便携式智能触控面板及其无线充电发射装置的制造方法
便携式智能触控面板及其无线充电发射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能触控面板的技术领域，特别涉及一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板及其无线充电发射装置。
【背景技术】
[0002]在传统的家居生活中，灯光、家用电器的控制主要靠开关来实现。可以说，传统按键式机械开关的诞生，对传统家居生活而言起到了功不可没的作用。但因传统按键式机械开关很难再满足广大用户的需求，并且一直没有发生质的变化，仍然摆脱不了机械式接触，且外观无新颖，跟不上现代智能家居使用要求。
一个开关控制一个灯已经成为过去，传统开关在多方面已不能满足人们的需求。譬如:传统开关面板是直接通过控制强电的通断，从而达到控制灯具或者其它电器的机械式开关，开关时金属片摩擦大，容易接触不良产生火花发生短路，存在触电的危险，需要经常维修，使用的寿命短，且在黑暗中操作不方便。杂而乱的墙面开关不仅影响墙面的美观，也给用户带来众多的不便。又譬如:传统的开关面板是通过控制强电的通断来进行控制，因此它的电源线会很多，布线时的工程量很大，相应的成本会很高。再譬如:传统的开关面板是通过控制强电的通断来进行控制，因此它的电源线会很多，布线时的工程量很大，相应的成本会很高。传统面板不支持手持移动使用，更没有无线充电管理功能。
【发明内容】
[0003]本发明的第一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，通过感应集成电路IC(Integrated Circuit)及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给Μ⑶(Microcontroller Unit)控制单元，Μ⑶控制单元检测到信号则发送相应的命令给Wif i( Wireless Fidelity)无线单元，Wifi (Wire lessFidelity)无线单元发送信号实现无线控制；同时电源单元给整个系统供电，手持移动时由电池供电。
[0004]本发明的另一个目的在于提供一种无线充电发射装置，与上述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用。
[0005]本发明的第一个目的通过下述技术方案实现:
一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，所述触摸感应单元与所述MCU控制单元相连，所述MCU控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wif i无线单元相连，所述电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压，所述电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中所述无线充电接收模块将通过所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为所述电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述USB供电模块将外部的USB供电转换为所述电源单元的直流供电输出，同时还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为所述电源单元的直流供电输出。
[0006]优选的，所述无线充电接收模块包括无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。
[0007]优选的，所述电池充电管理模块包括充电管理控制器MCP73811，用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流；
所述电池充电管理模块还包括DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。
[0008]优选的，所述MCU控制模块采用增强型STC15F2K60S2单片机。
[0009]优选的，所述Wifi无线单元包括芯片AR9331、DDR芯片H5DU1262GTR-E3C以及FLASH芯片 MX25L3206EM21-12G。
[0010]
本发明的另一个目的通过下述技术方案实现:
一种与具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用的无线充电发射装置，包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双M0S驱动单元以及发射线圈；其中，所述发射线圈与所述双M0S驱动单元连接，所述双M0S驱动单元分别与所述发射MCU控制单元和所述双运算放大单元连接，所述发射MCU控制单元与所述无线发射调制单元连接；
发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制；
无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号；
双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接；
双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射；
发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。
[0011]优选的，所述发射Μ⑶控制单元包括单芯片微控制器MB95F564K，所述无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。
[0012]优选的，所述无线发射调制单元包括无线充电发射芯片CV90312T，用于控制调制信号的调制频率和发送功率。
[0013]优选的，所述双运算放大单元包括双运算放大芯片LM358SM。
[0014]优选的，所述双M0S驱动单元包括M0S管芯片Α04838。
[0015]
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板集成了无线充电管理功能，使用microchip公司的高性能电池充电管理1C以及ΤΙ公司高性能无线充电管理1C，可实现相对来说远距离的大功率无线磁电转换，且内部设计了多种保护电路时刻保证使用安全。
[0016]2)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板不仅能固定在墙壁使用还能便携移动的进行控制操作，既方便又灵活，满足客户的体验感；
3)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板使用触摸感应取代机械按钮，只需轻轻触碰感应点即可触发;使用寿命长，无机械摩擦，系统稳定，抗干扰性强，且安全可靠。
[0017]4)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板内置Wifi无线单元，实现真正意义上的无线通讯控制，同时可以在相应场景中便携携带，即可控制多盏LED照明灯的调光，调色，也可以用于其它的电器控制等，极大的节约了成本的同时也减少了布线时的工程量，且可以通过MCU实现控制方式的多样性，控制灵活。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板的组成框图。
[0019]图2是本发明中一种无线充电发射装置的组成框图。
[0020]图3是本发明实施例一中的触摸感应电路。
[0021 ]图4是本发明实施例一中的Μ⑶控制电路。
[0022]图5是本发明实施例一中的蜂鸣器发声电路。
[0023]图6(a)是本发明实施例一中的触摸点背光电路。
[0024]图6(b)是本发明实施例一中的面板背光电路。
[0025]图7(a)是本发明实施例一中Wifi无线单元中芯片AR9331电路连接图。
[0026]图7(b)是本发明实施例一中Wifi无线单元中DDR和FLASH外围电路图。
[0027]图7(c)是本发明实施例一中Wifi无线单元中RF信号传播电路图。
[0028]图8是本发明实施例一中系统供电电路接口图。
[0029]图9是本发明实施例一中电源单元的电路原理图。
[0030]图10是本发明实施例二的发射Μ⑶控制单元中芯片MB95F564K电路连接图。
[0031 ]图11是本发明实施例二的无线发射调制单元中无线充电发射芯片CV90312T电路连接图。
