一种多功能按键电路的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种多功能按键电路。


背景技术：

2.随着社会经济的发展和人工智能产品的普及，各种用电产品在日益增加，因此，按键开关也成为了人们日常生活中非常重要的一部分；这就使得用户对按键开关实现的功能需求越来越来强，而现有技术中按键开关仅能实现单一的开关功能和复位(reset)功能。
3.因此，如何能够利用按键开关在实现基本的开关机功能基础上，实现如复位功能的其他不同的工作功能，是现今急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种多功能按键电路，以利用按键开关在实现基本的开关机功能基础上，实现如复位功能的其他不同的工作功能，提升用户体验。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多功能按键电路，包括：供电单元、按键控制电路和系统控制芯片；其中，
6.所述供电单元与所述按键控制电路和所述系统控制芯片连接，用于将输入电能转换为目标电压的电能，对所述按键控制电路和所述系统控制芯片进行供电；
7.所述按键控制电路的输出端与所述系统控制芯片的复位引脚连接，用于根据所述按键控制电路中的按键开关的导通时间，控制向所述复位引脚输出的复位电压；
8.所述系统控制芯片，用于根据所述复位电压与各工作状态对应的电压范围，调整系统的当前工作状态；其中，所述工作状态包括停止状态、配网状态、软件复位状态和硬件复位状态，当前工作状态为任一所述工作状态。
9.可选的，所述按键控制电路，包括：所述按键开关、pnp三极管、第一npn三极管、第二npn三极管、第一电容和第二电容；
10.其中，所述按键开关的第一端和第四端、所述pnp三极管的基极、所述第一npn三极管的基极连接，所述按键开关的第一端和第四端、所述pnp三极管的基极、所述第一npn三极管的基极相连的公共端与所述供电单元的目标电压输出端连接；所述按键开关的第二端和第三端接地，所述pnp三极管的发射极与所述供电单元的目标电压输出端连接；所述pnp三极管的集电极、所述第一npn三极管的集电极和所述第一电容的第一端连接，所述pnp三极管的集电极、所述第一npn三极管的集电极和所述第一电容的第一端相连的公共端与所述第二npn三极管的基极连接；所述第一npn三极管的发射极、所述第一电容的第二端和所述第二npn三极管的发射极均接地；所述第二npn三极管的集电极与所述第二电容的第一端连接，所述第二npn三极管的集电极与所述第二电容的第一端相连的公共端作为所述按键控制电路的输出端与所述系统控制芯片的复位引脚连接；所述第二电容的第一端与所述供电单元的目标电压输出端连接，所述第二电容的第二端接地。
11.可选的，所述按键控制电路，还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第
五电阻和第六电阻；
12.其中，所述pnp三极管的基极通过所述第二电阻与所述按键开关的第一端和第四端连接，所述第一npn三极管的基极通过所述第三电阻与所述按键开关的第一端和第四端连接，所述第二电阻、所述第三电阻和所述按键开关的第一端和第四端相连的公共端通过所述第一电阻与所述供电单元的目标电压输出端连接；所述pnp三极管的集电极通过所述第四电阻与所述第一电容的第一端连接，所述第一npn三极管的集电极通过所述第五电阻与所述第一电容的第一端连接，所述第四电阻、所述第五电阻和所述第一电容的第一端相连的公共端与所述第二npn三极管的基极连接；所述第二电容的第一端通过所述第六电阻与所述供电单元的目标电压输出端连接，所述第二电容的第一端和所述第六电阻相连的公共端与所述第二npn三极管的集电极连接。
13.可选的，所述按键控制电路，还包括：第一二极管和第二二极管；
14.其中，所述第二npn三极管的发射极与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极接地。
15.可选的，所述按键控制电路，还包括：第三电容和第四电容；
