CN115333330B - 一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及嵌入式电路技术，具体涉及一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路及方法，该电路包括锂电池、手动开关、触水开关、复位电路、开关电路、DC‑DC电路、控制器、外围设备、比例放大器和取消发射按钮组成。当手动开关或者触水开关作用时控制器上电，系统发射求救信号。当采集到取消发射的信号时，控制器控制开关电路关闭，锂电池电压不能给系统供电，系统待机。在触水开关、手动开关没有启动或取消按钮按下之后，系统处于待机状态，均只有毫微功耗的复位电路工作，在不影响监测遇险状态的同时，超低功耗待机，尽可能延长锂电池的待机时间。与现有技术相比，本发明电路简单，能有效提高救援设备的待机时间。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式电路技术领域，特别涉及一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路及方法。
背景技术
随着经济的迅猛发展，世界航运市场也得到了扩大和发展，海洋和江河航运量不断增加,增加了海上事故的发生机率。海上救援属于被动救援，海上事故一旦出现就会造成巨大的人身伤亡和经济损失。为了提高人民的生命财产安全保障，减少遇险造成的人员和财产损失，必须要配备相应的设备，当发生险情时将遇险信息及时有效的发射给相关组织。如何最大限度的降低救生系统功耗、减少不必要的能源损失、延长电池使用时间是救生设备设计中必须考虑的问题。
传统的海上救援示位标启动分为三种：自动启动、手动启动和遥控启动。自动启动是当遇险后，设备自动浮离后测得压力，之后自动启动系统，并且设备脱离浮离式支架浮出水面。手动启动就是人工操作键盘，输入命令字后，确认无误的情况下，启动系统。遥控启动需要保持天线长时间处于接收信号状态，并且随时对接收信号进行命令解析，这样遥控启动就需要消耗很多的电量。对于个人海上救援设备浮离式自动启动不现实，手动启动不方便，遥控启动耗电多，因此需要其他方法来解决这一问题。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明提供一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，包括锂电池、手动开关、触水开关、复位电路、开关电路、DC-DC电路、控制器、外围设备、比例放大器和取消发射按钮；锂电池与手动开关、触水开关、复位电路、开关电路和DC-DC电路相连，复位电路与手动开关、触水开关、开关电路和控制器相连，手动开关、触水开关与锂电池、复位电路和比例放大器相连，开关电路与复位电路和DC-DC电路相连，DC-DC电路与锂电池、开关电路、控制器、比例放大器、外围设备相连，控制器与DC-DC电路、外围设备、取消发射按钮、复位电路和比例放大器相连，外围设备与DC-DC电路和控制器相连，取消发射按钮与控制器相连，比例放大器与手动开关、触水开关和控制器相连。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，锂电池电压由J1接入，2脚为电源的正引脚，1、3引脚接地。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，复位电路采用具有和可编程延迟的毫微功耗高输入电压监控器TPS3840PH；将外部触水开关和手动开关的信号转化为复位脉冲信号，其中，电压监控器的1脚输出复位信号，接分压电阻第三电阻R3和第十电阻R12，得到分压后的复位脉冲信号RESET信号，2脚接锂电池正极power，3脚接GND，4脚接触水开关和手动开关，5脚接第六电容C8到GND。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，开关电路采用PMOS管SI4435BDY和两个NPN三极管FMMT495，分别为PMOS管Q1、第一NPN三极管Q2、第二NPN三极管Q3，用于控制锂电池给电路供电；其中，PMOS管Q1源极引脚接电源输入锂电池正极power，和第二电容C3、第三电容C4、第二电阻R2的1脚相连，第二电容C3、第三电容C4的2脚接地，第二电阻R2的2脚接PMOS管Q1的栅极，PMOS管栅极引脚接第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的集电极引脚，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极引脚接地，第一NPN三极管Q2的基极引脚接分压后的复位脉冲信号RESET信号，第二NPN三极管Q3的基极引脚接控制器的引脚Control_Port引脚和第六电阻R7到GND，PMOS管Q1漏极引脚接开关电路的输出电压Vin。