基于单片机一键开关机的原理图和解说

SCM Technology •单片机技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 235【关键词】STC89C52RC 数码管 定时器 继电器智能家居是通过网络技术和硬件服务协同合作，将电子产品接入互联网，实现个性化的自定义操作。

智能设备是常见设备安装了更复杂的计算机处理系统，以实现提供更多功能。

有线宽带、DSL 、蓝牙和无线技术提供了一种接入方法使家庭联网，并使设备能够相互通信以及接入互联网，这些技术为智能家居的运营奠定了基础。

对于家电而言，可以通过智能供电达到一定的智能管理。

例如，家庭的空调若可以独立来设置开启和关闭的时间，便可大幅减少用电量、节约电能。

智能电源定时开关不仅可以广泛应用于家用电器、仪器仪表、航空航天、医用设备、专用设备的智能化管理以及过程控制等多个领域。

此外，还为各个领域的发展做出了贡献，其不仅体积小、重量轻，且电源效率较高，效率甚至可达90%以上。

智能电源定时开关的高效率不仅节省了大量材料且还节省了电能，给人们的生活带来了便利。

因此，高效率的定时开关电源成为了各种设备可靠工作的重要保障。

1 系统分析与框架设计1.1 研究目标智能定时电源开关是智能家居控制系统的基础组成部分，同时也是高效能源利用网络基于单片机的简易智能定时电源开关文/刘艳竹的组成部分之一。

在家庭设备的自动监控、控制和数据采集上，通过对电路系统中部分组件供电电源进行智能开合控制，是对家庭设备实现智能控制的一种简易部署方式。

（1）监控家用电器，按照预先设定的程序要求对家用电器进行监控，减少家庭安全隐患。

（2）照明设备、取暖设备、制冷设备的个性化控制，让户主进屋之后减少等待时间。

（3）起居室幕帘的自动控制，伴随着主人以及当地日照的信息，智能打开/关闭幕帘。

可以发现，针对智能家居的定时管理，智能供电是其中较为基础的模块与实现方法。

因此，本文围绕此设计简易的定时电源开关系统。

分享一个好用的一键开关机电路，一键多用、电路简单电子设计中“开关”这个角色是必不可少的，用来控制总电源的通断。

开关分为自锁式和非自锁式，平时用的最多的就是自锁式的。

按下闭合，再按下就断开。

用来控制电源很方便。

但是现在这种开关在高端的电子数码产品中很少用到，反而用的最多的是一键多用的方式，关机状态下按一下开机，开机后还可以当作功能按键。

甚至软件可以控制自己断电（如3D打印机常用的打完断电）。

这种电路是怎么做到的呢？下面分享一个能实现上述效果的一个比较实用的电路电路解析电路的通断是用一颗PMOS管来实现的，分析图片电路可知要想把PMOS导通，就要把G级接地，G级有两个通路可以被接地：1.按键按下，PMOS的G级通过二极管和按键被接地，PMOS管导通，系统供电。

2.后级电路把power置高电位，三极管Q2导通，把PMOS的G级接地，PMOS管导通。

分析前两种操作方式：1.第一种方式不管后级负载是否有电，按下按键都能使PMOS导通2.第二种方式，后级负载必须有电的情况下，才能将Power置高，才能导通PMOS。

所以这个必须是PMOS导通的情况下才能控制PMOS导通（有点绕口），这个看起来又是“达文西”的一项发明，但是其实它在电路里面还是有作用的，那就是开关保持。

整个系统的开机流程：1.首先系统没电的情况下，后级系统没电，只能通过按下按键的方式来打通PMOS管。

给后级系统供电。

2.然后系统通电的一瞬间，此时按键还在按下的状态。

后级的单片机执行第一条代码就是把POWER端口置高3.按键松开，但是由于POWER将三极管导通，PMOS的G级通过三极管接地，PMOS还是处于导通状态，供电持续。

按键的使用key_status连接到单片机上，用于检测按键是否被按下，就是一个普通的按键电路，状态有两种：1.按键松开，key_status对地不通，通过10K上拉电阻接到VCC。

