专利名称：车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及一种车载定位追踪设备，尤其是涉及一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置。
背景技术：
车辆定位跟踪服务终端产品，通常采用GPS技术、通信技术例如GSM、CDMA.3G等和微处理器(MCU、ARM7、ARM9等)，主要产品的基本功能相当，都包括车辆定位，防盗防抢报警、车辆断油断电、显示调度信息等功能。现有的产品技术状态如下1)通常电器总体结构是电源、GPS模块、GSM、微处理器和通用10、模拟输入等；2)对应采用DC-DC电路，车载供电电源9V到36V3)使用ADC检测外部电源电压，使用主CPU控制DC-DC电路开启与关闭，从而实现外部电源与内部电池的切换；4)使用硬件看门狗电路管理主CPU程序运行状态，在程序死机时重启主CPU。5)电路构架上通常采用主CPU、GPS模块、通信模块等，采用主CPU管理GPS模块和通信模块的加电次序。其缺点在于1)如果当车辆定位跟踪服务终端产品使用通信模块的CPU为应用程序的CPU时， 如果发生应用程序死机，由于通信模块启动时间比较长，而造成应用程序无法及时喂硬件看门狗时，通信模块会被硬件看门狗频繁复位，造成终端无法开机；2)看门狗的动作时间无法实现软件控制；3)缺少终端设备内部电池管理，在电池耗尽时自动关机闭模块后，如果没有人为干预，通信模块无法在外部电源恢复时自动启动的问题。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构清晰、 可编程看门狗时间、适应慢启动电路，内部外部电池自动切换和延长内部电池耗尽时间的车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，其特征在于，包括MCU、第一比较器、第二比较器、第一电压取样电路、电源前级保护电路、DC-DC电路、充电管理电路、 内部电池、第二电压取样电路、第一 LD0、第二 LD0、第三LD0、通信模块，所述的电源前级保护电路通过第一电压取样电路与第一比较器连接，所述的MCU分别与第一比较器、第二比较器、DC-DC电路、第一 LD0、第二 LD0、第三LD0、通信模块连接，所述的电源前级保护电路与 DC-DC电路连接，所述的DC-DC电路与充电管理电路连接，所述的充电管理电路、内部电池、 第二电压取样电路、第一 LD0、第二 LD0、第三LDO之间两两连接，所述的通信模块分别与充电管理电路、第一 LDO连接，所述的第二电压取样电路与第二比较器连接。所述的DC-DC电路为9-36V DC转化为5V DC的电路。所述的第一 LD0、第三LDO均为带关断控制的LD0。所述的MCU为NXP的8位单片机。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1)以单片机实现可编程看门狗时间，从而满足慢启动通信模块等设备对上电管理的要求；2)自适应判断慢启动设备是否初次上电，从而避免由于慢启动设备在启动期间不能正常喂狗而带来的逻辑冲突；3)通过第一比较器，检测外部车载电压是否满足规定电压值，使用时间和次数联合判断确认外部供电电压值而避免外部内部电池频繁切换；4)通过第二比较器，确定内部电池的电压值，使用时间和次数联合判断确认内部供电电压值而避免通信模块的误关机；5)可以关闭通信模块的供电(毫安级电流)，而仅仅保持看门狗电路供电(微安级)，大大延缓了电池耗尽时间；6)即使电池耗尽，在外部供电恢复时，也能启动终端供电。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，包括MCU1、第一比较器2、第二比较器3、第一电压取样电路4、电源前级保护电路5、DC-DC电路6、充电管理电路7、内部电池8、第二电压取样电路9、第一 LD010、第二 LD011、第三LD012、通信模块 13，所述的电源前级保护电路5通过第一电压取样电路4与第一比较器2连接，所述的MCUl 分别与第一比较器2、第二比较器3、DC-DC电路6、第一 LD010、第二 LD011、第三LD012、通信模块13连接，所述的电源前级保护电路5与DC-DC电路6连接，所述的DC-DC电路6与充电管理电路7连接，所述的充电管理电路7、内部电池8、第二电压取样电路9、第一 LD010、第二 LD011、第三LD012之间两两连接，所述的通信模块13分别与充电管理电路7、第一 LD010 连接，所述的第二电压取样电路9与第二比较器3连接。