[0032]图12是本发明实施例二的双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM电路连接图。
[0033]图13是本发明实施例二的双M0S驱动单元中M0S管芯片Α04838电路连接图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解 释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]实施例一
请参见图1，图1是本实施例一中具有无线充电功能的便携式智能触控面板的组成框图。如图1所示，本实施例公开的具有无线充电功能的便携式智能触控面板包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元。
[0036]上述各单元的连接关系为:触摸感应单元与Μ⑶控制单元相连，Μ⑶控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wif i无线单元相连，电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压。
[0037]其中，电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中无线充电接收模块将通过接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中USB供电模块将外部的USB供电转换为电源单元的直流供电输出，同时还通过电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为电源单元的直流供电输出。
[0038]本实施例公开的具有无线充电功能的便携式智能触控面板的工作过程为:
用户通过触摸相应的PAD来选择灯光的控制模式，人手触摸PAD时，电容发生变化，通过感应1C及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给MCU控制单元，然后MCU控制单元通过导光LED单元和语音功能单元中蜂鸣器来给用户以反馈，表示已接收指令。同时，MCU控制单元检测到信号则通过UART接口将相应的指令发送给Wifi无线单元，Wifi无线单元发送信号实现无线控制；电源单元给整个系统供电，手持移动时由可充电电池供电。
[0039]如图3所示，其中触摸感应模块采用了5通道带自校正功能的容性触摸感1C(改进版)，可以通过任何非导电介质经感应1C及外围电路检测感应点电容的变化，进而实现感应“按键触摸”。
[0040]5个通道的容性触摸感1C分别与ST05A触摸感应器的2?6脚相连，其中2?6脚分别对应触摸感应器的端口CIN0?CIN4XIN0?CIN4为灵敏度设置端口，通过外部电容调整灵敏度，电容取值的范围是Opf到50pf。本实施例中CIN0~CIN4分别与接地电容C26?C31相连，其中电容C26~C31的大小均为1PF。
ST05A触摸感应器可以用平均电容值作为基准检测感应点的电容变化。它可以通过任何非导电介质来感应电容变化。这样感应模块就可以很好的跟水和灰尘隔离。ST05A有很强的抗干扰性和很好的一致性。这个芯片可以工作在低功耗的环境下，当电源为5v时，工作电流为220ua。
[0041 ]其中，RESET端口为低电平复位，内部有上拉电阻。如果客户对复位时间有特殊要求可以外部接上拉电阻R32和到GND的电容C25，当上电比较慢时(大约50MS)，C25和R32建议用470NF和200K，普通上电时(10MS以内)，用100NF和200K即可。
[0042]MD端口接VDD时对应普通灵敏度非锁存输出模式;MD端口接GND时对应普通灵敏度锁存输出;MD端口接1/2VDD对应高灵敏度非锁存输出。本实施例中，MD端口接VDD，对应普通灵敏度非锁存输出模式。
[0043]ST05A触摸感应器带有IC2接口，IC2总线是由数据线SDA和串行时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在信息的传输过程中，ST系列触摸芯片是被控器(slaver)，主控Μ⑶是主控器(master)。本实施例不使用I2C通信，SDA端口接低电平可以使芯片不进入省电模式。
[0044]触摸感应器将检测到电容变化通过端口 0UT0?0UT4输出，其中端口 0UT0?0UT4分别对应芯片的14?10脚，端口 0UT0~0UT4分别通过电阻R36?R40连接MCU控制模块的端口 P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7。具体如图 4 所示。
[0045]MCU控制模块采用增强型STC15F2K60S2单片机，该STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟(±0.3%)，土 1%温飘(-40°C~+85°C)，常温下温飘±0.6%(-20°0+65°C)，5MHz?35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，ISP编程时8级复位门槛电压可选)。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换(30万次/秒)，内置2K字节大容量SRAM，2组高速异步串行通信端口(UART1/UART2，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可作5组串口使用)，1组高速同步串行通信端口 SPI，针对多串行口通信针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。
[0046]上图网络标号SDA\SCL是I2C标准的接口，它与触摸IC(SC05a)进行通信，单片机通过接口读取触摸1C发送的指令数据从而进行判断触摸的按键信息；ledl\led2是导光LED的开关，单片机通过控制三极管的导通和截止来实现导光LED的开和关;P1.0\P1.1\P1.2\P1.3\P1.4端口分别控制五个触摸按键的导光;TXD\RXD是串口通信，单片机与Wif i无线进行数据的传递;RST\STA\SBUF\三个10 口分别与wifi的GP10相接，用于确保单片机和wifi之间的数据传递正常进行;BUZ外接蜂鸣器用于语音提示。
[0047]图5是本发明实施例一中语音功能单元的蜂鸣器发声电路。本实施例中的语音提示主要应用了蜂鸣器发声的原理，在触摸面板进行控制的时候进行发声提示，通过单片机10 口输出高低电平的变化来控制三极管的导通和截止从而控制蜂鸣器发声。
[0048]导光LED单元包括触摸点背光电路和面板背光电路两部分，该两部分的电路分别如图6(a)和图6(b)中的触摸点背光电路和面板背光电路所示。
[0049]触摸点背光电路中的此部分LED提供触摸点的背光，每个触摸点有两种不同颜色的LED，仅由MCU控制模块中增强型STC15F2K60S2单片机的一个10 口控制，实现不同颜色的变化，并且通过控制LED的状态变化时刻检测Wifi无线单元的链接状态，同时用户可以根据需要打开和关闭。
[0050]面板背光电路中的此部分LED为整个面板导光，实现夜晚的可视化，颜色可选，同时用户可以根据需要打开和关闭。
[0051 ] 本实施例中Wifi无线单元是主要由Atheros公司生产高度集成主控与无线通信功能的芯片 AR9331 与 DDR 芯片 H5DU1262GTR-E3C 以及 FLASH 芯片 MX25L3206EM21-12G 组成。
[0052]Wifi无线单元工作原理:FLASH芯片MX25L3206EM21-12G中存储bootloader和裁剪过后的liunx操作系统以及数据，系统上电后，无线通信功能的芯片AR9331首先启动bootloader，然后启动liunx系统，此时会在DDR芯片!BDU1262GTR-E3C中运行程序。
[0053]AR9331主要应用于无线局域网与路由器平台，在一个芯片上完全兼容IEEE802.11η IX 1无线通信标准和路由器功能，处理器24Κ的MIPS最高可达400MHZ的处理速度，具有16位的DDR1、DDR2、SDRAM的外部接口，支持SPI与NOR FLASH通信，不需要外部EEPR0M，4个LAN口及1个WAN口，高速的UART，I2S/SroiF音频输出接口，支持USB2.0接口，25M或40M参考时钟输入。此Wifi无线单元不仅仅是可以实现无线通信，它就像无线路由器一样实现根据通信协议与下层控制模块结合实现多种智能化控制。