端口为高电平。

2.按键按下，key_status通过二极管和按键接地，端口为低电平。

一键开机：
按键开机；
按键关机；
由单片机IO口控制，切断自身电源关机，可人工按钮重新开机。

(1)
KEY可以作为开机键，接地时V15通，单片机上电，使MCU拉高，使V16通，保持。

若此时长按KEY，则单片机读取键值，判断是否长按，若为长按，单片机控制MCU为低，进行自杀。

(2)
!
如果后端要求电流比较大，可以改用MOS管。

(3)
电路工作流程如下：
A、K ey按下瞬间，Q2、Q1导通，7805输入电压在左右，
7805工作，输出5V电压给单片机供电。

B、单片机工作后，将最先进行IO口初始化，IO1设为输入状态，
启用内部上拉；IO2设为输出状态，输出高电平。

这时Q2、Q3导通，LED1发光，7805能够正常工作，单片机进入工作状态。

C、当Key再次按下时，检测IO1电平为低，单片机可以通过使IO2输出低电平，
'
Q2、Q3不导通，此时7805输入电压几乎为0，单片机不工作，系统关闭。

注：LED1压降一般在左右，按下key时，自然会使Q1的BE结导通，因为没有限流电阻，会使Q1饱和，CE压降直逼，近乎为电平低。

按键按一下，电路输出高电平，再按一下，输出低电平，能实现该功能的电路有多种。

这里介绍用一只运放加上几只阻容元件，做成的这种开关电路，如附图所不。

电源+9V经R1、R2分压加到ICl的②脚，该分压经R3送到ICl的③脚。

结果，在①脚输出低电平时，③脚电压会略低于②脚，ICl自锁于低电平，C2上的电压约为OV。

当K按下时，②脚电压瞬间等于C2上的电压。

因为C1作用，使得③脚电压瞬间高于②脚，于是，①脚输出高电平，经过R5加到③脚，实现高电平自锁，C2由R4充电接近+9V。

当K再次按下时，C2上的电压加到②脚，使得②脚电压瞬间高于③脚，①脚再次输出低电平通过R5自锁。

经试验，电源电压在6V～16V变化时，不影响电路的使用。

用常见的555时基集成电路做双稳开关，具有线路简洁、动作可靠、输出电流大的优点，可直接驱动继电器类负载，实现用一只轻触键控制负载的通断。

电路见图1（点击下载原理图）。

电路刚通电时，C1的存在使IC（555）⑥脚获得一正脉冲，其③脚输出低电平，此时C2上无电压。

按一下轻触键S，C2上“0”电平作用于IC的②脚，③脚翻转为高电平，通过R3对C2充电。

S释放后，C2充电到Vcc，而IC的②、⑥脚被R1、R2偏置于1/2Vcc，③脚高电平状态保持不变。

再按一下S，C2上电压使IC⑥脚电压大于2/3Vcc，③脚又翻转为低电平。

S释放后，C2上电压通过R3、IC③脚放电，②、⑥脚的电压仍为1/2Vcc，③脚低电平的状态可维持不变。

由此可见，每按S一次，IC③脚高、低电平就变换一次。

本双稳开关只要每次按键的时间不超过1秒，就能正常实现IC③脚高低电平的变换。

但如果按住S不放，则IC③脚高低电平不断变化。

双稳态控制电路该装置应用电路工作原理如图9。

这里举一个多地控制开关的例子，可供参考。

假设负载是电灯，当按动按钮AN1时，给了IC1“CP1”端一个正脉冲，使得IC1的Q1端输出高电平，于是IC2的“CP2”端也随之输入一个正脉冲，其IC2的Q2端变为高电平，此时由于控制器DM的④脚与IC2的Q2端相连，自然也为高电平，信号灯H点亮。

