一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的制作方法

本发明涉及单片机技术领域，具体为一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路。

背景技术：

通常电子秤采用铅酸电池供电，包括2节铅酸电池和1节铅酸电池；电子秤的显示板包含前显示板和后显示板，当采用数码管显示时，数码管驱动芯片在3.3v供电时，工作电流超过100ma；电子秤将铅酸电池的正极或负极输出连接到船形开关上，通过船形开关来打开或关闭电子秤，而电子秤使用的船形开关的接触电阻约为0.5ω，且随着开关次数的增加，接触电阻还会慢慢增大，甚至增大到1ω。图3为传统计价秤结构图，电子秤主板电源vdd由铅酸电池的正极输出经过一个船行开关a4后提供，升压电路电源vdc和单片机电源vmcu都由电子秤主板电源vdd提供，即都来自船形开关a4后。对于1节铅酸电池供电的电子秤，铅酸电池可使用电压范围为1.8v～2.3v，需要3.3v升压电路给数码管显示供电。当升压电路的输入电压为1.8v时，要产生3.3v电压和100ma电流的输出电源，即使不考虑升压电路的转换效率，升压电路的输入电流也需要3.3v*100ma/1.8v＝183.3ma，则船形开关上的压降为183.3ma*0.5ω＝91.7mv。这意味着当电池电压为1.917v时，经过船形开关后输入到电子秤主板的电压仅为1.8v。而低压单片机的供电电压不能低于1.8v(1)(2)(3)，通常为了保证产品的可靠性，还需留出一定的余量，而且还要考虑升压电路的转换效率，所以在电池电压为1.95v时，就要提示用户充电，大大减少了产品的工作时间。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路，解决了现有的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路，包括，设置在电子称内部的电子称主板、铅酸电池，所述电子称主板内置升压电路、单片机机构，所述铅酸电池电性连接电子称主板，所述升压电路电性连接单片机机构；所述电子称主板外部连接显示板、键盘、传感器；所述升压电路和单片机机构之间连接有第二pmos管；

所述升压电路包括上电复位电路、超低功耗时钟源、消抖滤波电路、沿触发识别电路、工作状态控制电路和输入输出管脚，所述上电复位电路电性连接工作状态控制电路、超低功耗时钟源、沿触发识别电路、消抖滤波电路；所述工作状态控制电路电性连接消抖滤波电路，所述超低功耗时钟源电性连接消抖滤波电路，所述沿触发识别电路电性连接工作状态控制电路和消抖滤波电路；

所述单片机机构包括单片机、沿触发电源管理电路，所述沿触发电源管理电路电性连接单片机，所述沿触发电源管理电路与单片机之间电性连接有第一pmos管；所述第一pmos管和第二pmos管的导通电阻典型值约0.11ω、压降为183.3ma*0.11ω＝18.3mv，且其导通电阻不会随工作时间而增大，大大减少了开关上的功率损耗。

优选的，所述显示板包括七段数码管，所述七段数码管为多个。

优选的，所述铅酸电池与单片机之间电性连接或者不连接船形开关。

优选的，所述键盘采用行列驱动方式，所述键盘包括24个轻触开关。

优选的，所述传感器采用单点式称重传感器。

优选的，所述单片机采用低压单片机为em88f758n单片机、ma82g5b单片机中的任意一种。

优选的，所述显示板采用bl1616芯片、ta6932芯片、tm1640芯片中的任意一种进行驱动，所述显示板包括前显示板和后显示板。

有益效果

本发明提供了一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路。具备以下有益效果:通过将电源管理电路集成到单片机，实现在电源负载较大的情况下，显著降低系统在电源开关上的功率损耗。采用本发明单片机实现的电子秤与现有电子秤相比较，特别是1节铅酸电池供电的电子秤，可以显著降低电源船形开关上的功率损耗，增加产品的工作时间；同时在强干扰情况导致单片机死机时，仍然可以通过采用关断电源的方式让单片机上电复位，降低产品售后返修率。

在应用环境不变的情况下，即通过船形开关来打开和关闭电子秤，可以将铅酸电池输出直接连接到电子秤主板上的外置pmos管，升压电路的输入电压由该外置pmos管提供；而船形开关作为输入信号连接到集成电源管理的单片机，电源管理电路识别船形开关闭合和断开的动作，并输出相应的控制信号去控制外置pmos管和内置pmos管的导通和断开，从而实现升压电路和单片机供电的断开和关闭，即实现电子秤的打开和关闭。并且由于外置pmos管的导通电阻典型值约0.11ω，外置pmos管上的压降为183.3ma*0.11ω＝18.3mv，功率损耗仅为原来的1/5；而内置pmos管的负载为单片机，通常工作电流不超过5ma，所以内置pmos管上的功率损耗相比外置pmos管可以忽略；所以采用本发明单片机的电子秤，大大增加了产品的工作时间。

