专利名称：单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路及控制方法
技术领域：
本发明涉及单片机系统中的电源技术领域，尤其涉及一种单片机系统中 的轻触开关电源通断控制电路及控制方法。
技术背景断开电源供电电路使单片机电路停止工作，最简单有效的方法是在电源 供电电路上串连一个开关，目前一般采用拨动开关、带自锁的推推开关或钮 子开关等。这些开关是无需外力可以停留在接通或者关断两种状态的任一位 置。但是这些类型的开关均具有一定机械结构，并向操作面板外伸出一操作手 柄或旋钮，使得在有较高防护等级要求的应用中很难获得密封性能。而制作 在薄膜面板内的轻触开关占用空间小、使用寿命长、符合环保要求，可以和 系统控制面板的其它操作按钮制作在同一薄膜面板中，易于实现美观的外观 设计，获得较好的操作性能。但是轻触开关只能向控制电路送出一个随按压 时间不同脉宽不同的脉冲信号。现有技术为实现轻触开关控制电源的开关，一 般是设计一个双稳态电路,双稳态电路的触发端连接一轻触开关。按压一下轻 触开关，双稳态电路的触发端得到一个脉冲信号，使双稳态电路翻转，双稳态 电路不同的状态，控制开关电珞接通或关断电源电路。但是这个双稳态电# 始终连接电源，无论系统与电源电路接通还是关断，电源电路必须始终为这个 双稳态电路供电。虽然双稳态电路耗电微弱，但是对于电池供电的系统，却是 一个不容忽视的消耗，直接影响电池的使用时间。又如专利号为ZL 97236092. 1的"智能IC卡煤气表自动测控装置"专利 中公布的技术里，其单片机电源控制电路的信号输入部分为一个四输入端与 门，四输入端与门的第一个输入端连接电池安装到位开关、第二个输入端连接 IC卡插卡检测电路的开关、第三个输入端连接电源电压检测电路的输出端、 第四个输入端连接计量信号接收电路的输出端，当四个输入端均为低电平时， 四输入端与门输出低电平，单片机接通电源工作。该实用新型的装置是电池供 电，为降低功耗在未插入IC卡、没有计量信号输出时单片机工作电源被切断， 但四输入端与门、电源电压检测电路等电路却始终与电池连接，仍消耗着电池 的电能。 发明内容本发明的主要目的在于针对现有单片机系统中采用轻触开关的电源控制 电路不能完全关断电源供电电路致使系统非工作状态消耗电源电量的缺陷， 提供一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路及控制方法，当控制电路关断电源电路后，整个单片机系统中不存在消耗电源电量的工作电路,从而实现节电效果；对于电池供电的系统，可以有效延长电池使用时间。目前单片机广泛应用于工业、民用各领域产品中，单片机内包括中央 处理器CPU、存储器及总线结构，在中央处理器CPU控制下执行存储在存储 器中的程序，完成对整个系统各部分操作的控制。本发明设计了在应用单片 机系统中的轻触开关电源通断控制电路及相应的控制程序，利用单片机在 实现对系统中应用对象控制的同时，实现对自身使用的电源的通断控制，达 到预期的节电效果。本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路，包括轻触开关、电 源，其特征在于是由电源电路、开关电路、DC/DC变换电路、单片机电路、 开关驱动电路及轻触开关电路组成，所述的电源电路与控制其通、断的开 关电路的输入端连接，开关电路的输出端连至产生.稳定直流电压的DC/DC 变换电路的输入端，DC/DC变换电路的输出端连至单片机电路的电源输入端, 单片机电路的一个输入/输出端口与开关驱动电路的输入端连接，开关驱动 电路的输出端及提供开、关触发信号的轻触开关电路的一个输出端连至开 关电路的控制端，轻触开关电路的另一个输出端与单片机电路的一个中断 端口连接。所述的电源电路是由电源E、滤波电容Cl、 C2和肖特基二极管Dl组成； 开关电路是由PNP三极管Ql和电阻Rl组成；DC/DC变换电路是由DC/DC变换 集成电路IC1和滤波电容C3、 C4、电感L1、肖特基二极管D2组成；单片机电 路是由单片机IC2、上拉电阻R2、 R5组成；开关驱动电路是由NPN三极管Q2、 积分电容C5、电阻R3、 R4组成，轻触开关电路是由轻触开关S和两个二极管 D3、 D4组成；上述各电路的连接为电源E正极连接电容Cl的一端及肖特基二 极管Dl的正极，肖特基二极管Dl的负极连接电容C2的一端及三极管Ql的 发射极，电容C1、 C2的另一端连接电源E负极并接地;三极管Ql的集电极连接 电容C3的一端及电感L1的一端，电感L1的另一端连接DC/DC变换集成电路IC1 的输入端口 LX及肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极连接DC/DC
