基于时钟芯片实现单片机电源管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电源管理系统。本实用新型专利技术的基于时钟芯片实现单片机电源管理系统，包括电路供电电源VCC、电池电源BT200，电路供电电源VCC连接二极管D204正极，二极管D204负极分别连接二极管D206正极、二极管D205负极后通过继电器K200与电池电源BT200连接，电池电源BT200通过二极管D207与电阻R203连接；继电器K200分别与二极管D208、三极管Q200、三极管Q201连接；时钟芯片U103的引脚分别连接电阻R105、晶振X100、电容C108、电容C109、电阻R103、电阻R104。本实用新型专利技术解决了挖掘机长时间不工作电瓶电量耗尽无法正常启动车辆的难题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

基于时钟芯片实现单片机电源管理系统
本技术涉及一种挖掘机电池供电电源管理系统。技术背景目前，公知单片机硬件看门狗定时器的喂狗时间相对很短，一般为几十毫秒或几秒钟，无法实现程序任意控制定时时间。另外挖掘机GPS远程监控器在负极开关断开的情况下，回传车辆信息方式如果采用CPU休眠定时唤醒机制，由于CPU没有彻底断电，电池电量很快被GPS监控器电路及电池自损耗殆尽，导致GPS监控器无法在长时间外部电源缺失情况下正常回传数据。
技术实现思路
本技术的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种基于时钟芯片实现单片机电源管理系统，其克服了普通硬件看门狗无法在断电情况下任意时刻唤醒的技术难题，同时降低了 GPS监控器内部电池供电的功耗。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案其包括电路供电电源VCC、电池电源BT200，电路供电电源VCC连接二极管D204正极，二极管D204负极分别连接二极管 D206正极、二极管D205负极后通过继电器K200与电池电源BT200连接，电池电源BT200 通过二极管D207与电阻R203连接；继电器K200分别与二极管D208、三极管Q200、三极管 Q201连接；三极管Q200分别与电阻R207、电阻R209连接，电阻R207与中央芯片UlOl (CPU) 连接；三极管Q201分别与电阻R208、电阻R210连接，电阻R208与时钟芯片U103连接，时钟芯片U103的引脚分别连接电阻R105、晶振X100、电容C108、电容C109、电阻R103、电阻 R104 ；中央芯片UlOl分别与电阻R109、电源基准芯片U102连接。本技术克服了挖掘机GPS远程监控器CPU硬件看门狗定时器喂狗时间无法任意调整和CPU休眠时功率相对较大的难题，本技术提供一种采用实时时钟芯片控制方案，既实现了 GPS监控器硬件看门狗喂狗时间任意设定，同时克服了 GPS监控器“休眠”状态下的消耗车载电瓶电量过大的难题。电路供电电源VCC采用5V供电。中央芯片UlOl采用Disp4011型号。时钟芯片 U103采用ISL1208型号。电源基准芯片U102采用TL431型号。三极管Q200采用NPN型、 三极管Q201采用PNP型。本技术的有益效果是，当车辆长时间不工作，GPS监控器仍然可以任意定时唤醒回传信息，同时延长了车载电瓶和GPS监控器内部电池的工作时长近2个月，解决了挖掘机长时间不工作电瓶电量耗尽无法正常启动车辆的难题。该电路结构简单，同时解决了上述两个技术问题。附图说明图1为本技术的电路结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术所采用的技术方案是电源设计主要有两个电源，电路供电电源VCC、电池电源BT200，其中VDD为CPU电压、BAT为电池电压，当电路供电电源(采用 5V供电)有电情况下，经过二极管D204后VDD电压为4. 7V，中央芯片UlOl (采用Disp4011 型号)工作电压范围为2. 7V-5. 5V，所以中央芯片UlOl正常工作。