附图说明

图1为本发明的一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的升压电路结构示意图；

图2为本发明的一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的单片机的示意图；

图3为背景技术的计价秤结构图；

图4为本发明一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的实施例自锁开关的电子秤结构图；

图5为本发明一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的实施例非自锁开关的电子秤结构图；

图6为本发明一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的的显示板原理图；

图7为本发明一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路的24键键盘原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种降低低压单片机电源开关损耗的电源管理电路，包括，设置在电子称内部的电子称主板、铅酸电池，所述电子称主板内置升压电路、单片机机构，所述铅酸电池电性连接电子称主板，所述升压电路电性连接单片机机构；所述电子称主板外部连接显示板、键盘、传感器；所述升压电路和单片机机构之间连接有第二pmos管3；所述升压电路包括上电复位电路、超低功耗时钟源、消抖滤波电路、沿触发识别电路、工作状态控制电路和输入输出管脚，所述上电复位电路电性连接工作状态控制电路、超低功耗时钟源、沿触发识别电路、消抖滤波电路；所述工作状态控制电路电性连接消抖滤波电路，所述超低功耗时钟源电性连接消抖滤波电路，所述沿触发识别电路电性连接工作状态控制电路和消抖滤波电路；所述单片机机构包括单片机、沿触发电源管理电路，所述沿触发电源管理电路电性连接单片机，所述沿触发电源管理电路与单片机之间电性连接有第一pmos管1；所述显示板包括七段数码管，所述七段数码管为多个。所述铅酸电池与单片机之间电性连接或者不连接船形开关2。所述键盘采用行列驱动方式，所述键盘包括24个轻触开关。所述传感器采用单点式称重传感器。所述单片机采用低压单片机为em88f758n单片机、ma82g5b单片机中的任意一种。

所述升压电路的工作原理为：

步骤1：上电复位电路输出上电复位信号porb，当porb有效时，所有电路都处于复位状态。

步骤2：超低功耗时钟源的输入信号包括复位信号porb和工作状态信号work，输出信号为时钟信号clk。当porb有效时，超低功耗时钟源关闭，clk为0；当porb无效，且work为掉电状态时，超低功耗时钟源关闭，clk为0；当porb无效，work为工作状态时，超低功耗时钟源输出时钟信号clk。

步骤3：沿触发识别电路的输入信号包括复位信号porb和输入管脚信号in，输出信号为输入管脚跳变信号itrig。当porb有效时，沿触发识别电路关闭，itrig为低。输入信号类型为自锁信号时，当porb无效，且输入管脚信号发生从高到低，或从低到高跳变时，itrig有效(输出一定时间的高后变低)。输入信号类型为非自锁信号时，当porb无效，且输入管脚信号从高到低跳变时，itrig有效(输出一定时间的高后变低)。

步骤4：工作状态控制电路的输入信号包括复位信号porb、输入管脚跳变信号itrig和输出管脚跳变信号otrig，输出信号为工作状态信号work。当porb有效时，work为掉电状态；当porb无效，且itrig或otrig有效时，work在掉电状态和工作状态之间循环切换。

步骤5：消抖滤波电路的输入信号包括复位信号porb、时钟信号clk和输入管脚跳变信号itrig，输出信号包括输出管脚跳变信号otrig和输出管脚电平信号out。当porb有效时，otrig＝低，out＝低；当porb无效，且itrig有效时，消抖滤波寄存器复位，otrig＝低，out＝保持原状态不变；当porb无效，且clk有输入时，消抖滤波电路开始计时，当计时时间达到设定值，停止计时，同时otrig有效(输出一定时间的高后变低)，out＝状态切换(从低到高，或从高到低)。

图4为本发明自锁开关的电子秤结构框图，电子秤主板电源vdd直接由铅酸电池提供，升压电路电源vdc由电子秤主板电源vdd经过芯片外置的第二pmos管3提供，单片机电源vmcu由电子秤主板电源vdd经过芯片内置的第一pmos管1提供，船形开关2连接到单片机的输入管脚in。当船形开关2闭合时，电源管理电路输出信号out＝低，芯片外置第二pmos管3和芯片内置第一pmos管1都导通，芯片外置第二pmos管3给升压电路vdc供电，芯片内置第一pmos管1给单片机供电；当船形开关2断开时，电源管理电路输出信号out＝高，芯片外置第二pmos管3和芯片内置第一pmos管1都断开，升压电路和单片机都没有供电。

图5为本发明的非自锁开关的电子秤结构框图，相比实施例自锁开关，将船形开关2更换为键盘上的轻触开关，轻触开关连接到单片机的输入管脚in。当轻触开关闭合时，电源管理电路输出信号out＝低，芯片外置第二pmos管3和芯片内置第一pmos管1都导通，芯片外置第二pmos管3给升压电路供电，芯片内置第一pmos管1给单片机供电；当轻触开关弹开时，电源管理电路输出信号out＝高，芯片外置第二pmos管3和芯片内置第一pmos管1都断开，升压电路和单片机都没有供电。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。