16.其中，所述第三电容的第一端与所述按键开关的第一端和第四端连接，所述第三电容的第二端与所述按键开关的第二端和第三端连接，所述第四电容的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述第一电容的第二端连接。
17.可选的，所述供电单元包括：usb接口和降压电路；
18.其中，所述降压电路与所述usb接口连接，用于将所述usb接口接入的所述输入电能转换为所述目标电压的电能；所述目标电压小于所述输入电能的电压。
19.可选的，所述降压电路包括：降压芯片、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容、电感器和静电放电元件；
20.其中，所述第七电容的第一端与所述usb接口的电能输出端连接，所述第七电容的第一端和所述usb接口的电能输出端相连的公共端与所述降压芯片的输入引脚连接，所述第七电容的第二端接地；所述降压芯片的接地引脚接地，所述降压芯片的使能引脚通过所述第七电阻与所述usb接口的电能输出端连接；所述降压芯片的转换引脚与所述电感器的第一端连接，所述电感器第二端、所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端连接，所述电感器第二端、所述第五电容的第一端和所述第六电容相连的公共端与所述第八电阻的第一端连接，所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端均接地；所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第一端相连的公共端与所述降压芯片的反馈引脚连接，所述第九电阻的第二端接地；所述电感器第二端、所述第五电容的第一端和所述第六电容相连的公共端与所述静电放电元件的第一端连接，所述静电放电元件的第一端作为所述供电单元的目标电压输出端，所述静电放电元件的第二端接地。
21.可选的，所述系统控制芯片具体为蓝牙芯片。
22.可选的，该多功能按键电路还包括：
23.与所述系统控制芯片的通用输入输出引脚连接的led电路，用于根据所述系统控制芯片输出的当前工作状态对应的控制信号，控制所述led电路中的led进行相应的灯光显示。
24.可选的，所述led电路包括：第十电阻和所述led；
25.其中，所述系统控制芯片的通用输入输出引脚通过所述第十电阻与所述led的正极连接，所述led的负极接地。
26.本实用新型所提供的一种多功能按键电路，包括：供电单元、按键控制电路和系统控制芯片；其中，供电单元与按键控制电路和系统控制芯片连接，用于将输入电能转换为目标电压的电能，对按键控制电路和系统控制芯片进行供电；按键控制电路的输出端与系统控制芯片的复位引脚连接，用于根据按键控制电路中的按键开关的导通时间，控制向复位引脚输出的复位电压；系统控制芯片，用于根据复位电压与各工作状态对应的电压范围，调整系统的当前工作状态；其中，工作状态包括停止状态、配网状态、软件复位状态和硬件复位状态，当前工作状态为任一工作状态；
27.可见，本实用新型通过按键控制电路的设置，根据按键开关的按动时间，控制调整接入系统控制芯片的复位引脚的复位电压，从而调整系统的当前工作状态，在实现基本的开关机功能基础上，实现如配网功能、软件复位功能和硬件复位功能等的其他不同的工作功能，提升了用户体验，并且本实用新型提供的多功能按键电路的结构简单，安全性高，实用性强。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例所提供的一种多功能按键电路的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例所提供的另一种多功能按键电路的供电单元的电路示意图；
31.图3为本实用新型实施例所提供的另一种多功能按键电路的按键控制电路的电路示意图；
32.图4为本实用新型实施例所提供的另一种多功能按键电路的系统控制芯片和led电路的电路示意图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
34.请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种多功能按键电路的结构示意图。该多功能按键电路可以包括：供电单元10、按键控制电路20和系统控制芯片30；其中，
