括依次串联的备用电池、电阻R1和电阻R4，备用电池负极接地。可以检测备用电池的电压，以便判断备用电池是否欠压。电压检测输出接口V_Detect串联在电阻R1和电阻R4之间。

如图1所示，供电控制模块3包括电阻R10、电阻R11、电阻R13、二极管D5和三极管Q4，仪表的供电/掉电信号输出端与电阻R13串联后与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接地，处理器的一输出管脚依次串联电阻R10、二极管D5和电阻R11后与电源切换供电模块4三极管Q3的基极相连，三极管Q4的集电极连接在电阻R10与二极管D5之间。供电控制模块3接收到仪表的供电/掉电信号后，三极管Q4导通，R11处的电压变为低电压，进而输出控制信号给电源切换供电模块4以关断备用电池，即备用电池与VCC断开。

如图1所示，电源切换供电模块4包括电阻R3、电阻R7、电阻R12、三极管Q3、MOS管Q5、二极管D1、电容C1和电源供电输出接口VCC，电阻R7一端与电阻R3一端及MOS管Q5的栅极相连，电阻R7另一端与三极管Q3的集电极相连，电阻R3的另一端与MOS管Q5的漏级相连后与备用电池正极相连，MOS管Q5的源级依次与二极管D1和电容C1串联后接地，电源供电输出接口设置在二极管D1之间电容C1，三极管Q3的发射级接地，电阻R12一端与三极管Q3的基极相连、另一端与三极管Q3的发射级相连，三极管Q3的基极与双按键复用模块1和供电控制模块3(供电控制模块3中的电阻R11)相连。二极管D1用来防止电流倒灌及保护MOS管Q5被反向电压击穿，电容C1用来滤波，电阻R7起到限流分压的作用；当双按键复用模块1或供电控制模块3发送高电平信号给三极管Q3的基极时，三极管Q3的集电极与发射级导通，进而MOS管Q5的漏级与源级导通，进而电源供电输出接口与备用电池导通，实现备用电池供电。

如图3所示，本发明设计了一种双按键复用的硬启动备用电池供电处理方法，当仪表的特定两个按键K1、K2同时按下时，执行如下步骤：

步骤1：启动备用电池供电；

步骤2：输出信号保持备用电池开启；

步骤3：检测仪表是否掉电，如果掉电，则执行步骤4，否则，执行步骤7；

步骤4：检测备用电池是否欠压，如果欠压，则执行步骤7，否则执行步骤5；

步骤5：开启定时并计时；

步骤6：判断计时时间是否到了，如果到了，执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤7：输出信号以关闭备用电池；

步骤8：结束。

作为一种优选实施方式，步骤6中，判断计时时间是否到了之前，可以先处理其它事件；步骤3中，检测到仪表未掉电，可以先处理其他事件，再执行步骤7。

作为一种优选实施方式，仪表的特定两个按键为上翻屏按键和下翻屏按键。采用仪表的上翻屏按键和下翻屏按键作为控制按钮，使用更为简便，且不易误触发。

采用本发明的处理方法，可以通过仪表的特定两个按钮同时按压控制备用电池的开启，同时在仪表未掉电或备用电池欠压情况下关闭备用电池，在仪表掉电且备用电池未欠压情况下，备用电池只开启一段时间，降低备用电池的消耗，提高备用电池的使用寿命；在本发明中仪表未掉电时，可以通过供电控制模块直接控制备用电池关断，进而减少判断步骤。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。