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，比例放大器选用TLC2272IDR集成电路芯片U3，集成电路芯片U3的电源引脚接开关电路的输出电压Vin，电源GND引脚接GND，同向输入端引脚通过第八电阻R10和第九电阻R11接手动或者触水开关的输入信号switch_in信号，反向输入端引脚通过第七电阻R9接地，集成电路芯片U3的输出引脚和反向输入端引脚之间接反馈电阻第五电阻R5，集成电路芯片U3的输出引脚接第二稳压二极管D4到GND，同时，集成电路芯片U3的输出引脚接控制器的AD采集引脚ADC_Port。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，DC-DC电路采用的是TPS5450开关电源，输出供系统使用的电流5V5A，其中，TPS5450的2、3、5脚悬空，7脚接开关电路的输出电压Vin，6脚和9脚接地，1脚通过第一电容C1连接到8脚，第一电容C1的2脚通过第一稳压二极管D1接GND，第一电容C1的2脚接电感L1的1脚，电感L1的2脚Vout_5.0V接第四电容C6、第五电容C7的1脚，第四电容C6、第五电容C7的2脚接GND，电感L1的2脚通过第一电阻R1、第四电阻R4接GND，TPS5450的4脚接第一电阻R1的2脚和第四电阻R4的1脚。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，触水开关为两个电极，手动开关为轻触开关。
在上述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路中，控制器采用单片机。
一种用于个人海上救援设备超低功耗待机电路的待机方法，包括以下步骤：
步骤1、超低功耗待机，等待触水开关或者手动开关接通；
触水开关的两个电极落入水中时，形成大于2.5V的压降，使复位电路复位，按下手动开关时电压拉低，形成大于2.5V压降的触发信号，使复位电路复位；
步骤2、复位电路产生输出1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
由电压监控器产生输出1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
步骤3、复位脉冲信号控制开关电路打开，DC-DC电路输出系统需要的电压；
复位电路输出1.5s的高电平的脉冲复位信号后，开关电路打开，锂电池电压输入DC-DC电路，并输出系统需要的电压；
步骤4、控制器上电，控制器输出高电平维持开关电路打开，DC-DC电路持续输出系统需要的电压；
开关电路受控制器引脚Control_Port信号和复位电路复位脉冲输出信号控制，当任意一个输出为高电平时开关电路打开，锂电池电压允许给系统供电，DC-DC电路输出系统需要的电压；当Control_Port信号和复位电路复位脉冲输出信号均输出低电平时，开关电路关闭，锂电池电压不给系统供电，DC-DC电路不输出系统电压；
步骤5、控制器ADC_Port采集按键的电压值，得到触水开关状态并读取手动开关按键状态，判断是否需要发射救援信息，不需要则进入步骤9；
DC-DC电路持续输出系统需要的电压，系统开始工作，控制器控制外围设备，控制器采集按键的电压值，判断是否发送求救信息；
步骤6、控制器监测取消发射按钮；
取消发射按钮按下时，取消发射按钮的引脚产生电平变化，输出下降沿信号；
步骤7、按下取消发射按钮时，取消发射，进入步骤9；
触水开关或者手动开关没有作用时，按下时间超过1.5s后，复位电路输出低电平，开关电路仅受控制器Control_Port引脚输出的信号控制，Control_Port引脚输出高电平系统工作，Control_Port引脚输出低电平，开关电路关闭，系统中只有毫微功耗的复位电路工作，并监测险情，延长待机时间；
步骤8、没有按下取消发射按钮时，控制器控制外围电路发射求救信息；
当取消发射按钮没有按下时，系统继续正常工作，控制器继续发射求救信号；
步骤9、控制器输出低电平控制断开DC-DC电路的开关电路，系统处于待机状态；