变换集成电路IC1的输出端Vout、电容C4的一端、单片机IC2的电源输入端 VDD、电容C5的一端、电阻R2及电阻R5的一端，电容C4的另 一端及DC/DC 变换集成电路IC1的Vss端接地；轻触开关S的一端连接二极管D3、 D4的阴 极，轻触开关S的另一端接地，二极管D3的阳极连接电阻R2的另一端及单 片机IC2的一个中断端口 INTO, 二极管D4的阳极连接三极管Q2的集电极并 通过三极管Ql的基极电阻Rl连接三极管Ql的基极，三极管Q2的基极连接电 容C5的另一端、电阻R3及电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接三极管Q2 的发射极并接地；电阻R4的另一端连接电阻R5的另一端及单片机IC2的一 个输入输出I/0端口；单片机IC2的Vss端接地。一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的控制方法，其特征在于包括如下步骤(1) .启动单片机，接通电源并进入电源供电保持状态 按压轻触开关S，接通电源E，单片机IC2启动，执行主程序，首先将单片机电路4中控制开关驱动电路5的1/0端口初始化为高电平然后完成电源管理 寄存器初始化及系统其它状态和变量初始化，之后，单片机IC2进入主循环 运行;在无关断信号输入的情况下，单片机电路4中控制开关驱动电路5的I/O 端口保持高电平，电源E保持供电，单片机电路4正常工作；(2) .关闭电源:在电源保持供电，单片机电路4正常工作状态下，按压轻触开关S，中断端 口 INT0接收关断信号，单片机IC2进入电源开关中断程序，经防抖动延时，如 确认关断信号输入，首先关闭系统其它功能电路，再将单片机电路4中控制开 关驱动电路5的1/0端口拉低为低电平，同时设置电源管理寄存器掉电模式， 经开关驱动电路5控制电源E关闭；经防抖动延时，如确认无关断信号输入， 单片机IC2退出电源开关中断程序。本发明的有益效果是本发明提供的单片机系统中的轻触开关电源通断 控制电路及控制方法实现了使用轻触开关的电源电路在关断电源电路后，整 个单片机系统的电路中不存在消耗电源电量的工作电路，尤其在电池供电的 单片机系统中，可以显著延长电池使用寿命，达到既使用外观美观、占用空间 小、使用寿命长、符合环保要求的轻触开关，又节省能源的积极效果。
图1是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路方框图； 图2是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的电原理图3是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的单片机主程序^f呈图; 图4是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的电源中4^辨;叙呈图。 以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
