一种时钟掉电保护电路及其智能仪表的制作方法

一种时钟掉电保护电路及其智能仪表的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保护电路，尤其涉及一种时钟掉电保护电路，并涉及包括了该时钟掉电保护电路的智能仪表。
【背景技术】
[0002]过去若干年以来，技术快速发展，而随着各种便携式个人通信设备与家用电器设备的增加，人们享受蜂窝移动通信系统带来的便利的同时，对掉电保护的又提出了新的需求，同时还要保证电池的安全以及使用寿命。
[0003]由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向，它的不断发展对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等将产生极其深远的影响；而面对工业领域复杂的环境要求，对掉电保护的需求也是越来越高。

【发明内容】

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种成本低、安全且电池使用寿命长的时钟掉电保护电路，并提供包括了该时钟掉电保护电路的智能仪表。
[0005]对此，本实用新型提供一种时钟掉电保护电路，包括:时钟芯片U4、二极管D6、后备电池BT1、电阻R70和二极管D5，所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极连接至外接电源；所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极通过电阻R70连接至后备电池BTl的正极，所述后备电池BTl的负极连接至GVCC。
[0006]所述时钟芯片U4通过双路供电电源实现电源供电，其中一路电源是外接电源供电时通过二极管D6连接至时钟芯片U4的VDD管脚供电，另一路是当外接电源断电时，内置的后备电池BTl通过二极管D5给时钟芯片U4的VDD管脚供电；双路电源供电保证系统在上电和掉电时均能够保证时钟芯片U4的正常工作，时钟芯片U4能够正常运行；二极管D5和二极管D6的作用是防止电源倒灌，外接电源供电时，后备电池BTl不供电，且不会被充电，这样的好处可以保证后备电池BTl的安全，保证了后备电池BTl的长时间使用，延长其使用寿命；如果外接电源不供电时，自动切换至后备电池BTl给时钟芯片U4供电，并且由于二极管D5的反向截止作业，后备电池BTl不会给其他部分的电路供电，保证了后备电池BTl在外接掉电时专门给时钟芯片U4供电，从而延长了电池的使用寿命。
[0007]本实用新型的进一步改进在于，还包括电容C13，所述时钟芯片U4的VDD管脚通过电容C13连接至GVCC。
[0008]本实用新型的进一步改进在于，还包括电阻R6，所述时钟芯片U4的SCL管脚通过I2C时钟总线连接至电阻R6，所述电阻R6连接至VCC。
[0009]本实用新型的进一步改进在于，还包括电阻R7，所述时钟芯片U4的SCA管脚通过I2C数据总线连接至电阻R7，所述电阻R7连接至VCC。
[0010]本实用新型还提供一种智能仪表，包括了如上所述的时钟掉电保护电路，还包括按键模块、采样模块、计量模块、显示模块、MCU和电源模块，所述时钟掉电保护电路通过I2C串行总线与MCU相连接，所述采样模块通过计量模块连接至MCU，所述按键模块、显示模块和电源模块分别与MCU相连接。
[0011]本实用新型的进一步改进在于，所述电源模块与时钟掉电保护电路的二极管D6相连接，所述电源模块输出5.7V的电压至二极管D6的阳极，电源模块选用5.7V电压的原因是二极管正向导通的压降约为0.7V，5.7V电源经过0.7V的二极管压降后变为时钟5.0V,与MCU的5V供电系统保持一致而无需电平转换，简化电路结构。
[0012]本实用新型的进一步改进在于，还包括存储模块，所述存储模块与MCU相连接。
[0013]本实用新型的进一步改进在于，还包括485通讯模块，所述485通讯模块与MCU相连接。
[0014]本实用新型的进一步改进在于，还包括电平转换电路，所述电平转换电路与MCU相连接。
[0015]本实用新型的进一步改进在于，还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块的UART串口通过电平转换电路连接至MCU。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:通过双路供电电源实现时钟芯片U4的供电，在外接电源上电和掉电时均能够保证时钟芯片U4的正常工作，同时，还能够防止外接电源倒灌至后备电池BT1，即在外接电源供电时，后备电池BTl不供电，且不会被充电，进而保证了后备电池BTl的安全和使用寿命；在此基础上，还提供了包括该时钟掉电保护电路的智能仪表，该智能仪表能够进一步包括存储、485通讯和无线通讯等功能。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例1的电路结构示意图；
[0018]图2是本实用新型实施例2的模块结构示意图；
[0019]图3是本实用新型实施例2的无线通讯模块的电路结构示意图；
[0020]图4是本实用新型实施例2的电平转换电路的第一电平转换单元的电路原理图；