当检测取消发射按钮按下时，DC-DC电路断电，系统处于待机状态；控制器输出高电平，控制复位电路输出高电平，开关电路关闭，系统中只有毫微功耗的复位电路工作，同时监测险情，延长待机时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果：在触水开关、手动开关没有启动或取消发射按钮按下之后，系统处于待机状态，均只有毫微功耗的复位电路工作，能够在测遇险状态的同时，超低功耗待机，减少待机电流，尽可能延长锂电池的待机时间。其电路简单，能有效提高海上救援设备的待机时间。
附图说明
图1为本发明实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的系统框图；
图2为本发明实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机方法的流程图；
图3为本发明实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的触水开关、手动和复位电路电路原理图；
图4为本发明实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的锂电池和开关电路的电路原理图；
图5为本发明实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的比例放大器的电路图；
图6为本发明实施列一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的DC-DC电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施例采用低功耗的复位电路控制开关电路，如果开关打开，电压来源直接输入电压到DC-DC模块。电压输出的模式来自于输入的电压。该电路用于救援示位标低功耗待机，采用触水启动的方式，可直接使用现成模块，复位电路也是采用封装好的低功耗的复位电路的集成电路模块，控制开关电路的通断，同时增加了触水开关的功能和电路以及对键值的读取方式。
本实施例是通过以下技术方案来实现的，一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，包括锂电池、手动开关、触水开关、复位电路、开关电路、DC-DC电路、控制器、外围设备、比例放大器和取消发射按钮组成。锂电池与手动开关、触水开关、复位电路和开关电路相连，复位电路与手动开关、触水开关、开关电路和控制器相连，手动开关、触水开关与锂电池、复位电路和比例放大器相连，开关电路与复位电路和DC-DC电路相连，DC-DC电路与开关电路、控制器、比例放大器、外围设备相连，控制器与DC-DC电路、外围设备、取消按钮、复位电路和比例放大器相连，外围设备与DC-DC电路和控制器相连，取消按钮与控制器相连，比例放大器与手动开关、触水开关和控制器相连。
可充电锂电池用于给系统供电；
触水开关、手动开关，用于输入触水开关或者手动开关产生的信号，输出下降沿信号；
复位电路，用于输入下降沿信号，输出复位脉冲信号；
开关电路，用于输入复位脉冲信号，或控制器控制的电平信号，输出锂电池电压，使锂电池电压输入到DC-DC电路；
DC-DC电路，用于输入锂电池的电压，输出系统需要的电压，给系统供电；
控制器，主要是单片机控制器，用于输出控制开关电路的电平信号、控制外围设备工作的电平信号、采集手动开关和触水开关经过比例缩小之后的电压信号和采集取消发射按钮的下降沿信号；
取消发射按钮，用于输入取消发射的信号，输出下降沿信号；
比例放大器，用于输入手动开关或者触水开关两端的电压信号，输出比例缩小后的手动开关或者触水开关的电压信号，供单片机控制器采集；
外围设备，用于输入控制器的控制信号，输出求救信号或显示信息。
而且，触水开关一旦触水就发送求救信息，如果触水开关一直处于水中一直发送求救信息。只有当触水开关没有触水时，取消发射按钮才停止发送求救信息。
而且，在触水开关和手动开关没有启动和取消发射按钮按下之后，只有复位电路工作，系统处于待机状态。
而且，复位电路采用的是毫微功耗的高输入电压监控器，在不影响监测遇险状态的同时，超低功耗待机延长锂电池的待机时间。
而且，比例放大器用于将手动开关或者触水开关两端的电压值缩小到适合单片机采集的电压值，当手动按下按键时，开关在按下电压的瞬间电压值为0V，开关释放之后电压值变为电池电压；而触水开关触水时，由于海水有电阻，触水开关两端电压值不会变为0V，所以根据AD采集的电压值可以判断设备是手动启动还是触水启动。
具体地，锂电池电压由J1接入，2脚为电源的正引脚，1、3引脚接地。
具体地，复位电路是采用具有和可编程延迟的毫微功耗高输入电压监控器TPS3840PH。将外部触水开关和手动开关的信号转化为复位脉冲信号，其中监控器的1脚输出复位信号，接分压第三电阻R3和第十电阻R12，分压后得到分压后的复位脉冲信号RESET信号，2脚接锂电池正极power，3脚接GND，4脚接触水开关和手动开关，5脚接C8到GND。