35.供电单元10与按键控制电路20和系统控制芯片30连接，用于将输入电能转换为目标电压的电能，对按键控制电路20和系统控制芯片30进行供电；
36.按键控制电路20的输出端与系统控制芯片30的复位引脚连接，用于根据按键控制电路20中的按键开关的导通时间，控制向复位引脚输出的复位电压；
37.系统控制芯片30，用于根据复位电压与各工作状态对应的电压范围，调整系统的当前工作状态；其中，工作状态包括停止状态、配网状态、软件复位状态和硬件复位状态，当前工作状态为任一工作状态。
38.可以理解的是，本实施例中的供电单元10可以为利用外部供电或储能电池的输入电能，对按键控制电路20和系统控制芯片30进行供电的电路单元，即供电单元10可以将输入电能转换为供电所需电压(即目标电压)的电能，为按键控制电路20和系统控制芯片30进行供电。
39.对应的，对于本实施例中供电单元10的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如供电单元10利用外部供电的输入电能进行供电时，供电单元10可以包括usb接口和降压电路；其中，降压电路与usb接口连接，用于将usb接口接入的输入电能转换为目标电压的电能；目标电压小于输入电能的电压；如图2所示，usb接口(usb1)的2引脚和5引脚可以连接外部输入的5v的输入电能(如电源供应器输出的5v@1.5a的输入电能)；降压电路(降压模块)可以将usb接口输出的5v的输入电能转换为3.3v(即目标电压)电能，为按键控制电路20和系统控制芯片30进行供电。
40.具体的，如图2所示，降压电路可以包括降压芯片(u2)、第七电阻(r8)、第八电阻(r5)、第九电阻(r10)、第五电容(c5)、第六电容(c6)、第七电容(c7)、电感器(l2)和静电放电元件(esd1)；其中，第七电容的第一端与usb接口的电能输出端(5v)连接，第七电容的第一端和usb接口的电能输出端相连的公共端与降压芯片的输入引脚连接，第七电容的第二端接地；降压芯片的接地引脚接地，降压芯片的使能引脚通过第七电阻与usb接口的电能输出端连接；降压芯片的转换引脚与电感器的第一端连接，电感器第二端、第五电容的第一端和第六电容的第一端连接，电感器第二端、第五电容的第一端和第六电容相连的公共端与第八电阻的第一端连接，第五电容的第二端和第六电容的第二端均接地；第八电阻的第二端与第九电阻的第一端连接，第八电阻的第二端和第九电阻的第一端相连的公共端与降压芯片的反馈引脚连接，第九电阻的第二端接地；电感器第二端、第五电容的第一端和第六电容相连的公共端与静电放电元件的第一端连接，静电放电元件的第一端作为供电单元10的目标电压输出端，静电放电元件的第二端接地。
41.也就是说，如图2所示，usb接口(usb1)的dc5v电压，经过第七电容c7的滤波，输入降压芯片u2的第4脚(即输入引脚，in脚)，经第七电阻r8对u2的第1脚(即使能引脚，en脚)上拉，u2的第5脚(即反馈引脚，fb脚)第八电阻r5//第九电阻r10取得3.3v(即目标电压)输出给按键控制电路20和系统控制芯片30。即usb1的2引脚和5引脚连接外部输入的5v的输入电能，输入5v连接u2的in脚，c7一端接入in脚，另一端接gnd(地)；r8的一端接入5v，另一端接入u2的en脚，作为u2的使能端；r10的一端连接u2的fb脚，另一端连接gnd；r5的一端连接电感器l2的一端，r5的另一端连接u2的fb脚，r5＝r10x[(2.8/0.6)-1)取值，l2的另一端连接u2的sw脚(即转换引脚)；第五电容c5//第六电容c6的一端连接3.3v输出端(即目标电压输出端)，另一端连接gnd；u2的gnd脚(即接地引脚)连接gnd；esd1的一端连接3.3v，另一端连接gnd。
[0042]
可以理解的是，本实施例中按键控制电路20可以为根据按键开关的导通时间(即
按动时间)调整向系统控制芯片30的复位引脚输出的电压(即复位电压)的电路，从而使系统控制芯片30可以通过复位引脚的复位电压与各工作状态对应的电压范围的比较，确定调整系统当前的工作状态(即当前工作状态)。
[0043]
