本實(shí)用新型涉及智能表計(jì)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置。

背景技術(shù)：

智能表計(jì)系統(tǒng)中常用的一種技術(shù)，是將機(jī)械機(jī)芯計(jì)數(shù)器的示值轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和通信，目前普遍采用的轉(zhuǎn)換方式是脈沖計(jì)數(shù)方式，通常由一個(gè)采集與處理電脈沖的單片機(jī)、傳感器組成，傳感器通常放置在機(jī)械機(jī)芯計(jì)數(shù)器的發(fā)訊磁鋼附近，該位置要便于傳感器可靠檢測(cè)，當(dāng)機(jī)械儀表計(jì)量時(shí)，發(fā)訊磁鋼就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器就會(huì)檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化，單片機(jī)周期性、間歇性地給傳感器供電，通過(guò)傳感器檢測(cè)磁鋼的旋轉(zhuǎn)變化，進(jìn)而得到機(jī)械機(jī)芯計(jì)數(shù)器的電子讀數(shù)。

上述單片機(jī)工作方式為：休眠+采樣，循環(huán)往復(fù)，單片機(jī)的休眠電流通常小于3uA，單片機(jī)采樣時(shí)處于工作模式，假設(shè)單片機(jī)的工作電流為1mA，磁阻傳感器的工作電流為2mA，這時(shí)單片機(jī)的工作電流+采樣電流在3mA左右，休眠時(shí)間越長(zhǎng)、采樣時(shí)間越短，單片機(jī)的靜態(tài)平均電流就會(huì)越小，反之就會(huì)越大，假如單片機(jī)的循環(huán)工作周期是100mS，采樣時(shí)間是0.2mS，這時(shí)單片機(jī)的靜態(tài)平均電流就是3uA+3000uA*0.2mS/100mS＝9uA。

上述傳感器通常為干簧管傳感器，也有采用磁阻傳感器或霍爾傳感器的，這三種傳感器的采樣電流大小情況為：霍爾＞磁阻＞干簧管，該傳感器的最小采樣單位通常為0.01立方米，這時(shí)單片機(jī)的靜態(tài)平均工作電流可以控制在30uA以下，這樣智能儀表的使用壽命就可以滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的6+1年；如果將傳感器的最小采樣單位提高到0.001立方米，勢(shì)必單片機(jī)的采樣周期要提高10倍，這樣單片機(jī)的靜態(tài)平均電流就會(huì)加大10倍，使智能表計(jì)的電池使用壽命縮短10倍。

上述技術(shù)的缺點(diǎn)是單片機(jī)無(wú)法在休眠模式下自動(dòng)完成采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)，為此TI公司利用LC電感進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)量的測(cè)量原理專門設(shè)計(jì)了一款低功耗MSP430FW427單片機(jī)，旋轉(zhuǎn)測(cè)量采集部分只需要一個(gè)轉(zhuǎn)盤和若干個(gè)電感電容,轉(zhuǎn)盤的一半上面覆有阻尼系數(shù)相對(duì)較大的金屬，另一半則是阻尼系數(shù)相對(duì)較小的塑料，LC諧振電壓幅度的衰減和阻尼系數(shù)的大小有關(guān)，阻尼系數(shù)越大LC諧振電壓幅度衰減越大，單片機(jī)內(nèi)部的Scan IF模塊自動(dòng)檢測(cè)電壓波形衰減的幅度，就可以判斷轉(zhuǎn)盤所處的位置，這樣單片機(jī)在休眠狀態(tài)下通過(guò)低功耗ScanIF模塊自動(dòng)完成采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)，大大降低了傳統(tǒng)單片機(jī)定時(shí)采樣的工作電流，為智能儀表實(shí)現(xiàn)升位采樣計(jì)數(shù)提供了平臺(tái)。