具体地，开关电路主要由PMOS管Q1和两个NPN三极管第一NPN三极管Q2、第二NPN三极管Q3组成，用于控制锂电池给电路供电。其中PMOS管Q1源(S)极引脚接电源输入锂电池正极power，和第二电容C3、第三电容C4、第二电阻R2的1脚相连，第二电容C3、第三电容C4的2脚接地，第二电阻R2的2脚接PMOS管Q1的栅(G)极，PMOS管Q1栅(G)极引脚接第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的集电极引脚，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极引脚接地，第一NPN三极管Q2的基极引脚接分压后的复位脉冲信号RESET信号，第二NPN三极管Q3的基极引脚接单片机控制器的引脚Control_Port引脚和第五电阻R7到GND，PMOS管Q1漏(G)极引脚接开关电路的输出电压Vin。
具体地，比例放大器选用的是TLC2272IDR运算放大器集成电路芯片U3，集成电路芯片U3的电源引脚接电压Vin，电源GND引脚接GND，同向输入端引脚通过第八电阻R10和第九电阻R11接手动或者触水开关的输入信号switch_in信号，反向输入端引脚通过第七电阻R9接地，U3的输出引脚和反向输入端引脚之间接反馈电阻第五电阻R5，因为控制器单片机AD采集的电压有限压，所以，U3的输出引脚需输出比例缩小之后的电压值，为确保输出电压不超过限压，U3的输出引脚接第二稳压二极管D4到GND，同时，U3的输出引脚接控制器单片机的AD采集引脚ADC_Port。
具体地，DC-DC电路采用的是开关电源，当开关电路打开时，锂电池给电路供电，输出供系统使用的电压，当开关电路关闭时，锂电池不给电路供电。
该电路工作原理：首先可充电锂电池给系统供电，复位芯片连接触水开关和手动开关，触水开关和手动开关用来控制复位芯片输出复位信号，开关电路用来控制锂电池给电路供电，DC-DC电路用来将锂电池的电压转化为系统需要的电压，控制器控制外围设备以及开关电路，同时采集手动开关或者触水开关两端比例缩小后的电压值，作为判断是否发射求救信号的依据，比例放大器用来比例缩小手动开关或者触水开关两端的电压值，取消发射按钮用来采集是否取消发射的依据，当采集到取消发射的信号时，控制器控制开关电路关闭，锂电池电压不能给系统供电，系统待机。在触水开关、手动开关没有启动或取消发射按钮按下之后，系统处于待机状态，均只有毫微功耗的复位电路工作，在不影响监测遇险状态的同时，超低功耗待机，尽可能延长锂电池的待机时间。与现有技术相比，本发明电路简单，能有效提高救援设备的待机时间。
一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的方法，包括如下步骤：
步骤S01：超低功耗待机，等待触水开关或者手动开关接通；
触水开关或者手动开关作用，触水开关为两个电极，当两个电极落入水中时，根据水的性质，形成大于2.5V的压降，使复位电路复位，手动开关为轻触开关，当按键按下时电压拉低，形成大于2.5V压降的触发信号，使复位电路复位。
步骤S02：复位电路产生输出约1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
复位电路的1脚产生输出约1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号。
步骤S03：复位脉冲信号控制开关电路打开，DC-DC电路输出系统需要的电压；
复位电路输出1.5s的脉冲高电平复位信号后，开关电路打开，锂电池电压流入DC-DC电路，输出系统需要的电压。
步骤S04：控制器上电，控制器输出高电平维持开关电路打开，DC-DC电路持续输出系统需要的电压；
开关电路受控制器引脚Control_Port信号和复位电路复位脉冲输出信号控制，当任意一个输出为高电平时开关电路打开，锂电池电压允许给系统供电，DC-DC电路输出系统需要的电压；当Control_Port信号和复位电路输出信号都输出低电平时，开关电路关闭，锂电池电压不共给系统供电，DC-DC电路不输出系统电压。
步骤S05：控制器ADC_Port采集按键的电压值，得到触水开关状态并读取手动开关按键状态，判断是否需要发射救援信息，不需要则进入步骤S09；
DC-DC电路持续输出系统需要的电压，系统开始工作，控制器控制外围设备，控制器采集按键的电压值，判断是否发送求救信息。
步骤S06：控制器监测取消发射按钮；
取消发射按钮按下时，取消发射按钮的引脚会产生电平变化，输出下降沿信号。