图l是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路方框图；图2是单片机 系统中的轻触开关电源通断控制电路的电原理图。如图l-图2所示，是一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路，包括轻触开关S、电源E,其特征 在于是由电源电路l、开关电路2、 DC/DC变换电路3、单片机电路4、开关驱 动电路5及轻触开关电路6组成，所述的电源电路1与控制其通、断的开关 电路2的输入端连接，开关电路2的输出端连至产生稳定直流电压的DC/DC 变换电路3的输入端，DC/DC变换电路3的输出端连至单片机电路4的电源输 入端，单片机电路4的一个输入/输出端口与开关驱动电路5的输入端连接， 开关驱动电路5的输出端及提供开、关触发信号的轻触开关电路6的一个输 出端连至开关电路的控制端，轻触开关电路6的另一个输出端与单片机电路4 的一个中断端口连冲妾。上述的电源电路是由电源E、滤波电容Cl、 C2和肖特基二极管Dl组成； 开关电路是由PNP三极管Ql和电阻Rl组成；DC/DC变换电路是由DC/DC变换 集成电路IC1和滤波电容C3、 C4、电感L1、肖特基二极管D2组成;单片机电 路是由单片机IC2、上拉电阻R2、 R5组成；开关驱动电路是由NPN三极管Q2、 积分电容C5、电阻R3、 R4组成，轻触开关电路是由轻触开关S和两个二极管 D3、D4组成；上述各电路的连接为电源E正极连接电容C1的一端及肖特基二 极管Dl的正极，肖特基二极管Dl的负极连接电容C2的一端及三极管Ql的 发射极，电容C1、 C2的另一端连接电源E负极并接地；三极管Ql的集电极连接 电容C3的一端及电感Ll的一端，电感Ll的另 一端连接Dt/DC变换集成电路IC1 的输入端口 LX及肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极连接DC/DC 变换集成电路IC1的输出端Vout、电容C4的一端、单片机IC2的电源输入端 VDD、电容C5的一端、电阻R2及电阻R5的一端，电容C4的另一端及DC/DC 变换集成电路IC1的Vss端接地；轻触开关S的一端连接二极管D3、 D4的阴 极，轻触开关S的另一端接地，二极管D3的阳极连接电阻R2的另一端及单 片机IC2的一个中断端口 INTO, 二极管D4的阳极连接三极管Q2的集电极并 通过三极管Ql的基极电阻Rl连接三极管Ql的基极，三极管Q2的基极连接电 容C5的另一端、电阻R3及电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接三极管Q2
的发射极并接地；电阻R4的另一端连接电阻R5的另一端及单片机IC2的一 个输入输出1/0端口；单片机IC2的Vss端接地。本实施例中，电源E采用目前最为常用的市售3. 6V锂离子电池;DC/DC 变换集成电路IC1采用市售的高效DC/DC变换集成电路CE8301，该集成电路可 以在输入电压为0. 9V时获得稳定的直流电压输出，本集成电路带有使能端EN， 在本实施例中不使用该端，故将使能端EN直接连至Ql的集电极即电源正极； 单片机IC2可采用任何一种单片机，本例中采用了 AT89C52。图3是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的单片机主程序^f呈图; 图4是单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的电源中*^辨*應图。如图 3-图4所示，本发明提供出上述单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的 控制方法，其特征在于包括如下步骤(1).启动单片机，接通电源并进入电源 供电保持状态按压轻触开关S,接通电源E，单片机IC2启动，执行主程序，首 先将单片机电路4中控制开关驱动电路5的单片机IC2-的1/0端口初始化为 高电平，然后完成电源管理寄存器初始化及系统其它状态和变量初始化，在现 有单片机系统中，其它状态和变量初始化一般包括初始化计算变量和系统状 态标志位及启动定时器和外部硬件资源等；初始化之后，单片机IC2进入主循 环运行，主循环主要包括根据主程序指令进行数据处理、操作处理及进行数 据发送及数据显示等；此时，在无关断信号输入的情况下，单片机电路4中控 制开关驱动电路5的单片机IC2的1/0端口保持高电平，电源E保持供电，单 片机电路4正常工作；U).