用于手持设备的低功耗控制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及低功耗手持设备技术领域，具体涉及一种用于手持设备的低功耗控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.在智能化和物联网的时代，感知、运算和控制变得无处不在，以电池供电的电子产品对功耗的要求越来越高。低功耗设计是经常让产品设计者头疼而又不得不面对的一个问题。
3.现有的手持设备上的已经能够做到微安级别的功耗，但在只有一颗纽扣电池供电的设备上，要求工作几万个小时，现有手持设备的功耗控制仍然不能完全达标。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种用于手持设备的低功耗控制系统及其控制方法，其可以智能控制手持设备的led亮度，降低功耗。
5.其技术方案是这样的：一种用于手持设备的低功耗控制系统，包括电控连接的：
6.唤醒模块，所述唤醒模块包括振动开关，所述唤醒模块通过所述振动开关提供唤醒信号；
7.led模块，所述led模块包括led灯；
8.亮度调节模块，所述亮度调节模块包括轻触开关，所述亮度调节模块通过所述轻触开关提供亮度调节信号；
9.mcu模块，所述唤醒模块、led模块、亮度调节模块、分别连接到mcu模块的i/o端口，所述mcu模块接收所述振动开关闭合导通电路产生的唤醒信号，输出电压点亮所述led模块的led灯，所述mcu模块接收轻触开关闭合产生的亮度调节信号，通过pwn控制调节输出电压占空比、调节led灯的亮度；
10.电源模块，所述电源模块与所述唤醒模块、led模块、亮度调节模块、mcu模块相连接，用于供电。
11.进一步的，所述唤醒模块还包括第一滤波单元，所述第一滤波单元包括与所述振动开关并联的第一滤波电容以及与所述振动开关串联的第一滤波电阻，用于滤除偶发、无效振动。
12.进一步的，所述亮度调节模块还包括第二滤波单元，所述第二滤波单元包括与所述轻触开关并联的第二滤波电容以及与所述轻触开关串联的第二滤波电阻，用于滤除偶发、无效的开关使能信号。
13.进一步的，所述轻触开关包括第一轻触开关和第二轻触开关，所述第一轻触开关用于将led灯的亮度调高，所述第二轻触开关用于将led灯的亮度调低。
14.进一步的，所述电源模块包括相连接的电池和升压模块，所述电池采用1.5v纽扣电池，所述升压模块包括电压转换芯片，所述电压转换芯片将所述电池输入的1.5v升压到
3v后输出。
15.进一步的，所述mcu模块包括主控芯片u1，所述主控芯片u1的7端口连接到振动开关k3的一端，所述振动开关k3的一端连接第一滤波电阻r7后连接电源vcc，电源vcc为所述电源模块输出的3v电源，所述振动开关k3的另一端接地，所述振动开关k3的两端还并联有第一滤波电容c3；所述主控芯片u1的13端口连接串联的限流电阻r1、led灯d1、限流电阻r2后接地；所述主控芯片u1的5、17端口连接电源vcc；所述主控芯片u1的23端口连接到第一轻触开关k1的3、4端口，所述第一轻触开关k1的3、4端口连接电阻r3后连接到电源vcc，所述第一轻触开关k1的1、2端口接地，所述第一轻触开关k1还并联有电容c4，所述主控芯片u1的24端口连接到第二轻触开关k2的3、4端口，所述第二轻触开关k2的3、4端口连接电阻r4后连接到电源vcc，所述第二轻触开关k2的1、2端口接地，所述第二轻触开关k2还并联有电容c5。
16.进一步的，所述主控芯片u1的1端口连接电阻r6后接地，所述主控芯片u1的4端口连接电阻r5后连接并联的电容c1、c2，电容c1、c2的一端连接电源vcc，电容c1、c2的另一端接地。
17.进一步的，所述限流电阻r1和限流电阻r2的阻值可调。
18.一种上述的用于手持设备的低功耗控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
19.设定led亮灯时间；
20.当唤醒模块未发出唤醒信号，主控模块保持休眠，led模块的led灯熄灭，当唤醒模块发出唤醒信号，主控模块从休眠状态中恢复正常工作，led模块的led灯点亮；
21.当亮度调节模块发出亮度调节信息，主控模块通过pwn控制调节输出电压的占空比，调节led模块的led灯的亮度；
22.当设定led亮灯时间到达后，再无唤醒信号，主控模块进入休眠状态，led模块的led灯熄灭，主控模块记录当前的pwn控制信号，下次唤醒时以记录pwn控制信号控制led模块的led灯点亮，led灯再次亮起时恢复到上次熄灭时的亮度，若仍有唤醒信号，保持led模块的led灯点亮，重新开始led亮灯时间的计时。
23.本发明的用于手持设备的低功耗控制系统，通过设置振动开关，能够根据振动大小来判断手持设备的状态，具备休眠功能，在没有唤醒信号时处于休眠状态，使整个手持设备的控制系统长期处于低功耗休眠状态，控制系统可以设置智能开启和关闭led灯，通过pwm的方式配合控制电路控制led的亮度，其可以有效地实现降低功耗。
附图说明
24.图1为实施例中的用于手持设备的低功耗控制系统的模块框图；
25.图2为实施例中的用于手持设备的低功耗控制系统的电路图。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
27.见图1，本发明的一种用于手持设备的低功耗控制系统，包括电控连接的：
28.唤醒模块1，唤醒模块1包括振动开关，唤醒模块1通过振动开关提供唤醒信号，唤醒模块1能够根据振动大小来判断手持设备的状态，智能开启和关闭led灯；
