一种单片机电源开关兼换挡模块及其控制方法技术

本发明专利技术一种单片机电源开关兼换挡模块及其控制方法，通过电源开关兼作多路交流通断控制，它主要由220V交流转5V的工作电源、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、固态继电器SSR组成；本发明专利技术充分发掘新型单片机潜在功能，以精简的方式将单片机与无触点SSR交流过零开关或双向可控硅结合构成通用电子模块，用于对常用简单电器实现电源开关兼调亮、调速、或调温。仅用一只电源开关兼调档，使结构简单、操作方便、可靠性高。由于方法设计合理，即使有4档以上的多档轮换，操作体验仍很好，包括按一次开关在两个预存档中切换；刚开启恢复到最近用过的档。

Single chip microcomputer power switch and shift module and control method thereof

The invention relates to a single power switch and shift module and control method of on-off control through the power switch as AC, power, which is mainly composed of 220V AC to 5V microcontroller, power supply transient diode D, capacitor C, some resistance, solid state relay SSR; the invention fully explore the potential function of MCU, to the streamlined microcontroller and contactless SSR AC zero crossing switch or triac with general-purpose electronic module, used to achieve common simple electrical power switch and lightening, speed, or temperature. Only by using a power switch and shift, which has the advantages of simple structure, convenient operation, high reliability. Due to the reasonable design method, even if there is more than 4 gears shift, the operation experience is still very good, including the switch in two pre archive switch, just opened, restored to the recently used file.

