一种采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路及方法与流程

本发明涉及一种单片机开关机电路及方法，更具体的说，尤其涉及一种采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路及方法。

背景技术：

许多应用单片机的电子设备需要开关机功能，以达到安全和节能的目的。开关机功能可以用二个按键实现，也可以用一个按键实现。一个按键的优点是易操作并节省空间。一个按键开关机功能可以采用双稳态触发器实现，但电路较复杂。本发明采用硬件和软件相结合的方法，简化了硬件电路。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路及方法。

本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路，包括单片机、按键k1、电源正p1以及场效应管q1、q2、q3和q4，按键k1的一端接于电源正p1上，另一端依次经电阻r3和电阻r4接于电源地上；其特征在于：单片机的电源接线端口vcc接于场效应管q1的漏极，q1的源极经电阻r1与其栅极相连接；所述场效应管q4和q2的栅极均接于r3与r4的连接处，q4和q2的源极均接于电源地上，q4的漏极与单片机上定义为输入的端口pm.y相连接；场效应管q3的栅极经电阻r5与单片机上定义为输出的端口pn.y相连接，q3的栅极经电阻r6接地，q3的源极接地，q3的漏极经电阻r2与q1的栅极相连接，q3的漏极与q2的漏极相连接。

本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路，所述单片机采用型号为msp430f5438的芯片，按键k1为接触式按键，q2、q3和q4采用型号为ao3416的n沟道场效应管，q1采用型号为ao3415的p沟道场效应管。

本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路的开关机方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).按键开机，开机时按下按键k1，按键k1被按下后使得场效应管q2和q4的栅极电压由低电平变为高电平，q2和q4导通，q2导通使得q1的栅极变为低电平，使得q1导通，q1导通后使得电源正极p1对单片机的vcc端口供电，单片机中的按键状态检测程序运行，执行步骤b)；

b).低电平检测，单片机检测输入端口pm.y的状态，如果为低电平且低电平状态维持时间超过设定时间，则表明q4漏极维持低电平的时间超过设定值，按键k1为有效开机按下，不是按键抖动；执行步骤c)；

c).维持开机状态，当步骤b)通过pm.y端口检测到按键k1为有效按下后，则通过输出端口pn.x输出高电平，使q3导通，维持q1的栅极处于低电平状态，保证电源正极p1对单片机的持续供电；此后，按键k1释放后，电源正极p1依旧对单片机供电；

d).按键关机，在单片机处于运行状态过程中，如果按键k1被按下，通过端口pm.y检测到q4漏极的低电压，如果其低电压状态维持时间超过设定时间，则表明为有效关机按下，这通过输出端口pn.x输出低电平，使q3截止，使q1的栅极变为高电平而截止；电源正极p1断开对单片机的供电，实现关机。

本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路的开关机方法，步骤b)和步骤d)中所述的设定时间均为50ms。

本发明的有益效果是：本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路及方法，硬件部分由按键k1以及场效应管q1、q2、q3、q4组成，电源正极p1经q1对单片机供电，电源正极p1经按键k1后与q2和q4的栅极连接，q1的栅极与q2和q3的漏极连接，单片机的输入端口pm.y、输出端口pn.x分别与q4的漏极和q3的栅极连接，这样，开机时，按键k1被按下后，单片机上电，按键检测程序运行，如果经pm.y检测到q4的漏极低电压维持时间超过设定时间（50ms，防抖），则认为开机按键有效，通过输出端口pn.x输出高电平使q3导通，维持q1导通，保持单片机处于运行状态。同样地，当单片机处于运行状态而按键k1被按下后，如果检测到q4处于低电平且维持设定时间（50ms），则认为关机按键有效，pn.x输出低电平使q3截止，q1关断停止对单片机的供电，单片机关机。本发明的单片机开关机电路及方法，采用了硬件和软件相结合的方式，解决了现有单纯采用一个按键开关机时电路复杂的问题，也避免了采用两个按键时操作繁琐和占用空间较大的问题，有益效果显著，适于应用推广。

附图说明

图1为本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路的电路图；

图2为本发明的具体实施方式的电路图。

图中：1单片机，2按键k1，3电源正极p1，4场效应管q1，5场效应管q2，6场效应管q3，7场效应管q4。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的采用硬件和软件相结合的单片机开关机电路的电路图，其由单片机1、按键k1、电源正极p1以及4个场效应管q1、q2、q3和q4，所示的单片机1具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，按键k1为接触式按键，当其被按下时导通，释放后断开。q1为p沟道场效应三极管，q2、q3和q4均为n沟道场效应三极管。电源正极p1与q1的源极相连接，单片机1的电源接线端与q1的漏极相连接，这样，当q1导通的情况下，即可实现对单片机1的供电。

按键k1的一端与电源正极p1相连接，另一端依次经电阻r3和电阻r4接地，q2和q4的栅极均接于电阻r3与电阻r4的连接处，q2和q4的源极均接地，q4的漏极与单片机1上定义为输入的pm.y端口相连接，以便单片机1通过端口pm.y检测q4漏极端的状态。

q1的栅极经电阻r1与其源极相连接，q1的栅极经电阻r2与q2和q3的漏极均相连接，这样，当q2和q3有一个导通时，q1的栅极电压就会变为低电平，使q1导通。q3的源极接地，q3的栅极经电阻r6接地，q3的栅极经电阻r5与单片机1上定义为输出的pn.y端口相连接，在q2处于截止状态的情况下，单片机1通过pn.y端口输出高、低电平，即可控制q3导通、截止，进而控制q1的导通、截止，实现电源正极p1对单片机1的供电和断电。

使用时，在单片机关机状态，按下按键k1，q2和q4的栅极得到电压，q2和q4导通，q1的栅极电压下降，q1导通，使单片机得到电源，单片机程序开始运行。q4导通后其漏极电压变为低电平，单片机程序通过单片机di脚pm.y检测这个低电平，如果低电平时间超过设定时间，则使单片机的do脚pn.x输出脚高电平，使q3导通，进而使q1的栅极保持低电平，使q1保持打开状态，此时单片机处于开机状态。单片机继续检测pm.y的电平，如果高电平持续时间超过设定时间则进入运行状态，完成开机过程。在运行状态，单片机检测pm.y的电平，如果低电平持续时间超过设定时间，使pn.x为低电平，进而使q3截止，此后如果k1释放则电源开关管关闭，单片机u1失电关机。

如图2所示，给出了本发明的具体实施方式的电路图，单片机使用msp430f5438，电源使用3.3v，电源开关管q1使用p沟道场效应三极管ao3415，其它三极管使用n沟道场效应三极管，按键使用6x6x7的按键，r1、r4、r6的阻值为100k欧姆，r2、r3、r5的阻值为10k欧姆。软件实施方式如下：定义四个变量status、key、keytime、keylast并初始化为0，分别表示程序状态、按键状态、按键状态持续时间、上次按键状态。设置单片机定时器，使其每10毫秒中断一次。在定时器中断服务程序中检测按键状态并计时，程序如下：

key=p1in&2;

if(key==keylast)

keytime++;

else

{keytime=0;keylast=key}

在主循环中检测按键状态持续时间，程序如下：

if(status==0)

{if(key==0&&keytime>50){p1out|=1;status=1;}}

elseif(status==1)

{if(key!=0&&keytime>50)status=2;}

elseif(status==2)

{if(key==0&&keytime>50)p1out&=~1;}

其中，运算符“|”表示按位或运算，“&”表示按位与运算，“~”表示非运算。