[0054]图7(a)为本实施例Wifi无线单元中芯片AR9331电路连接图，如图中所示，包括芯片AR9331的各引脚连接和去耦电容、硬件设置电路、复位电路、时钟电路。去耦电容保证电源和信号的完整性。硬件设置电路，用于设置用何种DDR、上电顺序等。复位电路保证在系统出现故障时，能够重新启动。时钟电路为系统运行提供高精度时钟。
[0055]图7(b)为本实施例Wifi无线单元中DDR和FLASH的外围电路图，如图中所述，DDR芯片H5DU1262GTR-E3C的数据和地址线上的电阻主要是用来调节信号路径上的阻抗，如果layout非常理想也可以不接。还有 一个3.3V转2.5V的电路，用来给DDR芯片H5DU1262GTR-E3C供电。FLASH芯片MX25L3206EM21-12G使用3.3V供电，SPI接口传输数据，连接上拉电阻，以保证减小干扰，降低数据误码率。
[0056]FLASH芯片MX25L3206EM21-12G引脚信息如下:
CS#片选；
S1、S100串行数据输入；
S0、S101串行数据输出；
SCLK时钟输入；
WP#写保护；
HOLD#保持引脚，低电平有效，当单片机被中断时使用；
VCC电源输入；
GND接地。
[0057]
DDR芯片!BDU1262GTR-E3C引脚信息如下:
CK、CK#差分时钟输入；
CKE时钟使能；
CS#片选；
BA0、BA1内存区块选择；
A0?All行、列地址输入；
RAS#、CAS#、WE# 指令输入；
LDM、UDM数据标志引脚，高电平时表示当前数据有效；
LDQS、UDQS数据输入输出的参考时钟，资料接收端依DQS来确定资料的判读；
DQ数据输入输出；
VDD.VSS电源输入；
VDDQ、VSSQ 接地；
VREF参考电平输入。
[0058]图7(c)为本实施例Wifi无线单元中RF信号传播电路图，图中清楚给出了RF信号传播路径。发送数据时，芯片AR9331发射2.4G高频差分信号，通过巴伦转换为单端信号，然后经过匹配电路，传给天线，由天线将电信号转换为电磁波向空间辐射。接收信号时，天线将电磁波转换为电信号，通过匹配电路传给巴伦，巴伦将单端信号转换为差分信号送给芯片AR9331进行处理。
[0059]图8为电源单元的系统供电电路接口图，如图所示电源单元的系统供电电路与各模块单元的芯片连接接口，芯片RT8059将5V输入电压转换为3.3V输出供系统使用。J9用来与单片机连接，主要有UART、GP10接口，用来进行数据的传输。
[0060]RT8059引脚信息如下:
1、EN使能端，输入逻辑高电平时，芯片工作，输入低电平时，芯片进入关断状态；
2、GND接地引脚； 3、LXPWM输出；
4、VIN电源输入引脚，输入电压范围4.5至23V;
5、FB电压反馈引脚，当输出电压变化时，反馈给芯片以调整输出电压。
[0061]图9是本实施例中电源单元的电路原理图。本实施例中电源单元的工作原理为:接收线圈将接收到的电磁信号转给无线充电接收模块中的无线充电接收芯片BQ51013B处理，从而输出稳定的直流电。本实施例公开的触控面板作为负载有三个渠道的供电来源:在可充电电池(本实施例中为锂电池)电量充足时使用可充电电池供电；可充电电池电量不足时，使用无线充电接收模块的接收端电量或者USB供电模块接入的USB供电，同时上述这两个电量来源通过电池充电管理模块中充电管理控制器MCP73811芯片给可充电电池充电。
[0062]如图9中所示，无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。
[0063]无线充电接收芯片BQ51013B是电源单元中无线充电接收模块的主要组成部分，RX线圈网络由串联谐振电容C3、C5、C6，并联谐振电容C7、C8组成。这几颗电容组成了一个使用RX线圈的双谐振电路，将接收到的110-205KHZ的信号转给无线充电接收芯片BQ51013B，通过内部处理之后，经过旁路电容输出电能给负载。
[0064]无线充电接收芯片BQ5013主要引脚作用如下:
AC1/AC2交流信号输入；
OUT 直流电源输出；
PGND 接地；
EN1 EN2有线、无线充电模式选择，00表示AD引脚电压大于3.6V时允许无线充电； RECT 芯片内部同步整流器滤波输出端，需要接入滤波电容。
[0065]再如图9中所示，该电路还包括充电管理控制器MCP73811和DC-DC升压芯片E50C，其中充电管理控制器MCP7 3 811用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流，DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。
[0066]充电管理控制器MCP73811是电源单元中电池充电管理模块的主要组成部分。充电管理控制器MCP73811管理可充电电池的充放电，能够在电池充电的同时为系统供电，MCP7381预设充电电压为4.2V，控制电池充电电流为50mA以保证较小的发热量。DC-DC升压芯片E50C为升压芯片，保证系统5V供电。
[0〇67] 微控制器及仿真半导体供货商Microchip(微芯)，推出的MCP73811锂离子/锂聚合物充电管理控制器。这些采用五管脚S0T-23封装的简单单电池器件，可提供全集成的充电管理功能，及高至500mA的可选或可编程充电电流。它们能兼容USB，同时配备集成电流感应、传输晶体管，以及板上逆向电池保护功能，能实现更小巧、更具成本效益的设计。
[0068]MCP73811充电管理控制器可兼容USB输出功率规格，能够通过大部分个人计算机上的USB端口取电，省却连接外部电源适配器的需要，用户也无需大费周章四处搜寻电插座，替便携式电子设备充电。此外，这些器件具有片上热调节功能，能在温度超出安全水平时降低充电电流。它们减省了同系列产品的其它功能，务求提供具成本效益的充电解决方案。MCP73811充电管理控制器设有充电生效输入，为设计人员提供极简单的使用接口。MCP73811备有数码输入，又可提供100mA或500mA的可选USB充电电流，不需涉及外部组件也可提供所需的充电电流。MCP73811透过外部电阻器，提供由用户自行编程的充电电流，让设计人员针对本身的特殊应用，优化充电电流。
MCP73871主要引脚功能如下:
OUT 电源输出；
VPCC电压与电流比例充电控制；
SEL 输入类型选择；
VSS 电池管理参考地；
VBAT电池正极输入和输出连接；
VBAT_SENSE电池电压检测；
CE 器件充电使能端；
IN 电源输入。
[0069]
实施例二
请参见图2，图2是本发明中一种无线充电发射装置，与上述实施例一中的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配配套使用。
[0070]如图2所示，本实施例公开的无线充电发射装置，具体包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双M0S驱动单元以及发射线圈。
[0〇71]上述各模块的连接关系为:发射线圈与双M0S驱动单元连接，双M0S驱动单元分别与发射MCU控制单元和双运算放大单元连接，发射MCU控制单元与无线发射调制单元连接。
[0072]其中，发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制;
无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号；
双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接；
双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射；
发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。
[0073]如图10本发明实施例二的发射MCU控制单元芯片MB95F564K电路连接图中所示，单芯片微控制器MB95F564K用于无线充电信息的管理以及无线发射调制的控制；其中无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。
[0074]单芯片微控制器MB95F564K是发射MCU控制单元的核心部件，该系列微控制器不仅包含精简指令集，而且内置多种外设功能。采用FUJITSU Flexible
Microcontroller-8FX CPU内核，支持主振荡时钟和副振荡时钟，支持时钟同步串行数据传输和时钟异步 串行数据传输。
[0075]单芯片微控制器MB95F564K主要引脚功能如下:
X0 XI 主时钟输入(也可以省去，使用芯片内部时钟)； Vss 电源输入接地引脚；
ΧΟΑ ΧΙΑ次时钟输入；
Vcc 电源5V输入；