Scan IF模塊由三部分組成:模擬前端(AFE)，信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)(PSM),定時(shí)狀態(tài)機(jī)(TSM)，其中，模擬前端由激勵(lì)電路VCC/2發(fā)生器，采樣保持器、比較器和DAC幾部分元器件組成。單片機(jī)對(duì)Scan IF模塊進(jìn)行設(shè)定后，Scan IF模塊能夠在單片機(jī)處于休眠模式下，不需要單片機(jī)干預(yù)，自動(dòng)完成旋轉(zhuǎn)物體的采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)功能，大大降低了單片機(jī)的功耗，具體過(guò)程為：時(shí)序狀態(tài)機(jī)(TSM)自動(dòng)產(chǎn)生操作時(shí)序，先用SIFCH_X端口對(duì)LC傳感器進(jìn)行激勵(lì)，然后再對(duì)SIFCH_X和SIFCI_X端口上的信號(hào)進(jìn)行采樣檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)放入信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)(PSM)中，根據(jù)時(shí)序狀態(tài)機(jī)(TSM)和模擬前端(AFE)的輸入信號(hào)，對(duì)比分析存儲(chǔ)在MSP430FW427存儲(chǔ)器中的狀態(tài)表，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)物體的運(yùn)動(dòng)圈數(shù)和方向，并將結(jié)果保存在信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)(PSM)中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)圈數(shù)達(dá)到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，控制中斷信號(hào)的產(chǎn)生，單片機(jī)收到中斷信號(hào)后進(jìn)入工作模式，讀取信號(hào)處理狀態(tài)機(jī)(PSM)里的正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到機(jī)械機(jī)芯計(jì)數(shù)器的電子讀數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)提供一種低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單片機(jī)在休眠與工作交替模式下自動(dòng)采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)時(shí)，耗電量大的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案如下：

一種低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置，包括單片機(jī)，第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、延遲電路以及磁阻傳感器，所述單片機(jī)包括采集引腳、激勵(lì)電源引腳、激勵(lì)控制引腳、電源供電引腳、接地引腳，所述磁阻傳感器包括電源輸入端、信號(hào)輸出端以及接地端，所述單片機(jī)的激勵(lì)控制引腳和激勵(lì)電源引腳均連接第一開關(guān)電路，所述第一開關(guān)電路連接延遲電路，延遲電路連接第二開關(guān)電路，第二開關(guān)電路連接磁阻傳感器的接地端，磁阻傳感器的電源輸入端連接單片機(jī)的電源供電引腳，磁阻傳感器的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集引腳，所述第一開關(guān)電路、延遲電路、第二開關(guān)電路均連接單片機(jī)的接地引腳；

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)電路具體包括第一電阻、第二電阻、第一三極管，第一三極管的發(fā)射極與單片機(jī)的激勵(lì)電源引腳連接，第一三級(jí)管的基極通過(guò)第一電阻與單片機(jī)的激勵(lì)控制引腳連接，第一三級(jí)管的集電極通過(guò)第二電阻與單片機(jī)的接地引腳連接。

進(jìn)一步地，所述延遲電路由第一開關(guān)電路中的第二電阻并聯(lián)電容構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述第二開關(guān)電路包括第三電阻和第二三極管，所述第二三極管的基極通過(guò)第三電阻連接第一三極管的集電極，所述第二三極管的發(fā)射極連接單片機(jī)的接地引腳，所述第二三極管的集電極連接磁阻傳感器的接地端。

本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

由于在采用由單片機(jī)、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、延遲電路以及磁阻傳感器形成計(jì)數(shù)裝置中，通過(guò)單片機(jī)在休眠狀態(tài)下，控制以第一預(yù)設(shè)時(shí)間為周期對(duì)磁阻傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并控制該第一開關(guān)電路、延遲電路、第二開關(guān)電路以及磁阻傳感器構(gòu)成的外掛低功耗控制電路在一周期內(nèi)以第二預(yù)設(shè)時(shí)間處于工作狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在單片機(jī)休眠狀態(tài)下的低功耗計(jì)數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置的原理模塊示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)提供一種低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單片機(jī)在休眠與工作交替模式下自動(dòng)采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)時(shí)，耗電量大的技術(shù)問題。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種低功耗自動(dòng)控制磁阻傳感器采樣檢測(cè)的計(jì)數(shù)裝置，如圖1所示，包括單片機(jī)10，第一開關(guān)電路101、第二開關(guān)電路102、延遲電路103以及磁阻傳感器104，該單片機(jī)包括采集引腳SIFCI₀、激勵(lì)電源引腳SIFCOM、激勵(lì)控制引腳SIFCH₀、電源供電引腳VCC、接地引腳Vss，磁阻傳感器104包括電源輸入端1041、信號(hào)輸出端1042以及接地端1043，單片機(jī)10的激勵(lì)控制引腳SIFCH₀和激勵(lì)電源引腳SIFCOM均連接第一開關(guān)電路101，第一開關(guān)電路101連接延遲電路103，延遲電路103連接第二開關(guān)電路102，第二開關(guān)電路102連接磁阻傳感器104的接地端1043，磁阻傳感器104的電源輸入端1041連接單片機(jī)10的電源供電引腳VCC，磁阻傳感器104的信號(hào)輸出端1042連接采集引腳SIFCI₀，第一開關(guān)電路101、延遲電路103、第二開關(guān)電路102均連接單片機(jī)10的接地引腳Vss。