[0021]图5是本实用新型实施例2的电平转换电路的第二电平转换单元的电路原理图；
[0022]图6是本实用新型实施例2的电平转换电路的第三电平转换单元的电路原理图；
[0023]图7是本实用新型实施例2的电平转换电路的第四电平转换单元的电路原理图；
[0024]图8是本实用新型实施例2的电平转换电路的第五电平转换单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
[0026]实施例1:
[0027]如图1所示，本例提供一种时钟掉电保护电路，包括:时钟芯片U4、二极管D6、后备电池BTl、电阻R70和二极管D5，所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极连接至外接电源；所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极通过电阻R70连接至后备电池BTl的正极，所述后备电池BTl的负极连接至GVCC。
[0028]所述时钟芯片U4通过双路供电电源实现电源供电，其中一路电源是外接电源供电时通过二极管D6降压至给时钟芯片U4的VDD管脚供电，另一路是当外接电源断电时，内置的后备电池BTl通过二极管D5给时钟芯片U4的VDD管脚供电；双路电源供电保证系统在上电和掉电时均能够保证时钟芯片U4的正常工作，时钟芯片U4能够正常运行；二极管D5和二极管D6的作用是防止电源倒灌，外接电源供电时，后备电池BTl不供电，且不会被充电，这样的好处可以保证后备电池BTl的安全，保证了后备电池BTl的长时间使用，延长其使用寿命，如果外接电源不供电时，自动切换至后备电池BTl给时钟芯片U4供电，并且由于二极管D5的反向截止作业，后备电池BTl不会给其他部分的电路供电，保证了后备电池BTl在外接掉电时专门给时钟芯片U4供电，从而延长了电池的使用寿命。
[0029]如图1所示，本例还包括电容C13、电阻R6和电阻R7，所述时钟芯片U4的VDD管脚通过电容C13连接至GVCC ;所述时钟芯片U4的SCL管脚通过I2C时钟总线连接至电阻R6，所述电阻R6连接至VCC ;所述时钟芯片U4的SCA管脚通过I2C数据总线连接至电阻R7，所述电阻R7连接至VCC。
[0030]实施例2:
[0031]如图2所示，本例还提供一种智能仪表，包括了如实施例1所述的时钟掉电保护电路，还包括按键模块、采样模块、计量模块、显示模块、MCU、电源模块、存储模块、485通讯模块、无线通讯模块和电平转换电路，所述时钟掉电保护电路通过I2C串行总线与MCU相连接，所述采样模块通 过计量模块连接至MCU，所述按键模块、显示模块、电源模块、存储模块和485通讯模块分别与MCU相连接；所述无线通讯模块的UART串口通过电平转换电路连接至MCU ;所述电平转换电路分别与无线通讯模块和MCU相连接；其中，所述无线通讯模块的电路结构示意图如图3所示，图3中，U5为集成的无线通讯收发模块，其SLP管脚为睡眠控制端口，CFG管脚为配置控制端口，RST为复位端口 ；所述电平转换电路的电路结构示意图如图4至图8所示。
[0032]图4至图8所示的是无线通讯模块与MCU连接端口之间的电平转换电路的电路原理图，通过该电平转换电路，可以实现MCU的5V供电系统与无线通讯模块的3.3V供电系统之间的电平转换，实现MCU对无线通讯模块的通讯与控制；如图4所示，所述电平转换电路包括第一电平转换单元，所述第一电平转换单元包括电阻R9、三极管Q3和电阻R10，用于对无线通讯模块的睡眠控制端口提供转换后的电平，即3.3V的电源；如图5所示，所述电平转换电路包括第二电平转换单元，所述第二电平转换单元包括电阻R12、三极管Q4和电阻R13，用于对无线通讯模块的配置控制端口提供转换后的电平，即3.3V的电源；如图6所示，所述电平转换电路包括第三电平转换单元，所述第三电平转换单元包括电阻R16、三极管Q5、电阻R17和电容C18，用于对无线通讯收发模块U5的复位端口提供转换后的电平，即3.3V的电源；如图7所示，所述电平转换电路包括第四电平转换单元，所述第四电平转换单元包括电阻R35、三极管Q6和电阻R36，用于对无线通讯模块的RXl管脚的RX串口提供转换后的电平；如图8所示，所述电平转换电路包括第五电平转换单元，所述第五电平转换单元包括电阻R37、三极管Q7和电阻R38，用于对无线通讯模块的TXl管脚的TX串口提供转换后的电平。
[0033]本例所述电源模块与时钟掉电保护电路的二极管D6相连接，所述电源模块输出5.7V的电压至二极管D6的阳极；所述时钟芯片U4通过I2C串行总线与MCU通讯，其中，图1中的I2CSCK1为I2C时钟总线，I2CSDA1为I2C数据总线，时钟芯片U4通过双路供电电源实现电源供电，一路+5.7V电源是智能电表外接交流电源供电时通过电源模块输出5.7V电压，然后通过二极管D6降压至5.0V给时钟芯片U4供电；另一路是当外接交流电源断电时，内置的时钟后备电池BTl通过二极管D5给时钟芯片U4供电；双路电源供电保证系统在上电和掉电时均能够保证时钟芯片U4的正常工作和正常运行，二极管D5和二极管D6的作用是防止电源倒灌，外接交流电源时后备电池BTl不供电，且不会被充电，这样的好处可以保证后备电池BTl的安全及后备电池BTl的长时间使用。