基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于电子设备中。

本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。

一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压和电流。

当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。

当开关管打开时，储存在电容中的能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。

1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。

单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据设定的参数进行调整。

同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、过流、过温等保护。

二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。

根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。

2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。

可以采用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电压的调节。

2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。

2.4编写软件程序根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。

2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。

2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。

三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注意安全性。

应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。

3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。

应合理选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。

3.3EMC（电磁兼容）设计开关电源由于工作频率较高，容易产生电磁干扰。

单片机按键电路的原理
单片机按键电路的原理是基于按键的开关原理实现的，通过按下按键来控制电路的开关状态。

按键电路主要由按键和电路两部分组成。

按键是一种机械开关，当按下按键时，按键上的金属触点会接通电路，从而改变电路的状态。

电路包括输入端、输出端和电源。

在按键电路中，输入端通过一个外部上拉或下拉电阻与电源相连，起到稳定电压的作用。

当按下按键时，金属触点会接通电路，将电源的电压传递到输入端，产生一个高电平状态。

否则，按键未按下时，输入端会通过上拉电阻连接到地，形成一个低电平状态。

单片机通过输入端检测电路的状态来判断按键是否按下。

当电路为低电平时，判定为按键未按下；而电路为高电平时，就会识别为按键按下。

为了减少按键电路带来的抖动和干扰，可以在按键和单片机之间添加电容器进行滤波处理。

电容器会对输入端的电压进行平滑滤波，使其稳定在一个较低的值上，从而减少按键可能带来的干扰。

此外，还可以在按键电路中使用独立按键编码芯片，将按键的信号编码成数字信号，然后通过数码管、液晶屏等方式显示出来。

总结来说，单片机按键电路的原理是通过机械开关将电源电压传递到输入端，通过单片机检测输入端的电平状态来判断按键是否按下，从而实现对电路的控制。

一键开关机电路及原理分析在产品电路设计中，常常需要使用到一键开关机电路，该电路原理顾名思义就是仅使用一个按键来实现电路的开机或关机过程，这种电路在便携式电池供电设备、家用电器等产品中比较常见，下面我们就来介绍一种常见的一键开关机电路及其工作原理。

1.基本电路图一键开关机电路电路如下图所示，其中SW1表示按键开关，J1表示电源输入插件，Power_In节点表示要输入的电源，如电池的正极等，Power_Out节点表示经一键开关机电路控制后的电源输出，VCC表示Power_Out经后级电源电路转换生成的内部电压（如3.3V、5V等），GNDREF表示系统电路地。

PowerControl、PowerCheck为两个引出来的控制节点，连接单片机等控制芯片进行电路的控制。

2.原理分析2.1. 未开机状态分析系统未开机时，SW1按键断开，输入电源Power_IN电压经R4后作用到MOS管Q2的栅极，即Q2栅极、源极等电位，因为Q2为PMOS，所以Q2截止。

Q2截止导致Power_Out节点不带电压，系统内部电源VCC不工作，所以PowerControl无有效输出，所以NPN三极管Q1基极被R2下拉钳位到GND，因此Q1截止，维持系统为关机状态。

2.2. 开机过程分析开机时，按键SW1被按下，输入电源Power_In经R4、R2导通到GND，由于D2为二极管，其导通压降很低，所以MOS管Q2的栅极电压被拉低，Q2导通，系统上电；系统上电开机后，经后面的电源转换电路，VCC正常，系统正式启动，连接单片机的PowerControl引脚可由程序控制持续输出高电平以维持三极管Q1导通，进而保证MOS管Q2持续导通，系统开始启动，此时即使松开SW1，系统也能维持上电状态。

2.3. 关机过程分析关机前，PowerCheck点电压为VCC，当需要关机时，SW1被按下，PowerCheck点电压被拉低，因此按键过程会产生一个高低电平的跳变边沿，单片机即可通过检测这个边沿变化以及PowerCheck低电平持续时间来判断关机，内部程序便可提前进行必要的关机处理。

模拟开关灯1．实验任务如图4.2.1所示，监视开关K1（接在P3.0端口上），用发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭。

2．电路原理图图4.2.13．系统板上硬件连线（1）．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1端口上；（2）．把“单片机系统”区域中的P3.0端口用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1端口上；4．程序设计内容（1）．开关状态的检测过程单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关K1拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关K1拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。

单片机可以采用JB BIT，REL或者是JNB BIT，REL指令来完成对开关状态的检测即可。

（2）．输出控制如图3所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平，即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。

