一种电子开关及具有该电子开关的51单片机开发板

摘要

本实用新型实施例公开了一种电子开关及具有该电子开关的51单片机开发板。该51单片机开发板采用电子开关作为电源开关并在9.9mm*8.9mm的PCB板上集成了输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块、程序烧录模块和常用的通信接口，可以延长51单片机开发板电源开关的实用寿命并减少外接模块，降低实验和调试难度；供电接口与程序烧录接口采用TYPE‑C接口，插接不区分正反面，便捷性与稳定性高于USB‑A接口。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子开关及具有该电子开关的51单片机开发板。

背景技术

51单片机广泛用于家用电器、医用设备、工业控制、智能仪器仪表等领域，51单片机开发板是用于学习51单片机的硬件平台。

现有51单片机开发板的电源开关大多数采用机械式的自锁开关或者波动开关。

而传统机械自锁开关内部由弹出和卡扣来完成按下自锁，在实际使用过程中开关头部碰撞会导致内部弹簧卡头错位，从而导致开关失效，内部弹簧卡扣的机械结构的弹簧也容易产生金属疲劳导致开关失效。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个方面公开了一种电子开关。

所述电子开关主要包括P型场效应管Q7、N型场效应管Q8、N型场效应管Q9和微动开关SW1；

其中：

所述P型场效应管Q7的源极通过自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述P型场效应管Q7的源极通过电阻R15与所述N型场效应管Q8的漏极和所述P型场效应管Q7的门极相连接；

所述P型场效应管Q7的源极通过电阻R15和电阻R17与所述微动开关SW1的第一端相连接；

所述P型场效应管Q7的源极通过电阻R14与所述N型场效应管Q9的漏极和所述N型场效应管Q8的门极相连接；

所述P型场效应管Q7的源极通过电阻R14和电阻R16与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述P型场效应管Q7的源极通过电阻R14、电阻R16和电容C3接地并与所述N型场效应管Q8的源极和所述N型场效应管Q9的源极相连接；

所述P型场效应管Q7的门极通过电阻R17与所述N型场效应管Q9的门极和所述微动开关SW1的第一端相连接；

所述P型场效应管Q7的门极与所述N型场效应管Q8的漏极相连接；

所述P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14分别与所述N型场效应管Q8的门极和所述N型场效应管Q9的漏极相连接；

所述P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16和电容C3接地并与所述N型场效应管Q8的源极和所述N型场效应管Q9的源极相连接；

所述P型场效应管Q7的漏极连接至供电电压VCC；

所述N型场效应管Q8的漏极通过电阻R17与所述N型场效应管Q9的门极和所述微动开关SW1的第一端相连接；

所述N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14分别与所述N型场效应管Q8的门极和所述N型场效应管Q9的漏极相连接；

所述N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16和和电容C3接地并与所述N型场效应管Q8的源极和所述N型场效应管Q9的源极相连接；

所述N型场效应管Q8的门极与所述N型场效应管Q9的漏极相连接；

所述N型场效应管Q8的门极通过电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述N型场效应管Q8的门极通过电阻R14、电阻R15与所述N型场效应管Q8的漏极相连接；

所述N型场效应管Q8的门极通过电阻R16与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述N型场效应管Q8的门极通过电阻R16和电容C3接地并与所述N型场效应管Q8的源极和所述N型场效应管Q9的源极相连接；

所述N型场效应管Q8的源极与所述N型场效应管Q9的源极相连接并接地；

所述N型场效应管Q8的源极通过电容C3与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述N型场效应管Q8的源极通过电容C3、电阻R16与所述N型场效应管Q9的漏极相连接；

所述N型场效应管Q8的源极通过电容C3、电阻R16、电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述N型场效应管Q9的漏极通过电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN；

所述N型场效应管Q9的漏极通过电阻R16与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述N型场效应管Q9的漏极通过电阻R16、电容C3与所述N型场效应管Q9的源极相连接；

所述N型场效应管Q9的门极与所述微动开关SW1的第一端相连接；

所述N型场效应管Q9的源极接地并通过电容C3与所述微动开关SW1的第二端相连接；

所述N型场效应管Q9的源极通过电容C3、电阻R16电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。

本实用新型的另一个方面公开了一种51单片机开发板。所述51单片机开发板包括电源开关；其中，所述电源开关为如上所述的电子开关。

根据本实用新型的一个优选实施方式，还包括主控芯片和与所述主控芯片相连接的输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块、程序烧录模块、通信接口和供电接口。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述主控芯片所述输入模块、所述输出模块、所述显示模块、所述声音播放模块、所述程序烧录模块、所述通信接口和所述供电接口集成长度为9.9mm，宽度为8.9mm的PCB板上。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述输入模块包括按键输入模块。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述输出模块包括IO口输出排针。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述显示模块包括数码管显示模块和/或LCD液晶显示器接口。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述声音播放模块包括蜂鸣器模块。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述通信接口包括RS-485串口通信接口、WIFI模块接口、蓝牙接口和/或2.4G无线射频模块接口。