电池充电电路包括电阻R203 (限流电阻)和二极管D207 (降压和防反二极管)，充电电压BAT为4V ；电池放电电路为继电器K200和二极管D205，电池是否放电取决于电路供电电源VCC是否有电，如果电路供电电源VCC没有电，中央芯片UlOl或时钟芯片U103(采用ISL1208型号)输出控制继电器K200吸合，电池电压BAT经继电器K200和二极管D205 给VDD供电，这时VDD电压比外部电路供电电源VCC供电时要低，实测电压VDDBAT为3. 7V, 工作电压在中央芯片UlOl工作电压范围内，系统正常工作。这种设计保证电池的充电和放电回路分开，但是需要时钟芯片U103和中央芯片UlOl配合工作才能实现上述电路正常工作。上述电路中时钟芯片U103和中央芯片UlOl需要配合工作，当电路供电电源VCC 供电，中央芯片UlOl的引脚80输出低电平，时钟芯片U103引脚7输出高电平，三极管 Q200 (NPN三极管)和三极管Q201 (PNP三极管)均不导通，继电器K200不吸合，电池不放电，只有充电电路工作。时钟芯片U103引脚7为闹钟输出管脚，工作过程中，中央芯片UlOl 每隔1分钟(时间可以设定)通过IIC接口设定时钟芯片U103闹钟时间为下一分钟，这样只要中央芯片UlOl不掉电，时钟芯片U103永远是当前时刻的下一分钟产生闹铃，时钟芯片 U103引脚7保持高电平输出，三极管Q201不导通。当中央芯片UlOl出现掉电(VDD缺电)， 时钟芯片U103电源切换到BAT供电(时钟芯片U103引脚3)，由于IIC总线上没有修改闹铃时间命令，时钟芯片U103弓丨脚7闹铃时刻输出低电平，三极管Q201导通，继电器K200吸合，电池电压BAT通过二极管D205供给VDD，中央芯片UlOl得电同时引脚80输出高电平， 三极管Q200导通，这时三极管Q200和三极管Q201同时导通。200mS后，时钟芯片U103引脚7恢复高电平输出，三极管Q201不导通、三极管Q200导通，系统仍然正常工作。中央芯片UlOl完成断电报警信息发送后，写入时钟芯片U103下次闹铃时间，中央芯片UlOl引脚80输出低电平，三极管Q200不导通，继电器K200断开，中央芯片UlOl切断了自身电源。当下次闹铃时间到来时，又重复上述过程，中央芯片UlOl得电发送信息并设定下次闹铃时间后再次切断自身电源。由于中央芯片UlOl在只有电池电压供电情况下“休眠”是完全断电，电池仅给时钟芯片U103供电，所以更省电，工作时间更长，同时不会出现中央芯片UlOl休眠被干扰而无法启动故障。电源基准芯片U102是电源基准芯片，中央芯片UlOl引脚15输出IO电压， 引脚21电压时钟为2. 5V，由于电池电量消耗，中央芯片UlOlAD的电压基准VDD下降，引脚 2IAD测量值相对增大，当VDD下降到3. IV时，中央芯片UlOl向时钟芯片U103写入一个不闹铃命令，时钟芯片U103不会再唤醒中央芯片U101，避免电池过分放电而报废。本技术在远程监控器上得到成功应用，目前以实际应用超过200台，有效克服了车辆在冬天或3个月以内不工作GPS远程监控器无法回传信息而失控的情况。权利要求1.一种基于时钟芯片实现单片机电源管理系统，其特征在于，包括电路供电电源VCC、 电池电源BT200，电路供电电源VCC连接二极管D204正极，二极管D204负极分别连接二极管D206正极、二极管D205负极后通过继电器K200与电池电源BT200连接，电池电源BT200 通过二极管D207与电阻R203连接；继电器K200分别与二极管D208、三极管Q200、三极管 Q201连接；三极管Q200分别与电阻R207、电阻R209连接，电阻R207与中央芯片UlOl连接； 三极管Q201分别与电阻R208、电阻R210连接，电阻R208与时钟芯片U103连接，时钟芯片 U103的引脚分别连接电阻R105、晶振X100、电容C108、电容C109、电阻R103、电阻R104 ；中央芯片UlOl分别与电阻R109、电源基准芯片U102连接。2.根据权利要求1所述的基于时钟芯片实现单片机电源管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张大伟，
申请(专利权)人：临沂科锐电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：