步骤S07：当取消发射按钮按下时，取消发射，进步骤S09；触水开关或者手动开关没有作用时，按下时间超过1.5s后，复位电路输出低电平，开关电路仅受单片机控制器Control_Port引脚输出的信号控制，Control_Port引脚输出高电平系统工作，Control_Port引脚输出低电平，开关电路关闭，系统中只有毫微功耗的复位电路工作，功耗低的同时，也具有监测险情的作用，有利于延长待机时间。
步骤S08：当没有取消发射按钮按下时，控制器控制外围电路发射求救信息；
当取消发射按钮没有按下时，系统继续正常工作，控制器继续发射求救信号。
步骤S09：控制器输出低电平控制断开DC-DC电路的开关电路，系统处于待机状态；
当检测取消发射按钮按下时，DC-DC电路断电，系统处于待机状态。单片机输出高电平，控制复位电路输出高电平，开关电路关闭，系统中也只有毫微功耗的复位电路工作，功耗低的同时，也具有监测险情的作用，有利于延长待机时间。
本实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的工作原理如下：
触水开关或者手动开关监测用户需要发送求救信号的命令，使复位电路输出高电平复位脉冲，开启开关电路，锂电池电压输入到DC-DC电路，DC-DC电路起作用，输出系统需要的电压，同时控制器上电，控制Control_Port引脚输出高电平控制开关电路一直打开，DC-DC电路一直工作，控制器根据流程控制外围设备供电和工作，同时比例放大器工作，单片机控制器通过ADC_Port引脚采集比例放大器输出的电压值，判断是手动按下还是触水，同时控制器实时监测取消按钮是否按下，当取消按钮按下时，控制器控制Control_Port引脚输出低电平，开关电路关闭，系统待机。
进一步地，控制器选用的是自带AD采集的单片机。
进一步地，锂电池电压由J1接入，2脚为电源的正引脚，1、3引脚接地。
进一步地，复位电路是采用具有和可编程延迟的毫微功耗高输入电压监控器。将外部触水开关和手动开关的信号转化为复位脉冲信号，其中监控器的1脚输出复位信号，接分压电阻第三电阻R3和第十电阻R12，分压后得到分压后的复位脉冲信号RESET信号，2脚接锂电池正极power，3脚接GND，4脚接触水开关和手动开关，5脚接第六电容C8到GND。
进一步地，开关电路主要由PMOS管Q1和第一、第二NPN三极管Q2、Q3组成，控制锂电池给系统供电。其中PMOS管Q1源(S)极引脚接锂电池正极power，和第二电容C3、第三电容C4、第二电阻R2的1脚相连，第二电容C3、第三电容C4的2脚接地，第二电阻R2的2脚接PMOS管Q1的栅(G)极，PMOS管Q1栅(G)极引脚接第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的集电极引脚，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极引脚接地，第一NPN三极管Q2的基极引脚接分压后的复位脉冲信号RESET信号，第二NPN三极管Q3的基极引脚接控制器的单片机引脚Control_Port和第六电阻R7到GND，PMOS管Q1漏(G)极引脚接开关电路的输出电压Vin。
进一步地，比例放大器选用的是运算放大器集成电路芯片U3，集成电路芯片U3的电源引脚接电压Vin，电源GND引脚接GND，同向输入端引脚通过第八电阻R10和第九电阻R11接switch_in信号，反向输入端引脚通过第七电阻R9接地，U3的输出引脚和反向输入端引脚之间接反馈电阻第五电阻R5，因为控制器单片机的AD采集的电压有限压，所以，U3的输出引脚需输出比例缩小之后的电压值，为确保输出电压不超过限压值，U3的输出引脚接第二稳压二极管D4到GND，同时，U3的输出引脚接控制器单片机的AD采集引脚ADC_Port。
进一步地，DC-DC电路采用的是开关电源，当开关电路打开时，输出供系统使用的电压，当开关电路关闭时，没有电压输出。
具体的，触水开关或者手动开关作用，触水开关为两个电极，当两个电极落入水中时，根据水的性质，形成大于2.5V的压降，使复位电路复位，手动开关为轻触开关，当按键按下时电压拉低，形成大于2.5V压降的触发信号，使复位电路复位。
具体的，复位电路的1脚产生输出约1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
具体的，开关电路受单片机控制器引脚Control_Port信号和复位电路复位信号输出信号控制，当任意一个输出高电平时开关电路打开，锂电池电压流入DC-DC电路，输出系统需要的电压；当Control_Port信号和复位电路输出信号都输出低电平时，开关电路关闭，锂电池电压不流入DC-DC电路。