根据本实用新型的一个优选实施方式，所述程序烧录模块的接口和所述供电接口为TYPE-C接口。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的电子开关及具有该电子开关的51单片机开发板中的上述一个或多个技术方案至少具有如下之一的技术效果：

1、通过采用本实用新型实施例的电子开关可以延长51单片机开发板电源开关的实用寿命。

2、本实用新型实施例的51单片机开发板在9.9mm*8.9mm的PCB板上集成了输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块和程序烧录模块等；并集成了常用的通信接口，如RS-485串口通信接口、WIFI模块接口、蓝牙接口和2.4G无线射频模块接口。从而可以减少外接模块，降低实验和调试难度。

3、由于用户烧录程序和给主板供电需要经常拔插数据线，本实用新型实施例的51单片机开发板中供电接口与程序烧录接口采用TYPE-C接口，插接不区分正反面，便捷性与稳定性高于USB-A接口。

本实用新型的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本实用新型的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本实用新型披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

在此所述的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中，

图1是根据本实用新型的一些实施例所示的电子开关的原理图；

图2、图3、图4是根据本实用新型的一些实施例所示的51单片机开发板的结构布局示意图；

图5、图6是根据本实用新型的一些实施例所示的51单片机开发板的电路原理图。

附图标记列表：

1.φ3mm主板安装螺丝孔1

2.φ3mm主板安装螺丝孔2

3.φ3mm主板安装螺丝孔3

4.φ3mm主板安装螺丝孔4

5.DIP40单片机芯片锁紧座

6.LCD1602液晶与LC12864液晶对比度调节电位器

7.单片机P2口输入输出排针

8.单片机P0口输入输出排针

9.单片机P1口输入输出排针

10.单片机P3口输入输出排针

11.LCD1602液晶接口

12.LCD12864液晶接口

13. 4位0.36寸共阳极数码管

14.ISP烧录接口

15.电源地引出排针

16. 5V直流电源引出排针

17. 3.3V直流电源引出排针

18.数码管显示使能跳线

19.LCD液晶显示使能跳线

20.蜂鸣器使能跳线

21. 3.3V无源蜂鸣器

22. 3.3V线性降压电路

23. 2.4G无线射频模块接口

24.RS-485串口通信接口

25.供电接口与程序烧录TYPE-C接口

26.微动开关

27.系统电源开关电路

28. 8位LED流水灯模块

29.WIFI与蓝牙模块接口

30.RS-232与RS-485通信选择跳线

31.程序烧录模块

32.红外接收头接口

33.数字温度传感器接口

34.单片机复位选择跳线

35. 11.0592Mhz51单片机晶振

36. 51单片机复位按键

37.AVR单片机复位按键

38.用户按键1

39.用户按键2

40.用户按键3

41.用户按键4

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，如果本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中涉及到术语“第一”、“第二”等，其是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，如果涉及到术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，在本实用新型中，如果涉及到术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

本实用新型实施例的一个方面公开了一种电子开关。

如图1所示，该电子开关主要包括P型场效应管Q7、N型场效应管Q8、N型场效应管Q9和微动开关SW1。

其中，P型场效应管Q7的源极通过自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。P型场效应管Q7的源极通过电阻R15与N型场效应管Q8的漏极和P型场效应管Q7的门极相连接。P型场效应管Q7的源极通过电阻R15和电阻R17与微动开关SW1的第一端相连接。P型场效应管Q7的源极通过电阻R14与N型场效应管Q9的漏极和N型场效应管Q8的门极相连接。P型场效应管Q7的源极通过电阻R14和电阻R16与微动开关SW1的第二端相连接。P型场效应管Q7的源极通过电阻R14、电阻R16和电容C3接地并与N型场效应管Q8的源极和N型场效应管Q9的源极相连接。P型场效应管Q7的门极通过电阻R17与N型场效应管Q9的门极和微动开关SW1的第一端相连接。P型场效应管Q7的门极与N型场效应管Q8的漏极相连接。P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14分别与N型场效应管Q8的门极和N型场效应管Q9的漏极相连接。P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16与微动开关SW1的第二端相连接。P型场效应管Q7的门极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16和电容C3接地并与N型场效应管Q8的源极和N型场效应管Q9的源极相连接。P型场效应管Q7的漏极连接至供电电压VCC。