P00-P07通用输入输入、输出端口；
RST 复位引脚(低电平有效)。
[0076]从图10中还可知，该电路包括红蓝两颗LED，用来做充电状态的指示，红色表示未连接，蓝色表示有连接正常，但是不表示正在充电。
[0077]如图11本发明实施例二的无线发射调制单元中无线充电发射芯片CV90312T电路连接图中所示，无线充电发射芯片CV90312T用于控制调制信号的调制频率和发送功率。
[0078]无线充电发射芯片CV90312T是无线发射调制单元的核心部件，CV90312T主要用来做无线充电发射信号的调制，比如将直流电源信号调制为何种频率，何时功率等，这些都是在发射MCU控制单元的控制下进行的。
[0079]CV90312T的主要引脚功能如下:
PwrpdriverO 电源输入；
Rbias偏置电阻接入端；
Rose时钟频率控制电阻输入端；
SDA SCL I2C接口；
GND电源接地。
[0080]如图12本发明实施例二的双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM电路连接图中所示，双运算放大芯片LM358SM将来自双M0S驱动单元中M0S管的栅极电流反向放大后一路输入给MCU，另一路经过比较器后也输入给发射MCU控制单元，以便发射Μ⑶控制单元判断发射信号的状态。
[0081 ]双运算放大芯片LM358SM是双运算放大单元的核心部件，双运算放大器LM358SM内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
[0082]如图13本发明实施例二的双M0S驱动单元中M0S管芯片Α04838电路连接图中所示，M0S管芯片Α04838包含两颗大电流M0S管，在无线充电发射芯片CV90312T的控制下，按照发射MCU控制单元中单芯片微控制器MB95F564K的指令，实现关断和开启，从而将电流调制成PWM的形式进行发送。Cl，C2，C3，C4与无线发射线圈串联，实现谐振。
[0083]M0S管芯片Α04838是双M0S驱动单元的核心部件，芯片Α04838是美国万代公司生产的增强型绝缘栅(MOSFET)MOS管芯片，拥有2个N沟道(双)，材料采用GE-N-FET锗N沟道，采用S0P-8封装。
[0084]综上所述，本实施例二公开的一种无线充电发射装置，与上述实施例一中的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配配套使用，具体工作过程总结为:发射MCU控制单元通过检测发射线圈上信号的变化来判断有无次级线圈连接，连接正常后根据接收到的信息，调整初级线圈的震荡频率，开始发送正常的电力。在此过程中，发射MCU控制单元作为控制端，控制无线充电发射芯片CV90312T的参数，双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM作为信号的处理部分，双MOS驱动单元中MOS管芯片A04838为实际的执行者。
[0085]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，所述触摸感应单元与所述MCU控制单元相连，所述MCU控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元相连，所述电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压，其特征在于: 所述电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中所述无线充电接收模块将通过所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为所述电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述USB供电模块将外部的USB供电转换为所述电源单元的直流供电输出，同时还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为所述电源单元的直流供电输出。2.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于， 所述无线充电接收模块包括无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。3.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于， 所述电池充电管理模块包括充电管理控制器MCP73811，用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流； 所述电池充电管理模块还包括DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。4.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于: 所述MCU控制模块采用增强型STC15F2K60 S2单片机。5.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于: 所述Wifi无线单元包括芯片AR9331、DDR芯片H5DU1262GTR-E3C以及FLASH芯片MX25L3206EM21-12G。6.—种与权利要求1?5中任一所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用的无线充电发射装置，其特征在于，包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双MOS驱动单元以及发射线圈； 其中，所述发射线圈与所述双MOS驱动单元连接，所述双MOS驱动单元分别与所述发射MCU控制单元和所述双运算放大单元连接，所述发射MCU控制单元与所述无线发射调制单元连接； 发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制； 无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号； 双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接； 双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射； 发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。7.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述发射MCU控制单元包括单芯片微控制器MB95F564K，所述无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。8.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述无线发射调制单元包括无线充电发射芯片CV90312T，用于控制调制信号的调制频率和发送功率。9.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述双运算放大单元包括双运算放大芯片LM358SM。10.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述双MOS驱动单元包括MOS 管芯片 A04838。
【专利摘要】本发明公开一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板及其无线充电发射装置，两者配套使用实现无线充电功能。其中便携式智能触控面板包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，无线充电发射装置包括发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双MOS驱动单元以及发射线圈。触控面板通过感应集成电路IC及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给MCU控制单元，MCU控制单元检测到信号则发送相应的命令给Wifi无线单元，Wifi无线单元发送信号实现无线控制；同时电源单元给整个系统供电，手持移动时由电池供电，实现手持移动使用的同时还支持无线充电功能。
【IPC分类】H02J50/20, H02J7/02
【公开号】CN105490358
【申请号】CN201510390172