【技术实现步骤摘要】
一种单片机电源开关兼换挡模块及其控制方法
本专利技术涉及照明灯亮度控制及家用电器控制领域，尤其涉及一种单片机电源开关兼换挡模块及其控制方法。
技术介绍
仅用一只普通电源开关调灯光或电扇风速，具有结构简单、安装方便。目前实现这种控制的模块很少，特别是要求功能完善的。然而当前是微处理器(MCU)控制的鼎盛时期，新型单片机除具有典型的微处理器功能外，还大量集成了常用典型功能部件(如电压检测、ADC、通讯接口、断电数据保存、定时器、PWM输出、设置输入输出驱动结构)，且外围电路几乎全没了(如晶振电路、上电复位电路)，再加上价格低廉(如国产宏晶STC15F104系列8脚单片机才1元左右)，使这种单片机充当专用IC条件具备，关键是要选对品种、用足功能、以最小的成本、体积、设计出连接方便的通用模块。本专利技术充分利用了国产宏晶STC15系列单片机具有掉电微功耗模式带定时退出功能、电源脚低压检测及中断功能、内带断电非易失存贮器EEPROM使历史状态断电保存、以及不用晶振电路、上电复位电路，使除了正负电源脚外的所有引脚都是IO口，这对简洁的8脚单片机尤为重要。用这种单片机控制无触点SSR交流过零开关或双向可控硅，做成通用电子模块，使原基本电器改为用电源开关兼调档的电器很方便。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种单片机电源开关兼换挡模块及其控制方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关兼作多路交流通断控制，它主要由220V交流转5V的工作电源、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、固态继电器SSR组成；电源开关串联在工作电源输入进线中；工作电源的5V输出+端与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源的5V输出-端连在一起接地；若干单片机I/O口Pk.n串电阻R接各固态继电器SSR，即电阻R的一端接单片机I/O口Pk.n，另一端接固态继电器SSR的输入二极管负极，固态继电器SSR的输入二极管正极接工作电源的5V输出+端，固态继电器SSR的另一边的过零交流开关输出端作为单片机电源开关兼换挡模块的输出，即交流通断控制连接点。本专利技术还提供一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关兼作多路交流通断控制，其特征在于，它主要由220V交流转5V的工作电源、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、继电器组成；电源开关串联在工作电源输入进线中；工作电源的5V输出+端与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源的5V输出-端连在一起接地；继电器线圈的一端接单片机I/O口Pk.n，另一端接工作电源的5V输出+端，继电器线圈两端还应并联接二极管，用于吸收断开瞬间浪涌电流；继电器触点输出即为单片机电源开关兼换挡模块的输出。本专利技术还提供一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关兼作多路交流通断控制，它主要由220V交流转5V的工作电源、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、若干双向可控硅组成；电源开关串联在工作电源输入进线中；工作电源的5V输出+端与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源的5V输出-端连在一起接地；各双向可控硅的T1极连在一起接工作电源的5V输出-端，各双向可控硅的门极G均串有一个电阻R3连接单片机I/O口Pk.n，各双向可控硅的T2极是输出端。进一步的，所述固态继电器SSR的输出端还可连接大功率双向可控硅，大功率双向可控硅作为交流通断控制连接点输出，固态继电器SSR的一个输出端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端和电阻R1的一端均接双向可控硅门极G，电阻R1的另一端接双向可控硅T1极，双向可控硅T2极与固态继电器SSR的另一个输出端相连，双向可控硅T1、T2极就是大电流交流通断控制连接点输出。所述大功率双向可控硅指负载电流大于所述固态继电器SSR及负载电流2A以上带散热板的塑封管。进一步的，对9V以上的继电器或励磁电流在20mA以上的继电器，增加NPN型晶体管及隔离高于单片机工作电压的9V以上电源，NPN型晶体管的发射极接工作电源的5V输出-端，NPN型晶体管的集电极接继电器线圈，继电器线圈的另一端接9V以上电源+，继电器线圈两端还应并联接二极管吸收断开瞬间浪涌电流，NPN型晶体管的基极串电阻R接单片机Pk.n。所述9V以上电源可以是开关电源的另一个电压输出，也可以是电容降压型电源先输出9V以上的直流电压，接着经降压稳压得工作电源(2)的5V输出。进一步的，对双向可控硅触发电流在20mA以上的，增加PNP型晶体管作驱动，PNP型晶体管的发射极接工作电源的5V输出+端，晶体管的集电极与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端和电阻R13的一端均接双向可控硅的门极G，电阻R13的另一端接双向可控硅T1极，双向可控硅T1极接工作电源的5V输出-端，晶体管的基极与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接单片机Pk.n。进一步的，所述断电瞬间供电电容C的容量取值要求为当单片机进入停机微功耗模式时保持约1秒供电，所述单片机首选具有停机微功耗模式带定时退出功能的单片机，或单片机选有IDLE空闲模式能响应定时器中断的；所述单片机电源脚具有低压检测或中断功能；所述单片机若采用国产宏晶STC15系列单片机，其电源脚低压检测阈值可选产品所具有的高电压值设定；所述单片机内带断电非易失存贮器EEPROM、单片机可取消/无外部晶振电路和上电复位电路。进一步的，还包括讯响灯，所述讯响灯是LED指示灯，LED指示灯同单片机I/O口Pk.n连接；或，讯响灯是蜂鸣器，蜂鸣器同单片机I/O口Pk.n连接；或，各档都有LED指示灯、及再包括通电指示灯；或，LED显示屏，此时用若干单片机I/O口Pk.n连接若干LED指示灯或LED显示屏；若讯响灯包括通电指示灯，通电指示灯既可接在220V交流转5V工作电源的5V输出端，也可串电阻接在220V交流转5V工作电源的高压输入端；所述电源开关可以是带锁按钮、船型开关、拔动开关、旋钮开关或拉线开关。本专利技术还提供一种建立在上述的单片机电源开关兼换挡模块硬件基础上的控制方法，其特征在于，包括以下操作步骤：电源开关的快速关断又开启作为换挡操作，具体步骤如下：所述单片机根据电源开关的一次关断又开启，且断电时间少于1秒，确定为换挡操作，简称“短关”，首次短关总是换挡到上次预存的档位；紧接着再短关，增加一档；不断短关，逐档递增；到最高档时，讯响灯亮或嘀声响一下，再后即为最低档，依次轮换；到某档停住不变超过1秒，该档即为最近预存；关掉时间超过1秒后下次开启就恢复到最近预存档，不改变预存；若短关换挡，新的档又为最近预存，前面的最近预存变为上次预存，供随时按一下短关就切换到上次预存档；分档多时，可设置多个预存档；预存就是将调档数据保存在单片机内带的断电非易失存贮器EEPROM中。对分档在3档或3档以下的，可简化为：短关就是增加一档的操作，到最高档时，讯响灯亮或嘀声响一下，再后即为最低档，依次轮换；可要求关掉后下次开启总是恢复到上次用过的档位。本专利技术的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关(1)兼作多路交流通断控制，其特征在于，它主要由220V交流转5V的工作电源(2)、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、固态继电器SSR组成；电源开关(1)串联在工作电源(2)输入进线中；工作电源(2)的5V输出+端(4)与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+(8)连接，电容C的负端、单片机的电源‑端G、工作电源(2)的5V输出‑端连在一起接地；若干单片机I/O口Pk.n(5)串电阻R接各固态继电器SSR，即电阻R的一端接单片机I/O口Pk.n，另一端接固态继电器SSR的输入二极管负极，固态继电器SSR的输入二极管正极接工作电源(2)的5V输出+端(4)，固态继电器SSR的另一边的过零交流开关输出端作为单片机电源开关兼换挡模块的输出，即交流通断控制连接点(6)。