对应的，对于本实施例中供电单元10的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如按键控制电路20可以用于根据按键控制电路20中的按键开关的导通时间，降低向系统控制芯片30的复位引脚输出的复位电压；也就是说，按键开关未导通(即未按动时)，系统控制芯片30的复位引脚接入的复位电压可以为最大电压(如目标电压)，随着按键开关的导通时间增大，复位引脚接入的复位电压可以对应减小，直至减少到最小电压(如0v)；如图3所示，按键控制电路20可以包括：按键开关(k1)、pnp三极管(q1)、第一npn三极管(q4)、第二npn三极管(q2)、第一电容(c19)和第二电容(c24)；其中，按键开关的第一端和第四端、pnp三极管的基极(b极)、第一npn三极管的基极连接，按键开关的第一端和第四端、pnp三极管的基极、第一npn三极管的基极相连的公共端与供电单元10的目标电压输出端连接；按键开关的第二端和第三端接地，pnp三极管的发射极与供电单元10的目标电压输出端连接；pnp三极管的集电极(c极)、第一npn三极管的集电极和第一电容的第一端连接，pnp三极管的集电极、第一npn三极管的集电极和第一电容的第一端相连的公共端与第二npn三极管的基极连接；第一npn三极管的发射极(e极)、第一电容的第二端和第二npn三极管的发射极均接地；第二npn三极管的集电极与第二电容的第一端连接，第二npn三极管的集电极与第二电容的第一端相连的公共端作为按键控制电路20的输出端与系统控制芯片30(u6)的复位引脚连接；第二电容的第一端与供电单元10的目标电压输出端连接，第二电容的第二端接地。
[0044]
相应的，本实施例中的按键控制电路20还可以包括起到限流作用和/或分压作用的电阻器；如图3所示，本实施例中按键控制电路20还可以包括：第一电阻(r17)、第二电阻(r18)、第三电阻(r22)、第四电阻(r21)、第五电阻(r24)和第六电阻(r46)；其中，pnp三极管的基极通过第二电阻与按键开关的第一端和第四端连接，第一npn三极管的基极通过第三电阻与按键开关的第一端和第四端连接，第二电阻、第三电阻和按键开关的第一端和第四端相连的公共端通过第一电阻与供电单元10的目标电压输出端连接；pnp三极管的集电极通过第四电阻与第一电容的第一端连接，第一npn三极管的集电极通过第五电阻与第一电容的第一端连接，第四电阻、第五电阻和第一电容的第一端相连的公共端与第二npn三极管的基极连接；第二电容的第一端通过第六电阻与供电单元10的目标电压输出端连接，第二电容的第一端和第六电阻相连的公共端与第二npn三极管的集电极连接。
[0045]
进一步的，本实施例中的按键控制电路20还可以包括二极管，以使第二npn三极管的发射极可以通过二极管接地；如图3所示，本实施例中的按键控制电路20还可以包括第一二极管(d2)和第二二极管(d3)；其中，第二npn三极管的发射极与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极接地。
[0046]
进一步的，本实施例中的按键控制电路20还可以包括与按键开关并联的电容器，以起到电流旁路的作用；如图3所示，本实施例中的按键控制电路20还可以包括第三电容(c13)；其中，第三电容的第一端与按键开关的第一端和第四端连接，第三电容的第二端与按键开关的第二端和第三端连接。本实施例中的按键控制电路20还可以包括与第一电容并联的电容器，以与第一电容一同储能，提升储能容量；如图3所示，本实施例中的按键控制电
路20还可以包括第四电容(c20)；其中，第四电容的第一端与第一电容的第一端连接，第四电容的第二端与第一电容的第二端连接。
[0047]
也就是说，如图3所示，按键开关k1不按下时，pnp三极管q1和第一npn三极管q4处于截止，因q1截止，q2的b极无电压，所以q2也是截止，此时系统控制芯片30u6的复位引脚(reset脚)的状态为3.3v(即目标电压)经过第六电阻r46上拉置高电平，此时u6可以处于正常上电工作状态。k1按下时，按键控制电路20中的电平流向可以如下：
①
3.3v(即目标电压)经过第一电阻r17、第三电容c13/k1按下导通到gnd；
②
3.3v接q1的e极，因
①
导通，q1的b极拉低，此时q1导通，q4的b极拉低不导通；
③