【发明人】余从刚, 伍永乐, 曾蔚程
【申请人】广东云控照明科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年7月3日
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能触控面板的技术领域，特别涉及一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板及其无线充电发射装置。
【背景技术】
[0002]在传统的家居生活中，灯光、家用电器的控制主要靠开关来实现。可以说，传统按键式机械开关的诞生，对传统家居生活而言起到了功不可没的作用。但因传统按键式机械开关很难再满足广大用户的需求，并且一直没有发生质的变化，仍然摆脱不了机械式接触，且外观无新颖，跟不上现代智能家居使用要求。
一个开关控制一个灯已经成为过去，传统开关在多方面已不能满足人们的需求。譬如:传统开关面板是直接通过控制强电的通断，从而达到控制灯具或者其它电器的机械式开关，开关时金属片摩擦大，容易接触不良产生火花发生短路，存在触电的危险，需要经常维修，使用的寿命短，且在黑暗中操作不方便。杂而乱的墙面开关不仅影响墙面的美观，也给用户带来众多的不便。又譬如:传统的开关面板是通过控制强电的通断来进行控制，因此它的电源线会很多，布线时的工程量很大，相应的成本会很高。再譬如:传统的开关面板是通过控制强电的通断来进行控制，因此它的电源线会很多，布线时的工程量很大，相应的成本会很高。传统面板不支持手持移动使用，更没有无线充电管理功能。
【发明内容】
[0003]本发明的第一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，通过感应集成电路IC(Integrated Circuit)及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给Μ⑶(Microcontroller Unit)控制单元，Μ⑶控制单元检测到信号则发送相应的命令给Wif i( Wireless Fidelity)无线单元，Wifi (Wire lessFidelity)无线单元发送信号实现无线控制；同时电源单元给整个系统供电，手持移动时由电池供电。
[0004]本发明的另一个目的在于提供一种无线充电发射装置，与上述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用。
[0005]本发明的第一个目的通过下述技术方案实现:
一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，所述触摸感应单元与所述MCU控制单元相连，所述MCU控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wif i无线单元相连，所述电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压，所述电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中所述无线充电接收模块将通过所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为所述电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述USB供电模块将外部的USB供电转换为所述电源单元的直流供电输出，同时还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为所述电源单元的直流供电输出。
[0006]优选的，所述无线充电接收模块包括无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。
[0007]优选的，所述电池充电管理模块包括充电管理控制器MCP73811，用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流；
所述电池充电管理模块还包括DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。
[0008]优选的，所述MCU控制模块采用增强型STC15F2K60S2单片机。
[0009]优选的，所述Wifi无线单元包括芯片AR9331、DDR芯片H5DU1262GTR-E3C以及FLASH芯片 MX25L3206EM21-12G。
[0010]
本发明的另一个目的通过下述技术方案实现:
一种与具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用的无线充电发射装置，包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双M0S驱动单元以及发射线圈；其中，所述发射线圈与所述双M0S驱动单元连接，所述双M0S驱动单元分别与所述发射MCU控制单元和所述双运算放大单元连接，所述发射MCU控制单元与所述无线发射调制单元连接；
发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制；
无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号；
双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接；
双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射；
发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。
[0011]优选的，所述发射Μ⑶控制单元包括单芯片微控制器MB95F564K，所述无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。
[0012]优选的，所述无线发射调制单元包括无线充电发射芯片CV90312T，用于控制调制信号的调制频率和发送功率。
[0013]优选的，所述双运算放大单元包括双运算放大芯片LM358SM。
[0014]优选的，所述双M0S驱动单元包括M0S管芯片Α04838。
[0015]
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
1)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板集成了无线充电管理功能，使用microchip公司的高性能电池充电管理1C以及ΤΙ公司高性能无线充电管理1C，可实现相对来说远距离的大功率无线磁电转换，且内部设计了多种保护电路时刻保证使用安全。
[0016]2)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板不仅能固定在墙壁使用还能便携移动的进行控制操作，既方便又灵活，满足客户的体验感；
3)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板使用触摸感应取代机械按钮，只需轻轻触碰感应点即可触发;使用寿命长，无机械摩擦，系统稳定，抗干扰性强，且安全可靠。
[0017]4)本发明公开的智能触摸面板智能触摸面板内置Wifi无线单元，实现真正意义上的无线通讯控制，同时可以在相应场景中便携携带，即可控制多盏LED照明灯的调光，调色，也可以用于其它的电器控制等，极大的节约了成本的同时也减少了布线时的工程量，且可以通过MCU实现控制方式的多样性，控制灵活。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板的组成框图。
[0019]图2是本发明中一种无线充电发射装置的组成框图。
[0020]图3是本发明实施例一中的触摸感应电路。
[0021 ]图4是本发明实施例一中的Μ⑶控制电路。
[0022]图5是本发明实施例一中的蜂鸣器发声电路。
[0023]图6(a)是本发明实施例一中的触摸点背光电路。
[0024]图6(b)是本发明实施例一中的面板背光电路。
[0025]图7(a)是本发明实施例一中Wifi无线单元中芯片AR9331电路连接图。
[0026]图7(b)是本发明实施例一中Wifi无线单元中DDR和FLASH外围电路图。
[0027]图7(c)是本发明实施例一中Wifi无线单元中RF信号传播电路图。
[0028]图8是本发明实施例一中系统供电电路接口图。
[0029]图9是本发明实施例一中电源单元的电路原理图。