[0034]本例通过采样模块和计量模块，能够集成数字集成电路进而直接准确地测量各种电参数，并采用MCU通过读取并显示电参数数据，实现各种测控功能；通过电平转换电路满足无线通讯模块的电平转换需求，实现MCU供电需求与无线通讯模块供电需求之间的电平转换，进而实现数据的无线读取，在此基础上，通过存储模块的设置，能够在通讯过程出现异常的情况下实现数据存储功能，例如通讯线路断开或上位主机关闭等类似情况下，将异常过程中的数据存储在存储模块中，不至于丢失数据。
[0035]本例还优选包括时钟模块和485通讯模块，所述时钟模块和485通讯模块分别与MCU相连接。本例通过存储模块和时钟模块的设置，能够在通讯过程出现异常的情况下实现数据回读功能，例如通讯线路断开或上位主机关闭等类似情况下，将异常过程中的数据存储在存储模块中，所述时钟模块通过MCU校准当前时间，所述MCU能够根据当前时间和设置好的时间间隔进行定时的数据冻结，并将冻结的数据及其冻结时间从计量模块和时钟模块存储到存储模块中，进而防止数据丢失，并能够设置定时回读数据以便减少读写次数。
[0036]本例在实现了无线通讯模块的基础上，还包括485通讯模块，在工业环境恶劣的情况下，比如在无线信号无法穿透或是无线信号不稳定的情况下，可以通过485通讯模块实现有线的数据传输，进而双方面保证数据传输的流畅性和稳定性；同时，增加485通讯模块，也有利于无线智能仪表的测试。
[0037]以上所述之【具体实施方式】为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本【具体实施方式】，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种时钟掉电保护电路，其特征在于，包括:时钟芯片U4、二极管D6、后备电池BT1、电阻R70和二极管D5，所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极连接至外接电源；所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极通过电阻R70连接至后备电池BTl的正极，所述后备电池BTl的负极连接至GVCC0
2.根据权利要求1所述的时钟掉电保护电路，其特征在于，还包括电容C13，所述时钟芯片U4的VDD管脚通过电容C13连接至GVCC。
3.根据权利要求1或2所述的时钟掉电保护电路，其特征在于，还包括电阻R6，所述时钟芯片U4的SCL管脚通过I2C时钟总线连接至电阻R6，所述电阻R6连接至VCC。
4.根据权利要求1或2所述的时钟掉电保护电路，其特征在于，还包括电阻R7，所述时钟芯片U4的SCA管脚通过I2C数据总线连接至电阻R7，所述电阻R7连接至VCC。
5.一种智能仪表，其特征在于，包括了如权利要求1至4任意一项所述的时钟掉电保护电路，还包括按键模块、采样模块、计量模块、显示模块、MCU和电源模块，所述时钟掉电保护电路通过I2C串行总线与MCU相连接，所述采样模块通过计量模块连接至MCU，所述按键模块、显示模块和电源模块分别与MCU相连接。
6.根据权利要求5所述的智能仪表，其特征在于，所述电源模块与时钟掉电保护电路的二极管D6相连接，所述电源模块输出5.7V的电压至二极管D6的阳极。
7.根据权利要求5所述的智能仪表，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块与MCU相连接。
8.根据权利要求5所述的智能仪表，其特征在于，还包括485通讯模块，所述485通讯模块与MCU相连接。
9.根据权利要求5所述的智能仪表，其特征在于，还包括电平转换电路，所述电平转换电路与MCU相连接。
10.根据权利要求9所述的智能仪表，其特征在于，还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块的UART串口通过电平转换电路连接至MCU。
【专利摘要】本实用新型提供一种时钟掉电保护电路及其智能仪表，所述时钟掉电保护电路包括：时钟芯片U4、二极管D6、后备电池BT1、电阻R70和二极管D5，所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D6的阴极，所述二极管D6的阳极连接至外接电源；所述时钟芯片U4的VDD管脚连接至二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极通过电阻R70连接至后备电池BT1的正极，所述后备电池BT1的负极连接至GVCC。本实用新型通过双路供电电源实现时钟芯片U4的供电，在外接电源上电和掉电时均能够保证时钟芯片U4的正常工作，同时，还能够防止外接电源倒灌至后备电池BT1，进而保证了后备电池BT1的安全和使用寿命。
【IPC分类】G06F11-16, G06F1-30
【公开号】CN204613929
【申请号】CN201520364140
【发明人】刘澜
【申请人】深圳市拓远能源科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月29日