單片機(jī)10以MSP430FW427單片機(jī)，磁阻傳感器104以MRUS72S_0傳感器為例進(jìn)行說(shuō)明。

在具體的實(shí)施方式中，該單片機(jī)10在休眠狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)的功能，由于該單片機(jī)的檢測(cè)模塊控制以第一預(yù)設(shè)時(shí)間為周期，對(duì)磁阻傳感器104檢測(cè)，該第一開關(guān)電路101，延遲電路103，第二開關(guān)電路102以及磁阻傳感器104構(gòu)成外掛低功耗控制電路，在一周期內(nèi)以第二預(yù)設(shè)時(shí)間處于工作狀態(tài)，單片機(jī)10根據(jù)磁阻傳感器104輸出端輸出的電平信息進(jìn)行檢測(cè)計(jì)數(shù)，其中，第一預(yù)設(shè)時(shí)間為5mS～50mS中的任一時(shí)間，第二預(yù)設(shè)時(shí)間為10uS～1mS中的任一時(shí)間。

具體地，激勵(lì)控制引腳平時(shí)輸出高電平，外掛低功耗控制電路不工作，電流消耗為零，在輸出低電平時(shí)，第一開關(guān)電路101工作，延遲電路103導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)延遲整形之后，使得第二開關(guān)電路102工作，磁阻傳感器104上電，該磁阻傳感器104開始工作，該磁阻傳感器104工作時(shí)長(zhǎng)由激勵(lì)脈沖的寬度決定，什么時(shí)候開始工作由延遲電路102決定，當(dāng)磁阻傳感器104沒有檢測(cè)到磁場(chǎng)時(shí)，輸出“0”電平，當(dāng)磁阻傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)時(shí)，輸出“1”電平，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)變化的模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而由單片機(jī)10自動(dòng)實(shí)現(xiàn)采樣檢測(cè)計(jì)數(shù)功能。

具體地，如圖2所示，該第一開關(guān)電路101具體包括第一電阻R01、第二電阻R02、第一三極管Q01，第一三極管Q01的發(fā)射極與單片機(jī)10的激勵(lì)電源引腳SIFCOM連接，第一三級(jí)管Q01的基極通過(guò)第一電阻R01與單片機(jī)10的激勵(lì)控制引腳SIFCH₀連接，第一三級(jí)管的集電極通過(guò)第二電阻與單片機(jī)的接地引腳Vss連接。該延遲電路103包括第二電阻和電容C01，該電容C01并聯(lián)在第二電阻R02兩端。第二開關(guān)電路102包括第三電阻R03和第二三極管Q02，第二三極管Q02的基極通過(guò)第三電阻R03連接第一三極管Q01的集電極，第二三極管Q02的發(fā)射極連接單片機(jī)10的接地引腳Vss，第二三極管Q02的集電極連接磁阻傳感器104的接地端1043。這里的第一開關(guān)電路101和第二開關(guān)電路102中的三極管還可以用場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)代替。

由于該外掛低功耗控制電路工作時(shí)的電流為3.5mA，單片機(jī)處于休眠狀態(tài)下檢測(cè)周期為10mS，外掛低功耗控制電路工作的時(shí)間是20uS，這樣，整個(gè)電路的平均工作電流就是3.5mA*20uS/10000uS＝7uA。單片機(jī)休眠時(shí)小于3uA的工作電流，靜態(tài)平均工作電流就是10uA，小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的30uA,實(shí)現(xiàn)了低功耗自動(dòng)控制傳感器采樣計(jì)數(shù)的目的，將最小電子計(jì)量單位由0.01立方米輕松提高到0.001立方米中。也保證了壽命。

因此，通過(guò)上述的技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)在單片機(jī)休眠狀態(tài)下的低功耗計(jì)數(shù)。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。