具体的，当复位按键或者触水开关按下时，复位电路的1脚产生输出约1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号，输出高电平的1.5s内，DC-DC电路输出系统需要的电压，控制器上电，Control_Port脚输出高电平，开关电路继续打开，系统工作。
具体的，当复位按键按下或者触水开关触水1.5s以后，开关电路受Control_Port引脚控制开关电路是否打开，当Control_Port引脚输出高电平时，开关电路打开，DC-DC工作为系统提供所需电压，当Control_Port引脚输出低电平时，开关电路关闭，DC-DC电路输出系统电压，系统断电。
具体实施时，一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，包括：锂电池、手动开关、触水开关、复位电路、开关电路、DC-DC电路、控制器、外围设备、比例放大器和取消发射按钮，其信号流向图如图1所示。可充电锂电池给系统供电，复位芯片连接触水开关和手动开关，触水开关和手动开关来控制复位芯片输出复位信号，开关电路用来控制锂电池电压到后级DC-DC电路，DC-DC电路用来将锂电池的电压转化为系统需要的电压给系统供电，控制器控制外围设备以及开关电路，同时采集手动开关和触水开关的电压值，作为判断是否发射信号的依据，监测取消发射按钮的状态，作为是否取消发射的依据，当采集到取消发射的信号时，控制器控制复位电路，系统待机。
如图2所示，本实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的方法流程图：
步骤S01：超低功耗待机，等待触水开关或者手动开关接通；
步骤S02：复位电路产生输出约1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
步骤S03：复位脉冲信号控制开关电路打开，DC-DC电路输出系统需要的电压；
步骤S04：控制器上电，控制器输出高电平维持开关电路打开，DC-DC电路持续输出系统需要的电压；
步骤S05：单片机控制器ADC_Port采集按键的电压值，得到触水开关状态并读取手动开关按键状态，判断是否需要发射救援信息，不需要则进入步骤S09；
步骤S06：控制器监测发射取消按钮；
步骤S07：当取消按钮按下时，取消发射，进步骤S09；
步骤S08：当没有取消按钮按下时，控制器控制外围电路发射求救信息；
步骤S09：控制器输出低电平控制断开DC-DC电路的开关电路，系统处于待机状态。
如图3所示，为本实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的触水开关、手动开关和复位电路的电路原理图。触水开关P1的两个引脚分别接触水开关两极，触水开关为两个没有相连的电极，在海水中，海水导电，电极导通。KEY1为手动开关，当按键按下KEY1的两个脚导通。触水开关和手动开关并联，当没有导通时，switch_in信号均为高电平，当开关导通时，switch_in为低电平。当按下手动开关后，switch_in电压会从0V又恢复到电池电压，而触水开关触水，根据海水的导电性，就会呈现一定的电阻，电压不会为0V电压，因此可以通过电压的不同确定判断是触水开关启动还是手动开关启动。复位电路选用的是具有和可编程延迟的TPS3840毫微功耗高输入电压监控器TPS3840PH集成电路芯片U1，集成电路芯片U1的1脚输出复位信号，接分压电阻第三电阻R3和第十电阻R12分压得到RESET信号，2脚接power，3脚接GND，4脚接触水开关和手动开关，5脚接第六电容C8到GND。复位电路的原理是，当4脚有下降沿信号时，5脚会拉低，第六电容C8开始充电，同时1脚输出高电平的复位信号，当第六电容C8充电超过2.5V时，1脚的低电平信号跳变为低电平信号。当触水开关或者手动开关按下时，TPS3840PH的4脚产生2.5V的压降，触发TPS3840PH的1脚和5脚产生高电平，TPS3840PH的5脚充电超过2.5V时，TPS3840PH的1脚输出低电平，RESET信号控制开关电路。