关闭电源在电源保持供电，单片机电路4正常工 作状态下，按压轻触开关S,中断端口 INT0接收关断信号，单片机IC2进入电 源开关中断程序，经防抖动延时，一般为20ms，如确认关断信号输入，首先关 闭系统其它功能电路，再将单片机电路4中控制开关驱动电路5的单片机IC2 的I/0端口降为低电平，同时设置电源管理寄存器掉电模式,这时，经开关驱 动电路5控制电源E关闭；经防抖动延时，如确认无关断信号输入，单片机IC2 退出电源开关中断程序。下面，结合本实施例的单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路及控 制方法具体阐述其工作原理开机时,按下轻触开关S然后释放，由于轻触开关的按下，PNP型三极管Ql 的基极电位通过电阻Rl和二极管D4被拉低接近地电平，三极管Ql立即导通， DC/DC变换集成电路IC1的输入端LX得到电源E的电压，DC/DC变换集成电 路IC1的输出端Vout输出经过变换的稳定的直流电压并输送到单片机IC2的 电源输入端VDD及整个系统，DC/DC变换集成电路IC1输出的电压经电阻R5、 R4送到NPN三极管Q2的基极，使三极管Q2导通，导致三极管Q2的集电极变 为低电平，因此即使按下轻触开关S后再释放，由于三极管Q2集电极的低电平 使三极管Q1保持导通的状态，系统的电源E接通，单片机IC2启动，执行主 程序，按照图3所示的流程将单片机电路4中单片机IC2的控制开关驱动电 路5的1/0端口初始化为高电平，然后完成电源管理寄存器状态及系统其它状 态和变量初始化；单片机IC2完成初始化后ii^主循环，在无关断信号输入 的情况下，单片机电路4中控制开关驱动电路5的单片机IC2的1/0端口保持 高电平，电源E处于供电保持状态，单片机电路4正常工作；在电源E保持 供电，单片机电路4正常工作状态下，按压轻触开关S，执行关闭电源操作， 由于轻触开关S的按下，单片机IC2的中断口 INTO通过二极管D3得到一个关 断信号即一个负脉冲，单片机IC2进入如图4所示的电源开关中断程序，经 防抖动延时， 一般为20ms，如确认关断信号输入，首先关闭系统其它功能电路， 再将单片机的1/0端口的电平拉低为低电平，同时设置电源管理寄存器掉电模 式，此时，通过电阻R4使三极管Q2的基极变为低电平，三极管Q2截止，三极 管Q2的集电极成高电平，通过电阻R1使三极管Ql的基极变为高电平，三极管 Ql由导通变为截止，电源E供电的通路被切断，DC/DC变换集成电路IC1的 输出端Vout由正常输出的电压降至0V，由于积分电容C5的作用，在DC/DC 变换集成电路IC1的输出端的电压降低至OV的过程中，三极管Q2的基极一 直被保持在低电平，从而使三极管Q2—直处于截止状态，直至电源电路被彻 底关断。反之，经防抖动延时，如确认无关断信号输入，单片机IC2退出电源 开关中断程序，继续执行主循环操作。上述所说的接通电源的过程中，在没有按下轻触开关S时，单片机IC2 没有电源供电，未进入工作状态，按下轻触开关S时，电源E刚刚接通，单片机 IW处于初始化的进程中，因此不会响应轻触开关S给出的负脉冲信号，即使按 下轻触开关很长时间，在单片机进入工作状态后再释放轻触开关S,单片机IC2 只会检测到轻触开关给出的负脉沖信号的上升沿，不会进入中断程序，本发明 提供的电源控制电路及控制方法可以可靠地控制电源的通断。
权利要求
1、一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路，包括轻触开关、电源，其特征在于是由电源电路、开关电路、DC/DC变换电路、单片机电路、开关驱动电路及轻触开关电路组成，所述的电源电路与控制其通、断的开关电路的输入端连接，开关电路的输出端连至产生稳定直流电压的DC/DC变换电路的输入端，DC/DC变换电路的输出端连至单片机电路的电源输入端，单片机电路的一个输入/输出端口与开关驱动电路的输入端连接，开关驱动电路的输出端及提供开、关触发信号的轻触开关电路的一个输出端连至开关电路的控制端，轻触开关电路的另一个输出端与单片机电路的一个中断端口连接。