其中各组件的功能如下1)电源前级保护电路5，保证DC-DC电源适应车辆供电的反冲、过流等；输入电压范围 9V-36VDC ；2)DC-DC电路6 将车载电源转化为内部要求的终端设备电源要求电压值，可以由电路设定，通常5V，为整机内部各部件总电源；该DC-DC电路6受MCU控制，在外部电池电压低于门限时，DC-DC电路6关闭；[0034]3)充电管理电路7 从DC-DC电路6输出取电，对内部电池8进行充电管理和为通信模块13提供总电源；4)电池电压取样电路由分压电路组成，不同的保护电压值分压成相应的门限电压；5)电池电压检测电路由两路比较器构成；对电池取样电压与MCU供电电压比较， 如果检查到外部车辆电源取样电压低于MCU供电电压，比较器输出低电平，反之输出高电平；6)线性稳压电路第一 LD010和第三LD012具有使能控制端，接受外部信号控制电压输出或者关闭。第一 LD010给通信模块VBB供电；第三LD012给电路中其他电路供电。 第二 LDOl 1用于给MCU供电，同时第二 LDOl 1输出电压作为比较器的参考电平。7)MCU 采用单片微机，运行终端电源管理和软件不死机管理软件。功能如下如果检查到外部车辆电源取样电压低于单片机供电电压，在编程规定时间和次数均达到时，单片机关闭DC-DC电路，停止本机使用车辆电源；如果检查到外部车辆电源取样电压高于单片机供电电压，在编程规定时间和次数均达到时，单片机开启DC-DC电路，恢复使用外部电池电源。如果检查到内部锂电池电源取样电压低于单片机供电电压，在编程规定时间和次数均达到时，单片机关闭外部接口电路LDO和通信模块基带电路LD0，停止整个设备工作；如果检查到内部锂电池电源取样电压高于单片机供电电压，在编程规定时间和次数均达到时，单片机开启外部接口电路LDO和通信模块基带电路LD0，恢复整个设备工作；如果检查到设备初次上电，单片机开启DC-DC及各路LD0，在等待编程设定的上电等待时间后，开启单片机看门狗功能；如果单片机不能在编程规定的时间能收到主CPU的Watch Dog信号，单片机关闭 DC-DC电路，对系统断电编程设定时间后重新开启DC-DC电路，对整个终端系统完成断电启动。采用多路带控LDO实现多路分别供电包括对通信设备基带供电、对外围接口设备供电、对单片机的供电。LDO输出稳定电压值由具体应用选定。各组件的组成如下1、使用自恢复保险丝、压敏电阻、稳压管、三极管和IRF公司IRF6116整流器完成电源前级保护电路5;2、使用DC-DC电路(Tl公司TPS5430芯片)，将DC9V-36V车载电源转化5V电源供终端内部使用；3、连接DC-DC电路输出的5V电源，充电管理电路(选用GS1405)对3. 7V锂电池进行充电管理，该充电电路输出供连接通信模块VBAT输入；4、使用2个带关断控制的LD0(5V_3. 0V)分别给外部电路和通信模块基带部分供电；5、使用1个独立的LD0(5V-3. 3V)给MCU供电， 同时该3. 3V作为比较器的基准电压。6、电压取样电路有电阻分压实现，根据设定的动作门限，以3. 3V为基准，选取分压电阻值。[0053]7、通信模块采用AZ801或AZ802GPS/GSM紧融合模块，应用程序运行在GSM芯片中运行，在程序正常运行时，每5秒送出1次watch dog信号给MCU。8、MCU采用NXP的8位单片机(型号P89LPC901)，作为终端电源管理和软件不死机管理核心。在MCU没有得到Watch Dog信号而判断到应用软件停止时，通过受控LDO断电、重新加电来恢复系统运行。9、采用通用的LM2093双路电压比较器来检查外部车辆电池电压和锂电池电压， 在车辆电池电压低于门限时，通知MCU，MCU关闭DC-DC电路，停止终端设备使用车辆电源； 在检测到锂电池电压低时，通过关闭AZ801或AZ802的VBB关闭整个模块。在外部车辆电池电压恢复正常时，恢复使用车辆电源。