q1导通，经过q1的ce、第四电阻r21和第一电容c19充电，为q2的b极提供电压，按键开关继续按下状态，q2的b极电压在上升，上升达到q2的be的门槛电压(如0.7v)+d2的vf(即正向导通电压)+d3的vf，q2的b极导通，同时c19放电；
④
3.3v经过第六电阻r46流向q2的c极和u6的reset脚，q2 ce导通，u6的reset脚的电压由3.3v高电平变为低电平。
[0048]
也就是说，如图3所示，按键控制电路20可以包括rst(reset，复位)电路、按键电路、电容充电上升电电路和电容掉电及rst置低电路；其中，rst电路可以包括r46第一端接3.3v，第二端连接u6 34脚(reset脚)，c24第一端连接rst，第二端连接gnd；按键电路可以包括：r17的第一端连接3.3v，k1的1/4脚连接r17第二端，k1的2/3脚连接gnd，c3并在k1二端；电容充电上升电电路可以包括：r18第一端连接k1的1/4和r17第二端，r22第一端，r18第二端连接q1的b极，q1的e极接3.3v，r22的第二端接q4的b极，r24的第二端接q4 c极，e极接gnd，r21的第一端接q1 c极，第二端接r24的第一端及c19和c20第一端，c19和c20第二端接gnd；电容掉电及rst置低电路可以包括q2的c极连接的u6的reset脚、r46第二端和c24第一端，e极连接d2的正极，d2负极连接d3的正极，d3的负极连接gnd，c19和c20的第一端连接q2的b极。
[0049]
需要说明的是，本实施例中系统控制芯片30可以通过复位引脚接入的复位电压与各工作状态对应的电压范围的比较，调整系统的当前工作状态，从而实现各工作状态对应的工作功能的切换。本实施例并不限定工作状态对应的电压范围的具体设置，如停止状态的电压范围可以为预先设置的按动按键开关小于2s对应的复位电压的范围，配网状态的电压范围可以为预先设置的按动按键开关在2s-15s对应的复位电压的范围；软件复位状态的电压范围可以为预先设置的按动按键开关在15s-30s对应的复位电压的范围；硬件复位状态的电压范围可以为预先设置的按动按键开关在大于30s对应的复位电压的范围；也就是说，系统控制芯片30可以在用户长按按键开关小于2s，即复位引脚处的复位电压处于停止状态的电压范围时，进入停止状态，停止当前的正常工作状态；在用户长按按键开关2s-15s放开时，进行配网；在用户长按按键开关15s-30s放开时，进行软件复位；在用户长按按键开关大于30s时，进行硬件复位，即电路复位。
[0050]
具体的，本实施实施例并不限定系统控制芯片30的具体设备类型，如系统控制芯片30可以采用蓝牙(bt)芯片，如图3中的u6；也可以采用其他控制芯片。
[0051]
进一步的，本实施例所提供的多功能按键电路还可以包括与系统控制芯片30的通用输入输出引脚连接的led电路，用于根据系统控制芯片30输出的当前工作状态对应的控制信号，控制led电路中的led进行相应的灯光显示。如图3和图4所示，led电路可以包括：第十电阻(r23)和led(led2)；其中，系统控制芯片30(u6)的通用输入输出引脚(第7脚pa00)通
过第十电阻与led的正极连接，led的负极接地；使得系统控制芯片30的通用输入输出引脚可以通过输出不同的led pwm占空比(即gpio 1)，对led2实现不同工作状态对应的指示，让操作者了解当前工作状态；如系统控制芯片30可以在用户长按按键开关2s-15s放开时，进行配网，并控制led快闪，一直控制led快闪2min；在用户长按按键开关15s-30s放开时，进行软件复位，并控制led常亮10-15s后熄灭；在用户长按按键开关大于30s时，进行硬件复位，并控制led熄灭。
[0052]
本实施例中，本实用新型实施例通过按键控制电路20的设置，根据按键开关的按动时间，控制调整接入系统控制芯片30的复位引脚的复位电压，从而调整系统的当前工作状态，在实现基本的开关机功能基础上，实现如配网功能、软件复位功能和硬件复位功能等的其他不同的工作功能，提升了用户体验，并且多功能按键电路的结构简单，安全性高，实用性强。
[0053]
以上对本实用新型所提供的一种多功能按键电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。