2、根据权利要求1所述的单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路，其 特征在于所述的电源电路是由电源E、滤波电容C1、 C2和肖特基二极管Dl组 成；开关电路是由PNP三极管Ql和电阻Rl组成；DC/DC变换电路是由DC/DC变 换集成电路IC1和滤波电容C3、 C4、电感L1、肖特基二极管D2组成；单片机 电路是由单片机IC2、上拉电阻R2、R5组成；开关驱动电路是由NPN三极管Q2、 积分电容C5、电阻R3、 R4组成，轻触开关电路是由轻触开关S和两个二极管 D3、D4组成；上述各电路的连接为电源E正极连接电容C1的一端及肖特基二 极管Dl的正极，肖特基二极管Dl的负极连接电容C2的一端及三极管Ql的 发射极，电容C1、 C2的另一端连接电源E负极并接地;三极管Ql的集电极连接 电容C3的一端及电感L1的一端，电感L1的另一端连接DC/DC变换集成电路IC1 的输入端口 LX及肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极连接DC/DC 变换集成电路IC1的输出端Vout、电容C4的一端、单片机IC2的电源输入端 VDD、电容C5的一端、电阻R2及电阻R5的一端，电容C4的另一端及DC/DC 变换集成电路IC1的Vss端接地；轻触开关S的一端连接二极管D3、 D4的阴 极，轻触开关S的另一端接地，二极管D3的阳极连接电阻R2的另一端及单 片机IC2的一个中断端口 INTO, 二极管D4的阳极连接三极管Q2的集电极并 通过三极管Ql的基极电阻Rl连接三极管Ql的基极，三极管Q2的基极连接电 容C5的另一端、电阻R3及电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接三极管Q2 的发射极并接地；电阻R4的另一端连接电阻R5的另一端及单片机IC2的一 个输入输出1/0端口；单片机IC2的Vss端接地。
3、 一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路的控制方法，其特征 在于包括如下步骤(1) 启动单片机，接通电源并进入电源供电保持状态 按压轻触开关S，接通电源E，单片机IC2启动，执行主程序，首先将单片机电路中控制开关驱动电路(5)的I/O端口初始化为高电平，然后完成电源管理 寄存器初始化及系统其它状态和变量初始化，之后，单片机IC2进入主循环 运行;在无关断信号输入的情况下，单片机电路(4)中控制开关驱动电路(5)的 1/0端口保持高电平，电源E保持供电，单片机电路(4)正常工作；(2) 关闭电源:在电源保持供电，单片机电路(4)正常工作状态下，按压轻触开关S，中断 端口 INT0接收关断信号，单片机IC2进入电源开关中断程序，经防抖动延时， 如确认关断信号输入，首先关闭系统其它功能电路，再将单片机电路(4)中控 制开关驱动电路(5)的1/0端口拉低为低电平，同时设置电源管理寄存器掉电 模式，经开关驱动电路(5)控制电源E关闭；经防抖动延时，如确认无关断信号 输入，单片机IC2退出电源开关中断程序。
全文摘要
本发明涉及一种单片机系统中的轻触开关电源通断控制电路及控制方法，该电路由电源电路，开关电路，DC/DC变换电路，单片机电路，开关驱动电路及轻触开关电路组成，电源电路通过开关电路连接DC/DC变换电路，DC/DC变换电路输出稳定电压为系统供电，轻触开关电路的一输出端连接开关电路的控制端，另一输出端连接单片机电路的中断端口，单片机电路的一I/O端口通过开关驱动电路连接开关电路控制端，按压轻触开关，电源接通，系统上电工作，再按压轻触开关，单片机进入中断程序，I/O端口电平变为低电平，开关驱动电路截止，电源被关断。本发明的优点是使采用轻触开关的电源电路在关断电源后，单片机系统电路中不存在消耗电能的工作电路，节约电能。
文档编号H03K17/60GK101399536SQ20071006133
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月30日 优先权日2007年9月30日
发明者林 卢, 魏鸿琪 申请人:天津市研翔电子科技有限公司