29.led模块2，led模块2包括led灯；
30.亮度调节模块3，亮度调节模块3包括轻触开关，亮度调节模3块通过轻触开关提供亮度调节信号；
31.mcu模块4，唤醒模块1、led模块2、亮度调节模3块、分别连接到mcu模块4的i/o端口，mcu模块4接收振动开关闭合导通电路产生的唤醒信号，输出电压点亮led模块的led灯，mcu模块4接收轻触开关闭合产生的亮度调节信号，通过pwn控制调节输出电压占空比、调节led灯的亮度；
32.电源模块5，电源模块5与唤醒模块1、led模块2、亮度调节模块3、mcu模块4相连接，用于供电。
33.具体在本实施例中，唤醒模块1还包括第一滤波单元，第一滤波单元包括与振动开关并联的第一滤波电容以及与振动开关串联的第一滤波电阻，用于滤除偶发、无效振动，避免控制系统的无效唤醒，节省功耗。
34.具体在本实施例中，亮度调节模块3还包括第二滤波单元，第二滤波单元包括与轻触开关并联的第二滤波电容以及与轻触开关串联的第二滤波电阻，用于滤除偶发、无效的开关使能信号，避免控制系统的发生非计划性亮度切换。
35.同时，轻触开关包括第一轻触开关k1和第二轻触开关k2，第一轻触开关k1用于将led灯的亮度调高，第二轻触开关k2用于将led灯的亮度调低，这样的设置可以方便操作使用。
36.具体在本实施例中，电源模块包括相连接的电池和升压模块，电池采用1.5v纽扣电池，升压模块包括电压转换芯片，电压转换芯片将电池输入的1.5v升压到3v后输出，电压转换芯片可以采用pw5100，其所需的外围元器件少，支持小型的外部电感器和输出电容器，同时又能保持超低的静态电流，实现很好的效率，有助于降低功耗。
37.在本发明的一个实施例中，mcu模块4包括主控芯片u1，mcu模块采用的芯片型号为stm32l051，唤醒模块1包含振动开关k3、滤波电容c3、滤波电阻r7，主控芯片u1的7端口连接到唤醒模块1的振动开关k3的一端，振动开关k3的一端连接第一滤波电阻r7后连接电源vcc，电源vcc为电源模块输出的3v电源，振动开关k3的另一端接地，振动开关k3的两端还并联有第一滤波电容c3；振动开关k3的型号为bl-18010p，振动开关k3采用滚珠式振动开关，利用导电珠子在重力的作用下，通过滚动来接触电路的两端，进而实现电路的导通和断开。滤波电容c3、滤波电阻r7和mcu模块的数字滤波组成的滤波电路滤除偶发和无效的振动，避免控制系统无效唤醒，节省功耗。
38.亮度调节模块3包括轻触开关k1、k2、滤波单元的电阻r3、电容c4和电阻r4、电容c5，轻触开关k1、k2的型号为kh-404015-aj，主控芯片u1的23端口连接到第一轻触开关k1的3、4端口，第一轻触开关k1的3、4端口连接电阻r3后连接到电源vcc，第一轻触开关k1的1、2端口接地，第一轻触开关k1还并联有电容c4，主控芯片u1的24端口连接到第二轻触开关k2的3、4端口，第二轻触开关k2的3、4端口连接电阻r4后连接到电源vcc，第二轻触开关k2的1、2端口接地，第二轻触开关k2还并联有电容c5，滤波单元的电阻r3、电容c4和电阻r4、电容
c5，在模拟端滤除偶发和无效的开关使能信号，mcu模块的数字滤波电路在数字端滤除偶发和无效的开关使能信号，避免控制系统发生非计划性亮度切换。
39.led模块2包括led灯d1、限流电阻r1、r2，主控芯片u1的13端口连接串联的限流电阻r1、led灯d1、限流电阻r2后接地；主控芯片u1的5、17端口连接电源vcc，主控芯片u1的1端口连接电阻r6后接地，主控芯片u1的4端口连接电阻r5后连接并联的电容c1、c2，电容c1、c2的一端连接电源vcc，电容c1、c2的另一端接地；主控模块通过调节pwm的占空比控制led灯的亮度，此外，还可以根据pwm的最小占空比，设定限流电阻r1、限流电阻r2，来设定led灯的最小亮度。具体如下：
40.设定led灯的最小亮度，换算成功耗电流a0，pwm的高电压为u0，最小占空比为p0，限流电阻r1和r2的阻值根据公式：r1 r2＝u0*p0/a0；
41.设置限流电阻r1和限流电阻r2的阻值可调，可以调节led灯的最大亮度和最小亮度。
42.在本发明的实施例中，还提供了一种上述实施例中的用于手持设备的低功耗控制系统的控制方法，包括以下步骤：
43.设定led亮灯时间；
44.当唤醒模块未发出唤醒信号，主控模块保持休眠，led模块的led灯熄灭，当唤醒模块发出唤醒信号，主控模块从休眠状态中恢复正常工作，led模块的led灯点亮；
45.当亮度调节模块发出亮度调节信息，主控模块通过pwn控制调节输出电压的占空比，调节led模块的led灯的亮度；
46.当设定led亮灯时间到达后，再无唤醒信号，主控模块进入休眠状态，led模块的led灯熄灭，主控模块记录当前的pwn控制信号，下次唤醒时以记录pwn控制信号控制led模块的led灯点亮，led灯再次亮起时恢复到上次熄灭时的亮度，若仍有唤醒信号，保持led模块的led灯点亮，重新开始led亮灯时间的计时。
47.本发明的用于手持设备的低功耗控制系统，通过pwm的方式配合控制电路控制led的亮度，具备休眠功能，使整个低功耗智能控制模块长期处于低功耗休眠状态，并且具备记忆功能，能够记忆led灯上次熄灭时的亮度，使led灯再次亮起时恢复到上次熄灭时的亮度。
48.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
49.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。