如图4所示为本实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的开关电路原理图。开关电路主要采用PMOS管SI4435BDY和两个NPN三极管FMMT495，标号分别为PMOS管Q1、第一NPN三极管Q2、第二NPN三极管Q3，控制锂电池电压流入后面电路的通断。开关电路采用PMOS管SI4435BDY，控制锂电池电压流入后面电路的通断。其中SI4435BDY的1、2、3引脚接power，和第二电容C3、第三电容C4的1脚相连，第二电容C3、第三电容C4的2脚接地，PMOS管SI4435BDY的4脚接第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的3脚，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的2脚接地，第一NPN三极管Q2的1脚接RESET，第二NPN三极管Q3的1脚接控制器单片机的PC0引脚和第六电阻R7到GND，PMOS管SI4435BDY的5、6、7、8引脚接Vin。开关电路的原理是，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3分别受复位信号RESET和PC0脚的控制，当任意一个产生高电平时相应的三极管导通，PMOS管Q1的GS极产生电压差，PMOS管Q1导通，Vin由电压输出。
如图5所示，为本实施例一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的比例放大器的电路原理图。当按下手动开关后，switch_in电压会从0V又恢复到电池电压，而触水开关触水，根据海上的导电性，就会呈现电阻，电压不会送0V变为电池电压，因此可以通过电压的不同确定判断是触水开关启动还是手动开关启动。比例放大器选用的是TLC2272IDR集成电路芯片U3，集成电路芯片U3的4脚接电压VI，4脚接GND，3脚通过第八电阻R10和第九电阻R11接switch_in信号，2脚通过第七电阻R9接地，1脚和2脚间接反馈电阻第五电阻R5，因为单片机能够接收的电压低于3.3V，所以1脚输出比例缩小之后的电压，由单片机自动的ADC引脚PC4脚采集。根据虚短虚断的原理计算得出：
如图6所示，为一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路的DC-DC电路原理图。DC-DC电路采用的是TPS5450，根据需求输出供系统使用的电流5V5A。其中TPS5450的2、3、5脚悬空，7脚接Vin，6脚和9脚接地，1脚通过第一电容C1连接到8脚，第一电容C1的2脚通过第一稳压二极管D1接GND，第一电容C1的2脚接电感L1的1脚，电感L1的2脚Vout_5.0V接第四电容C6、第五电容C7的1脚，第四电容C6、第五电容C7的2脚接GND，电感L1的2脚通过第一电阻R1、第四电阻R4接GND，TPS5450的4脚接第一电阻R1的2脚和第四电阻R4的1脚。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：包括锂电池、手动开关、触水开关、复位电路、开关电路、DC-DC电路、控制器、外围设备、比例放大器和取消发射按钮；锂电池与手动开关、触水开关、复位电路、开关电路和DC-DC电路相连，复位电路与手动开关、触水开关、开关电路和控制器相连，手动开关、触水开关与锂电池、复位电路和比例放大器相连，开关电路与复位电路和DC-DC电路相连，DC-DC电路与锂电池、开关电路、控制器、比例放大器、外围设备相连，控制器与DC-DC电路、外围设备、取消发射按钮、复位电路和比例放大器相连，外围设备与DC-DC电路和控制器相连，取消发射按钮与控制器相连，比例放大器与手动开关、触水开关和控制器相连；复位电路采用具有和可编程延迟的毫微功耗高输入电压监控器TPS3840PH；将外部触水开关和手动开关的信号转化为复位脉冲信号，其中，电压监控器的1脚输出复位信号，接分压电阻第三电阻R3和第十电阻R12，得到分压后的复位脉冲信号RESET信号，2脚接锂电池正极power，3脚接GND，4脚接触水开关和手动开关，5脚接第六电容C8到GND；开关电路采用PMOS管SI4435BDY和两个NPN三极管FMMT495，分别为PMOS管Q1、第一NPN三极管Q2、第二NPN三极管Q3，用于控制锂电池给电路供电；其中，PMOS管Q1源极引脚接电源输入锂电池正极power，和第二电容C3、第三电容C4、第二电阻R2的1脚相连，第二电容C3、第三电容C4的2脚接地，第二电阻R2的2脚接PMOS管Q1的栅极，PMOS管栅极引脚接第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的集电极引脚，第一NPN三极管Q2和第二NPN三极管Q3的发射极引脚接地，第一NPN三极管Q2的基极引脚接分压后的复位脉冲信号RESET信号，第二NPN三极管Q3的基极引脚接控制器的引脚Control_Port引脚和第六电阻R7到GND，PMOS管Q1漏极引脚接开关电路的输出电压Vin。