[0030]图10是本发明实施例二的发射Μ⑶控制单元中芯片MB95F564K电路连接图。
[0031 ]图11是本发明实施例二的无线发射调制单元中无线充电发射芯片CV90312T电路连接图。
[0032]图12是本发明实施例二的双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM电路连接图。
[0033]图13是本发明实施例二的双M0S驱动单元中M0S管芯片Α04838电路连接图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解 释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]实施例一
请参见图1，图1是本实施例一中具有无线充电功能的便携式智能触控面板的组成框图。如图1所示，本实施例公开的具有无线充电功能的便携式智能触控面板包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元。
[0036]上述各单元的连接关系为:触摸感应单元与Μ⑶控制单元相连，Μ⑶控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wif i无线单元相连，电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压。
[0037]其中，电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中无线充电接收模块将通过接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中USB供电模块将外部的USB供电转换为电源单元的直流供电输出，同时还通过电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为电源单元的直流供电输出。
[0038]本实施例公开的具有无线充电功能的便携式智能触控面板的工作过程为:
用户通过触摸相应的PAD来选择灯光的控制模式，人手触摸PAD时，电容发生变化，通过感应1C及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给MCU控制单元，然后MCU控制单元通过导光LED单元和语音功能单元中蜂鸣器来给用户以反馈，表示已接收指令。同时，MCU控制单元检测到信号则通过UART接口将相应的指令发送给Wifi无线单元，Wifi无线单元发送信号实现无线控制；电源单元给整个系统供电，手持移动时由可充电电池供电。
[0039]如图3所示，其中触摸感应模块采用了5通道带自校正功能的容性触摸感1C(改进版)，可以通过任何非导电介质经感应1C及外围电路检测感应点电容的变化，进而实现感应“按键触摸”。
[0040]5个通道的容性触摸感1C分别与ST05A触摸感应器的2?6脚相连，其中2?6脚分别对应触摸感应器的端口CIN0?CIN4XIN0?CIN4为灵敏度设置端口，通过外部电容调整灵敏度，电容取值的范围是Opf到50pf。本实施例中CIN0~CIN4分别与接地电容C26?C31相连，其中电容C26~C31的大小均为1PF。
ST05A触摸感应器可以用平均电容值作为基准检测感应点的电容变化。它可以通过任何非导电介质来感应电容变化。这样感应模块就可以很好的跟水和灰尘隔离。ST05A有很强的抗干扰性和很好的一致性。这个芯片可以工作在低功耗的环境下，当电源为5v时，工作电流为220ua。
[0041 ]其中，RESET端口为低电平复位，内部有上拉电阻。如果客户对复位时间有特殊要求可以外部接上拉电阻R32和到GND的电容C25，当上电比较慢时(大约50MS)，C25和R32建议用470NF和200K，普通上电时(10MS以内)，用100NF和200K即可。
[0042]MD端口接VDD时对应普通灵敏度非锁存输出模式;MD端口接GND时对应普通灵敏度锁存输出;MD端口接1/2VDD对应高灵敏度非锁存输出。本实施例中，MD端口接VDD，对应普通灵敏度非锁存输出模式。
[0043]ST05A触摸感应器带有IC2接口，IC2总线是由数据线SDA和串行时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在信息的传输过程中，ST系列触摸芯片是被控器(slaver)，主控Μ⑶是主控器(master)。本实施例不使用I2C通信，SDA端口接低电平可以使芯片不进入省电模式。
[0044]触摸感应器将检测到电容变化通过端口 0UT0?0UT4输出，其中端口 0UT0?0UT4分别对应芯片的14?10脚，端口 0UT0~0UT4分别通过电阻R36?R40连接MCU控制模块的端口 P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7。具体如图 4 所示。
[0045]MCU控制模块采用增强型STC15F2K60S2单片机，该STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟(±0.3%)，土 1%温飘(-40°C~+85°C)，常温下温飘±0.6%(-20°0+65°C)，5MHz?35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，ISP编程时8级复位门槛电压可选)。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换(30万次/秒)，内置2K字节大容量SRAM，2组高速异步串行通信端口(UART1/UART2，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可作5组串口使用)，1组高速同步串行通信端口 SPI，针对多串行口通信针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。
[0046]上图网络标号SDA\SCL是I2C标准的接口，它与触摸IC(SC05a)进行通信，单片机通过接口读取触摸1C发送的指令数据从而进行判断触摸的按键信息；ledl\led2是导光LED的开关，单片机通过控制三极管的导通和截止来实现导光LED的开和关;P1.0\P1.1\P1.2\P1.3\P1.4端口分别控制五个触摸按键的导光;TXD\RXD是串口通信，单片机与Wif i无线进行数据的传递;RST\STA\SBUF\三个10 口分别与wifi的GP10相接，用于确保单片机和wifi之间的数据传递正常进行;BUZ外接蜂鸣器用于语音提示。
[0047]图5是本发明实施例一中语音功能单元的蜂鸣器发声电路。本实施例中的语音提示主要应用了蜂鸣器发声的原理，在触摸面板进行控制的时候进行发声提示，通过单片机10 口输出高低电平的变化来控制三极管的导通和截止从而控制蜂鸣器发声。
[0048]导光LED单元包括触摸点背光电路和面板背光电路两部分，该两部分的电路分别如图6(a)和图6(b)中的触摸点背光电路和面板背光电路所示。
[0049]触摸点背光电路中的此部分LED提供触摸点的背光，每个触摸点有两种不同颜色的LED，仅由MCU控制模块中增强型STC15F2K60S2单片机的一个10 口控制，实现不同颜色的变化，并且通过控制LED的状态变化时刻检测Wifi无线单元的链接状态，同时用户可以根据需要打开和关闭。
[0050]面板背光电路中的此部分LED为整个面板导光，实现夜晚的可视化，颜色可选，同时用户可以根据需要打开和关闭。
[0051 ] 本实施例中Wifi无线单元是主要由Atheros公司生产高度集成主控与无线通信功能的芯片 AR9331 与 DDR 芯片 H5DU1262GTR-E3C 以及 FLASH 芯片 MX25L3206EM21-12G 组成。
[0052]Wifi无线单元工作原理:FLASH芯片MX25L3206EM21-12G中存储bootloader和裁剪过后的liunx操作系统以及数据，系统上电后，无线通信功能的芯片AR9331首先启动bootloader，然后启动liunx系统，此时会在DDR芯片!BDU1262GTR-E3C中运行程序。
[0053]AR9331主要应用于无线局域网与路由器平台，在一个芯片上完全兼容IEEE802.11η IX 1无线通信标准和路由器功能，处理器24Κ的MIPS最高可达400MHZ的处理速度，具有16位的DDR1、DDR2、SDRAM的外部接口，支持SPI与NOR FLASH通信，不需要外部EEPR0M，4个LAN口及1个WAN口，高速的UART，I2S/SroiF音频输出接口，支持USB2.0接口，25M或40M参考时钟输入。此Wifi无线单元不仅仅是可以实现无线通信，它就像无线路由器一样实现根据通信协议与下层控制模块结合实现多种智能化控制。