【技术特征摘要】
1.一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关(1)兼作多路交流通断控制，其特征在于，它主要由220V交流转5V的工作电源(2)、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、固态继电器SSR组成；电源开关(1)串联在工作电源(2)输入进线中；工作电源(2)的5V输出+端(4)与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+(8)连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源(2)的5V输出-端连在一起接地；若干单片机I/O口Pk.n(5)串电阻R接各固态继电器SSR，即电阻R的一端接单片机I/O口Pk.n，另一端接固态继电器SSR的输入二极管负极，固态继电器SSR的输入二极管正极接工作电源(2)的5V输出+端(4)，固态继电器SSR的另一边的过零交流开关输出端作为单片机电源开关兼换挡模块的输出，即交流通断控制连接点(6)。2.一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关(1)兼作多路交流通断控制，其特征在于，它主要由220V交流转5V的工作电源(2)、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、继电器组成；电源开关(1)串联在工作电源(2)输入进线中；工作电源(2)的5V输出+端(4)与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+(8)连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源(2)的5V输出-端连在一起接地；；继电器线圈的一端接单片机I/O口Pk.n，另一端接工作电源(2)的5V输出+端(4)，继电器线圈两端还应并联接二极管，用于吸收断开瞬间浪涌电流；继电器触点输出(9)即为单片机电源开关兼换挡模块的输出。3.一种单片机电源开关兼换挡模块，通过电源开关(1)兼作多路交流通断控制，其特征在于，它主要由220V交流转5V的工作电源(2)、单片机、二极管D、断电瞬间供电电容C、若干电阻、若干双向可控硅组成；电源开关(1)串联在工作电源(2)输入进线中；工作电源(2)的5V输出+端(4)与二极管D正极相连，二极管D负极和电容C的正端都同单片机电源+(8)连接，电容C的负端、单片机的电源-端G、工作电源(2)的5V输出-端连在一起接地；；各双向可控硅的T1极连在一起接工作电源(2)的5V输出-端，各双向可控硅的门极G均串有一个电阻R3连接单片机I/O口Pk.n，各双向可控硅的T2极是输出端。4.根据权利要求1所述的单片机电源开关兼换挡模块，其特征在于，所述固态继电器SSR的输出(6)端还可连接大功率双向可控硅(7)，大功率双向可控硅(7)作为交流通断控制连接点输出，固态继电器SSR的一个输出端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端和电阻R1的一端均接双向可控硅门极G，电阻R1的另一端接双向可控硅T1极，双向可控硅T2极与固态继电器SSR的另一个输出端相连，双向可控硅T1、T2极就是大电流交流通断控制连接点输出(7)；所述大功率双向可控硅指负载电流大于所述固态继电器SSR及负载电流2A以上带散热板的塑封管。5.根据权利要求2所述的单片机电源开关兼换挡模块，其特征在于，对9V以上的继电器或励磁电流在20mA以上的继电器，增加NPN型晶体管及隔离高于单片机工作电压的9V以上电源，NPN型晶体管的发射极接工作电源(2)的5V...

【专利技术属性】
技术研发人员：金隐华，刘恩茂，吴非逸，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33