2.根据权利要求1所述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：锂电池电压由J1接入，2脚为电源的正引脚，1、3引脚接地。
3.根据权利要求1所述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：比例放大器选用TLC2272IDR集成电路芯片U3，集成电路芯片U3的电源引脚接开关电路的输出电压Vin，电源GND引脚接GND，同向输入端引脚通过第八电阻R10和第九电阻R11接手动或者触水开关的输入信号switch_in信号，反向输入端引脚通过第七电阻R9接地，集成电路芯片U3的输出引脚和反向输入端引脚之间接反馈电阻第五电阻R5，集成电路芯片U3的输出引脚接第二稳压二极管D4到GND，同时，集成电路芯片U3的输出引脚接控制器的AD采集引脚ADC_Port。
4.根据权利要求1所述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：DC-DC电路采用的是TPS5450开关电源，输出供系统使用的电流5V5A，其中，TPS5450的2、3、5脚悬空，7脚接开关电路的输出电压Vin，6脚和9脚接地，1脚通过第一电容C1连接到8脚，第一电容C1的2脚通过第一稳压二极管D1接GND，第一电容C1的2脚接电感L1的1脚，电感L1的2脚Vout_5.0V接第四电容C6、第五电容C7的1脚，第四电容C6、第五电容C7的2脚接GND，电感L1的2脚通过第一电阻R1、第四电阻R4接GND，TPS5450的4脚接第一电阻R1的2脚和第四电阻R4的1脚。
5.根据权利要求1所述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：触水开关为两个电极，手动开关为轻触开关。
6.根据权利要求1所述用于个人海上救援设备超低功耗待机的电路，其特征在于：控制器采用单片机。
7.根据权利要求1-6任意一项所述用于个人海上救援设备超低功耗待机电路的待机方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、超低功耗待机，等待触水开关或者手动开关接通；
触水开关的两个电极落入水中时，形成大于2.5V的压降，使复位电路复位，按下手动开关时电压拉低，形成大于2.5V压降的触发信号，使复位电路复位；
步骤2、复位电路产生输出1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
由电压监控器产生输出1.5s的高电平的脉冲复位脉冲信号；
步骤3、复位脉冲信号控制开关电路打开，DC-DC电路输出系统需要的电压；
复位电路输出1.5s的高电平的脉冲复位信号后，开关电路打开，锂电池电压输入DC-DC电路，并输出系统需要的电压；
步骤4、控制器上电，控制器输出高电平维持开关电路打开，DC-DC电路持续输出系统需要的电压；
开关电路受控制器引脚Control_Port信号和复位电路复位脉冲输出信号控制，当任意一个输出为高电平时开关电路打开，锂电池电压允许给系统供电，DC-DC电路输出系统需要的电压；当Control_Port信号和复位电路复位脉冲输出信号均输出低电平时，开关电路关闭，锂电池电压不给系统供电，DC-DC电路不输出系统电压；
步骤5、控制器ADC_Port采集按键的电压值，得到触水开关状态并读取手动开关按键状态，判断是否需要发射救援信息，不需要则进入步骤9；
DC-DC电路持续输出系统需要的电压，系统开始工作，控制器控制外围设备，控制器采集按键的电压值，判断是否发送求救信息；
步骤6、控制器监测取消发射按钮；
取消发射按钮按下时，取消发射按钮的引脚产生电平变化，输出下降沿信号；
步骤7、按下取消发射按钮时，取消发射，进入步骤9；
触水开关或者手动开关没有作用时，按下时间超过1.5s后，复位电路输出低电平，开关电路仅受控制器Control_Port引脚输出的信号控制，Control_Port引脚输出高电平系统工作，Control_Port引脚输出低电平，开关电路关闭，系统中只有毫微功耗的复位电路工作，并监测险情，延长待机时间；
步骤8、没有按下取消发射按钮时，控制器控制外围电路发射求救信息；
当取消发射按钮没有按下时，系统继续正常工作，控制器继续发射求救信号；
步骤9、控制器输出低电平控制断开DC-DC电路的开关电路，系统处于待机状态；
当检测取消发射按钮按下时，DC-DC电路断电，系统处于待机状态；控制器输出高电平，控制复位电路输出高电平，开关电路关闭，系统中只有毫微功耗的复位电路工作，同时监测险情，延长待机时间。
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