5．程序框图图4.2.26．汇编源程序 ORG 00HSTART: JB P3.0,LIGCLR P1.0SJMP STARTLIG: SETB P1.0SJMP STARTEND7． C语言源程序#include <AT89X51.H>sbit K1=P3^0;sbit L1=P1^0;void main(void){while(1){if(K1==0){L1=0; //灯亮}else{L1=1; //灯灭}}}3．多路开关状态指示1．实验任务如图4.3.1所示，AT89S51单片机的P1.0－P1.3接四个发光二极管L1－L4，P1.4－P1.7接了四个开关K1－K4，编程将开关的状态反映到发光二极管上。

STM8S单片机入门2(关机模式开关机按钮)开关机功能是使用电池供电系统的最基本功能。

如果使用机械式开关（2段拨动开关，自锁开关等）等直接接通和切断电源，不说机械部件的可靠性，至少自动关机（一般在长时间不操作、电池电量低时需要自动关机）功能就比较难实现。

所以电池供电系统一般采用按钮开关，用一个按钮配合软件实现按一次开机、再按一次关机的功能及自动关机的功能。

这部分内容就讲述如何在STM8S上实现一键式的开关机功能。

开关机功能要使用单片机的一个引脚（PD4）作为输入端，连接到按钮，接收按纽按下产生的电信号，然后再使用另一个引脚（PD3）作为输出端去驱动由三极管8550构成的一个电子开关实现对系统电源的控制。

而STM8S单片机本身就直接接在电池上，利用单片机的停机模式，将单片机本身的电流降低到μA级，对电池的消耗就可以忽略不计了。

1、电路设计电路图如下，C1是STM8S单片机VCAP电容，保持内部1.8V电压的稳定，是STM8S单片机唯一必须接要的外部元件，选用容量为1μF的瓷片电容，而且从电路可靠性讲，这个电容越靠近单片机IC越好。

K1是按钮，一端接到单片机的PD4引脚上，另一端接地，这样按钮被按下就会产生一个低电平的脉冲。

Q1是三极管，通过发光二极管D1和限流电阻R1接到单片机的PD3上。

这样当PD3输出低电平时，Q1导通，VCC上有电压，可以对系统供电，反之PD3输出高电平时，Q1截止VCC没有电压。

发光二极管D1还兼作电源指示灯的作用， Q1导通时发光反之不发光。

剩余的C2~C5都是电源退藕电容，用于消除电源上的干扰信号。

P1、P2两个接线端分别接3.6V锂电池的正负极。

2、软件设计软件要实现的功能是，在PD4引脚上监控按钮按下产生的低电压脉冲信号，并根据这个信号来设置PD3引脚的输出电平去控制Q1的导通和截止，以及设置单片机自身的工作状态，以此实现对电源供电的控制。

1）引脚工作模式设置首先要做的，就是设置单片机引脚的工作模式，把PD4设置为输入模式，D3设置为输出模式。

一键开关机电路详解
导读：
在我们的工作或做项目的过程中会遇到一个按键实现开关机，这个电路到底是怎么实现的呢，今天我们就来揭开它的真面目吧！
一键开关机电路：
电路解析：
电路的通断是用IRF7304一颗大功率的PMOS管来实现的，分析上图电路可知要想把PMOS导通，结合PMOS管的导通条件，MOS 管的G极需要满足GS<0，图中的G级有两个通路可以被接地：
1.按键按下，PMOS的G级通过二极管和按键被接地，PMOS管导通，系统供电。

2.后级电路把PG5引脚拉高，三极管Q2导通，PMOS的G级接地，PMOS管导通。

开机流程：
当系统在没电的情况下，系统不工作，只有通过按键S1来启动系统，当按键被按下时MOS管G极接地，MOS管被导通，此时电源VCC通过MOS管给后级系统供电，当系统启动时，软件运行立即将PG5拉高，MOS管通过方式2导通，松开按键后MOS管继续导通，系统开机。

按键：
系统上电后通过连接在芯片上的IO口PF5来检测按键，按键按下时PF5接地为低电平，按键松开时，PF5通过上拉电阻接高电平，这时按键就可以做功能键长按、短按、双击来使用实现自己想要的功能。

关机：
系统的关机是通过软件来检测实现的，就是所说的“软关机”，软件检测到按键被长按或双击时，将PG15拉低，Q2关断，MOS管关断，系统关机。

二极管的作用：
D2、D3是防止VCC通过R26、R23回路和3.3V连到一起，是3.3V供电的电压升高，烧坏系统。