[0054]图7(a)为本实施例Wifi无线单元中芯片AR9331电路连接图，如图中所示，包括芯片AR9331的各引脚连接和去耦电容、硬件设置电路、复位电路、时钟电路。去耦电容保证电源和信号的完整性。硬件设置电路，用于设置用何种DDR、上电顺序等。复位电路保证在系统出现故障时，能够重新启动。时钟电路为系统运行提供高精度时钟。
[0055]图7(b)为本实施例Wifi无线单元中DDR和FLASH的外围电路图，如图中所述，DDR芯片H5DU1262GTR-E3C的数据和地址线上的电阻主要是用来调节信号路径上的阻抗，如果layout非常理想也可以不接。还有 一个3.3V转2.5V的电路，用来给DDR芯片H5DU1262GTR-E3C供电。FLASH芯片MX25L3206EM21-12G使用3.3V供电，SPI接口传输数据，连接上拉电阻，以保证减小干扰，降低数据误码率。
[0056]FLASH芯片MX25L3206EM21-12G引脚信息如下:
CS#片选；
S1、S100串行数据输入；
S0、S101串行数据输出；
SCLK时钟输入；
WP#写保护；
HOLD#保持引脚，低电平有效，当单片机被中断时使用；
VCC电源输入；
GND接地。
[0057]
DDR芯片!BDU1262GTR-E3C引脚信息如下:
CK、CK#差分时钟输入；
CKE时钟使能；
CS#片选；
BA0、BA1内存区块选择；
A0?All行、列地址输入；
RAS#、CAS#、WE# 指令输入；
LDM、UDM数据标志引脚，高电平时表示当前数据有效；
LDQS、UDQS数据输入输出的参考时钟，资料接收端依DQS来确定资料的判读；
DQ数据输入输出；
VDD.VSS电源输入；
VDDQ、VSSQ 接地；
VREF参考电平输入。
[0058]图7(c)为本实施例Wifi无线单元中RF信号传播电路图，图中清楚给出了RF信号传播路径。发送数据时，芯片AR9331发射2.4G高频差分信号，通过巴伦转换为单端信号，然后经过匹配电路，传给天线，由天线将电信号转换为电磁波向空间辐射。接收信号时，天线将电磁波转换为电信号，通过匹配电路传给巴伦，巴伦将单端信号转换为差分信号送给芯片AR9331进行处理。
[0059]图8为电源单元的系统供电电路接口图，如图所示电源单元的系统供电电路与各模块单元的芯片连接接口，芯片RT8059将5V输入电压转换为3.3V输出供系统使用。J9用来与单片机连接，主要有UART、GP10接口，用来进行数据的传输。
[0060]RT8059引脚信息如下:
1、EN使能端，输入逻辑高电平时，芯片工作，输入低电平时，芯片进入关断状态；
2、GND接地引脚； 3、LXPWM输出；
4、VIN电源输入引脚，输入电压范围4.5至23V;
5、FB电压反馈引脚，当输出电压变化时，反馈给芯片以调整输出电压。
[0061]图9是本实施例中电源单元的电路原理图。本实施例中电源单元的工作原理为:接收线圈将接收到的电磁信号转给无线充电接收模块中的无线充电接收芯片BQ51013B处理，从而输出稳定的直流电。本实施例公开的触控面板作为负载有三个渠道的供电来源:在可充电电池(本实施例中为锂电池)电量充足时使用可充电电池供电；可充电电池电量不足时，使用无线充电接收模块的接收端电量或者USB供电模块接入的USB供电，同时上述这两个电量来源通过电池充电管理模块中充电管理控制器MCP73811芯片给可充电电池充电。
[0062]如图9中所示，无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。
[0063]无线充电接收芯片BQ51013B是电源单元中无线充电接收模块的主要组成部分，RX线圈网络由串联谐振电容C3、C5、C6，并联谐振电容C7、C8组成。这几颗电容组成了一个使用RX线圈的双谐振电路，将接收到的110-205KHZ的信号转给无线充电接收芯片BQ51013B，通过内部处理之后，经过旁路电容输出电能给负载。
[0064]无线充电接收芯片BQ5013主要引脚作用如下:
AC1/AC2交流信号输入；
OUT 直流电源输出；
PGND 接地；
EN1 EN2有线、无线充电模式选择，00表示AD引脚电压大于3.6V时允许无线充电； RECT 芯片内部同步整流器滤波输出端，需要接入滤波电容。
[0065]再如图9中所示，该电路还包括充电管理控制器MCP73811和DC-DC升压芯片E50C，其中充电管理控制器MCP7 3 811用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流，DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。
[0066]充电管理控制器MCP73811是电源单元中电池充电管理模块的主要组成部分。充电管理控制器MCP73811管理可充电电池的充放电，能够在电池充电的同时为系统供电，MCP7381预设充电电压为4.2V，控制电池充电电流为50mA以保证较小的发热量。DC-DC升压芯片E50C为升压芯片，保证系统5V供电。
[0〇67] 微控制器及仿真半导体供货商Microchip(微芯)，推出的MCP73811锂离子/锂聚合物充电管理控制器。这些采用五管脚S0T-23封装的简单单电池器件，可提供全集成的充电管理功能，及高至500mA的可选或可编程充电电流。它们能兼容USB，同时配备集成电流感应、传输晶体管，以及板上逆向电池保护功能，能实现更小巧、更具成本效益的设计。
[0068]MCP73811充电管理控制器可兼容USB输出功率规格，能够通过大部分个人计算机上的USB端口取电，省却连接外部电源适配器的需要，用户也无需大费周章四处搜寻电插座，替便携式电子设备充电。此外，这些器件具有片上热调节功能，能在温度超出安全水平时降低充电电流。它们减省了同系列产品的其它功能，务求提供具成本效益的充电解决方案。MCP73811充电管理控制器设有充电生效输入，为设计人员提供极简单的使用接口。MCP73811备有数码输入，又可提供100mA或500mA的可选USB充电电流，不需涉及外部组件也可提供所需的充电电流。MCP73811透过外部电阻器，提供由用户自行编程的充电电流，让设计人员针对本身的特殊应用，优化充电电流。
MCP73871主要引脚功能如下:
OUT 电源输出；
VPCC电压与电流比例充电控制；
SEL 输入类型选择；
VSS 电池管理参考地；
VBAT电池正极输入和输出连接；
VBAT_SENSE电池电压检测；
CE 器件充电使能端；
IN 电源输入。
[0069]
实施例二
请参见图2，图2是本发明中一种无线充电发射装置，与上述实施例一中的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配配套使用。
[0070]如图2所示，本实施例公开的无线充电发射装置，具体包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双M0S驱动单元以及发射线圈。
[0〇71]上述各模块的连接关系为:发射线圈与双M0S驱动单元连接，双M0S驱动单元分别与发射MCU控制单元和双运算放大单元连接，发射MCU控制单元与无线发射调制单元连接。
[0072]其中，发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制;
无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号；
双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接；
双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射；
发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。
[0073]如图10本发明实施例二的发射MCU控制单元芯片MB95F564K电路连接图中所示，单芯片微控制器MB95F564K用于无线充电信息的管理以及无线发射调制的控制；其中无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。
[0074]单芯片微控制器MB95F564K是发射MCU控制单元的核心部件，该系列微控制器不仅包含精简指令集，而且内置多种外设功能。采用FUJITSU Flexible
Microcontroller-8FX CPU内核，支持主振荡时钟和副振荡时钟，支持时钟同步串行数据传输和时钟异步 串行数据传输。
[0075]单芯片微控制器MB95F564K主要引脚功能如下:
X0 XI 主时钟输入(也可以省去，使用芯片内部时钟)； Vss 电源输入接地引脚；
ΧΟΑ ΧΙΑ次时钟输入；
Vcc 电源5V输入；
P00-P07通用输入输入、输出端口；
RST 复位引脚(低电平有效)。
[0076]从图10中还可知，该电路包括红蓝两颗LED，用来做充电状态的指示，红色表示未连接，蓝色表示有连接正常，但是不表示正在充电。
[0077]如图11本发明实施例二的无线发射调制单元中无线充电发射芯片CV90312T电路连接图中所示，无线充电发射芯片CV90312T用于控制调制信号的调制频率和发送功率。
[0078]无线充电发射芯片CV90312T是无线发射调制单元的核心部件，CV90312T主要用来做无线充电发射信号的调制，比如将直流电源信号调制为何种频率，何时功率等，这些都是在发射MCU控制单元的控制下进行的。
[0079]CV90312T的主要引脚功能如下:
PwrpdriverO 电源输入；
Rbias偏置电阻接入端；
Rose时钟频率控制电阻输入端；
SDA SCL I2C接口；
GND电源接地。
[0080]如图12本发明实施例二的双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM电路连接图中所示，双运算放大芯片LM358SM将来自双M0S驱动单元中M0S管的栅极电流反向放大后一路输入给MCU，另一路经过比较器后也输入给发射MCU控制单元，以便发射Μ⑶控制单元判断发射信号的状态。
[0081 ]双运算放大芯片LM358SM是双运算放大单元的核心部件，双运算放大器LM358SM内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
[0082]如图13本发明实施例二的双M0S驱动单元中M0S管芯片Α04838电路连接图中所示，M0S管芯片Α04838包含两颗大电流M0S管，在无线充电发射芯片CV90312T的控制下，按照发射MCU控制单元中单芯片微控制器MB95F564K的指令，实现关断和开启，从而将电流调制成PWM的形式进行发送。Cl，C2，C3，C4与无线发射线圈串联，实现谐振。
[0083]M0S管芯片Α04838是双M0S驱动单元的核心部件，芯片Α04838是美国万代公司生产的增强型绝缘栅(MOSFET)MOS管芯片，拥有2个N沟道(双)，材料采用GE-N-FET锗N沟道，采用S0P-8封装。
[0084]综上所述，本实施例二公开的一种无线充电发射装置，与上述实施例一中的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配配套使用，具体工作过程总结为:发射MCU控制单元通过检测发射线圈上信号的变化来判断有无次级线圈连接，连接正常后根据接收到的信息，调整初级线圈的震荡频率，开始发送正常的电力。在此过程中，发射MCU控制单元作为控制端，控制无线充电发射芯片CV90312T的参数，双运算放大单元中双运算放大芯片LM358SM作为信号的处理部分，双MOS驱动单元中MOS管芯片A04838为实际的执行者。
[0085]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板，包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，所述触摸感应单元与所述MCU控制单元相连，所述MCU控制单元分别与语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元相连，所述电源单元分别与其他各个单元相连并提供工作电压，其特征在于: 所述电源单元包括无线充电接收模块、电池充电管理模块、USB供电模块和接收电圈，其中所述无线充电接收模块将通过所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流电作为所述电源单元的直流供电输出，同时上述直流电还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述USB供电模块将外部的USB供电转换为所述电源单元的直流供电输出，同时还通过所述电池充电管理模块为其内部的可充电电池充电；其中所述电池充电管理模块用于控制可充电电池的充电以及可充电电池为所述电源单元的直流供电输出。2.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于， 所述无线充电接收模块包括无线充电接收芯片BQ51013B，用于将所述接收电圈接收的无线电磁信号转化为直流5V电压。3.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于， 所述电池充电管理模块包括充电管理控制器MCP73811，用于控制所述电池充电管理模块内部的可充电电池的充电电压和电流； 所述电池充电管理模块还包括DC-DC升压芯片E50C，用于将所述电池充电管理模块内部的可充电电池的供电输出电压升为直流5V电压。4.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于: 所述MCU控制模块采用增强型STC15F2K60 S2单片机。5.根据权利要求1所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板，其特征在于: 所述Wifi无线单元包括芯片AR9331、DDR芯片H5DU1262GTR-E3C以及FLASH芯片MX25L3206EM21-12G。6.—种与权利要求1?5中任一所述的具有无线充电功能的便携式智能触控面板匹配使用的无线充电发射装置，其特征在于，包括:发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双MOS驱动单元以及发射线圈； 其中，所述发射线圈与所述双MOS驱动单元连接，所述双MOS驱动单元分别与所述发射MCU控制单元和所述双运算放大单元连接，所述发射MCU控制单元与所述无线发射调制单元连接； 发射MCU控制单元，用于无线充电信息的管理以及所述无线发射调制的控制； 无线发射调制单元，用于根据所述发射MCU控制单元的控制信息参数调制生成无线发射信号； 双运算放大单元，用于运算放大以及反向运算放大所述发射线圈感应到的次级线圈连接变化信号，并传递给所述发射MCU控制单元用于判断所述发射线圈上有无次级线圈正常连接； 双MOS驱动单元，用于将所述无线发射调制单元调制生成的所述无线发射信号调制成PWM形式后传递给所述发射线圈进行发射； 发射线圈，用于发射所述PWM形式的无线发射信号，同时还用于感应次级线圈连接变化信号。7.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述发射MCU控制单元包括单芯片微控制器MB95F564K，所述无线充电信息包括所述发射线圈的次级线圈检测信息、无线发射功率的大小、频率以及充电状态。8.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述无线发射调制单元包括无线充电发射芯片CV90312T，用于控制调制信号的调制频率和发送功率。9.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述双运算放大单元包括双运算放大芯片LM358SM。10.根据权利要求6所述的无线充电发射装置，其特征在于，所述双MOS驱动单元包括MOS 管芯片 A04838。
【专利摘要】本发明公开一种具有无线充电功能的便携式智能触控面板及其无线充电发射装置，两者配套使用实现无线充电功能。其中便携式智能触控面板包括电源单元、触摸感应单元、MCU控制单元、语音功能单元、导光LED单元和Wifi无线单元，无线充电发射装置包括发射MCU控制单元、无线发射调制单元、双运算放大单元、双MOS驱动单元以及发射线圈。触控面板通过感应集成电路IC及外围电路检测感应点电容的变化，把信号传递给MCU控制单元，MCU控制单元检测到信号则发送相应的命令给Wifi无线单元，Wifi无线单元发送信号实现无线控制；同时电源单元给整个系统供电，手持移动时由电池供电，实现手持移动使用的同时还支持无线充电功能。
【IPC分类】H02J50/20, H02J7/02
【公开号】CN105490358
【申请号】CN201510390172
【发明人】余从刚, 伍永乐, 曾蔚程
【申请人】广东云控照明科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年7月3日
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