如图2所示，本实用新型的工作流程如下步骤101、开机初始化；步骤102、初次上电延迟，延迟后单片机开启DC-DC电路和各路LDO ；步骤103、等待看门狗脉冲；步骤104、MCU收到看门狗脉冲后，开启看门狗；步骤105、判断看门狗是否正常，若为是，执行步骤110，若为否，执行步骤106 ；步骤106、进行死机重启；步骤107、关闭第一、第三LDO ；步骤108、等待设定时间；步骤109、开启第一、第三LD0，并返回步骤102 ；步骤110、第一比较器检测外部车辆电源取样电压是否低于单片机供电电压，若为是，执行步骤114，若为否，执行步骤111 ；步骤111、判断DC-DC电路是否打开，若为是，返回步骤105，若为否，执行步骤 112 ；步骤112、单片机开启DC-DC电路；步骤113、单片机开启第一 LD0、第三LD0;步骤114、判断外部车辆电源取样电压低于单片机供电电压的持续时间是否达到设定时间，若为是，执行步骤115，若为否，返回步骤105 ；步骤115、单片机关闭DC-DC电路；步骤116、判断内部锂电池电源取样电压是否低于单片机供电电压，若为是，执行步骤17)，若为否，返回步骤110 ；步骤117、判断内部锂电池电源取样电压低于单片机供电电压的持续时间是否达到设定时间，若为是，执行步骤118，若为否，返回步骤105 ；步骤118、关闭第一 LD0、第三LD0，并关闭看门狗，返回步骤105。本实用新型目的是提供一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，支持外部车载电源和内部电池的无缝切换，并适应慢启动时间设备的供电管理和可编程时间的看门狗电路，防止软件死机。本实用新型模块实现传统电源管理和看门狗功能外，实用新型特别之处在于1)以单片机实现可编程的看门狗时间，从而满足慢启动设备，例如通信模块等设备对上电管理的要求；看门狗脉冲高低电平变化5秒一次。[0078]2)自适应判断需要控制的慢启动设备是否初次上电，初始上电时，在可编程设定的时间后，再启动看门狗管理程序，从而避免由于慢启动设备在启动期间不能正常喂狗而带来的逻辑冲突；3)通过第一比较器，检测外部车载电压是否满足规定电压值，使用时间长度标准来判断确认外部供电电压值而避免外部内部电池频繁切换；4)通过第二比较器，确定内部电池的电压值，使用时间长度标准来判断确认内部供电电压值而避免设备的误关机；5)可以关闭慢启动设备，例如通信模块的供电(毫安级电流)，而仅仅保持看门狗电路供电(微安级)，从而大大延缓了电池耗尽时间；6)单片机制作的看门狗电路即使在设备内部电池耗尽自动关机后，在外部供电恢复时，也能自动恢复终端供电。
权利要求1.一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，其特征在于，包括MCU、第一比较器、第二比较器、第一电压取样电路、电源前级保护电路、DC-DC电路、充电管理电路、内部电池、第二电压取样电路、第一 LDO、第二 LDO、第三LDO、通信模块，所述的电源前级保护电路通过第一电压取样电路与第一比较器连接，所述的MCU分别与第一比较器、第二比较器、DC-DC电路、第一 LDO、第二 LDO、第三LDO、通信模块连接，所述的电源前级保护电路与 DC-DC电路连接，所述的DC-DC电路与充电管理电路连接，所述的充电管理电路、内部电池、 第二电压取样电路、第一 LDO、第二 LDO、第三LDO之间两两连接，所述的通信模块分别与充电管理电路、第一 LDO连接，所述的第二电压取样电路与第二比较器连接。
2.根据权利要求1所述的一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，其特征在于，所述的DC-DC电路为9-36V DC转化为5V DC的电路。
3.根据权利要求1所述的一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，其特征在于，所述的第一 LD0、第三LDO均为带关断控制的LD0。
4.根据权利要求1所述的一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，其特征在于，所述的MCU为NXP的8位单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种车载定位追踪设备的电源管理与防死机控制装置，包括MCU、第一比较器、第二比较器、第一电压取样电路、电源前级保护电路、DC-DC电路、充电管理电路、内部电池、第二电压取样电路、第一LDO、第二LDO、第三LDO、通信模块。与现有技术相比，本实用新型具有本实用新型具有结构清晰、可编程看门狗时间、适应慢启动电路，内部外部电池自动切换和延长内部电池耗尽时间等优点。
文档编号H02M1/36GK201975818SQ20112004083
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者周文正, 王喜超, 龚璐 申请人:上海航鼎电子科技发展有限公司