其中，N型场效应管Q8的漏极通过电阻R17与N型场效应管Q9的门极和微动开关SW1的第一端相连接。N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14分别与N型场效应管Q8的门极和N型场效应管Q9的漏极相连接。N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16与微动开关SW1的第二端相连接。N型场效应管Q8的漏极通过电阻R15、电阻R14、电阻R16和和电容C3接地并与N型场效应管Q8的源极和N型场效应管Q9的源极相连接。N型场效应管Q8的门极与N型场效应管Q9的漏极相连接。N型场效应管Q8的门极通过电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。N型场效应管Q8的门极通过电阻R14、电阻R15与N型场效应管Q8的漏极相连接。N型场效应管Q8的门极通过电阻R16与微动开关SW1的第二端相连接。N型场效应管Q8的门极通过电阻R16和电容C3接地并与N型场效应管Q8的源极和N型场效应管Q9的源极相连接。N型场效应管Q8的源极与N型场效应管Q9的源极相连接并接地。N型场效应管Q8的源极通过电容C3与微动开关SW1的第二端相连接。N型场效应管Q8的源极通过电容C3、电阻R16与N型场效应管Q9的漏极相连接。N型场效应管Q8的源极通过电容C3、电阻R16、电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。

其中，N型场效应管Q9的漏极通过电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。N型场效应管Q9的漏极通过电阻R16与微动开关SW1的第二端相连接。N型场效应管Q9的漏极通过电阻R16、电容C3与N型场效应管Q9的源极相连接。N型场效应管Q9的门极与微动开关SW1的第一端相连接。N型场效应管Q9的源极接地并通过电容C3与微动开关SW1的第二端相连接。N型场效应管Q9的源极通过电容C3、电阻R16电阻R14、自恢复保险丝F1连接至系统电源正极VIN。

本实施例的电子开关的工作原理和过程具体如下：

如图1所示，VIN为系统电源正极，通过自恢复保险丝F1，Q7为P型场效应管，P型场效应管Q7的G门极与N型场效应管Q9的G门极通过限流电阻R17相连接，此时N型场效应管Q9的G门极电压等于VIN电压，N型场效应管Q9的S源极与电源负极GND连接，N型场效应管Q9的GS之间此时产生了正向压差使得N型场效应管Q9导通，N型场效应管Q9的D漏极与电阻R14分压后D漏极电源接近0V，由于N型场效应管Q8的G门极与N型场效应管Q9的D漏极相连接，所以N型场效应管Q8的G门极为低电平，N型场效应管Q8处于关闭，P型场效应管Q7的D漏极无输出，N型场效应管Q8的D漏极等于VIN电压，此时P型场效应管Q7的S源极与G门极电压相同，GS之间无反向压差，P型场效应管Q7处于关闭状态，VCC电压为0V系统电源处于关闭状态。

当微动开关SW1被按下时，N型场效应管Q9的G门极与电容C3连通，N型场效应管Q9的G门极的电压给C3充电导致N型场效应管Q9的G门极的电压下降，内部导通电阻增大，N型场效应管Q8的G门极电压上升，N型场效应管Q8的S源极于电压负极GND相连接，GS之间产生了正向压差使得N型场效应管Q8导通，N型场效应管Q8的D漏极与分压电阻R15分压后，N型场效应管Q8的D漏极电压被钳位为0V，此时P型场效应管Q7的GS之前产生反向压差，P型场效应管Q7导通，VCC电压等于VIN电压，电源通电。此时SW1微动开关再次按下后电容C3直接给N型场效应管Q9的G门极放电，N型场效应管Q9的GS之间会随着电容C3的放电产生正向电压差使N型场效应管Q9导通，N型场效应管Q9的D漏极与电阻R14分压，N型场效应管Q9的D漏极处电压被拉低到0V导致Q8关闭，N型场效应管Q8关闭后P型场效应管Q7的GS电压相等，导致P型场效应管Q7也关闭，整个系统电源关闭。电阻R16为N型场效应管Q9导通时电容C3的放电电阻。

通过采用本实施例的电子开关可以克服传统机械自锁开关容易失效的问题，从而可以延长51单片机开发板电源开关的实用寿命。

本实用新型实施例的另一个方面公开了一种51单片机开发板。

该51单片机开发板包括电源开关。其中，该电源开关为上述实施例所示的电子开关。

另外，该51单片机开发板还包括主控芯片和与主控芯片相连接的输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块、程序烧录模块、通信接口和供电接口。

其中，输入模块包括按键输入模块。输出模块包括IO口输出排针。显示模块包括数码管显示模块和/或LCD液晶显示器接口。声音播放模块包括蜂鸣器模块。通信接口包括RS-485串口通信接口、WIFI模块接口、蓝牙接口和/或2.4G无线射频模块接口。程序烧录模块的接口和供电接口为TYPE-C接口。

现有大多数51单片机开发板通信接口较少，通常只带有RS-232串口接口，未集成RS-485串口，WIFI模块接口，蓝牙模块接口、2.4G无线射频模块接口，做这部分实验时需要通过杜邦线外接模块，增加了实验和调试难度。

而本实施例的51单片机开发板集成了常用的通信接口，RS-485串口通信接口，WIFI模块接口，蓝牙接口，2.4G无线射频模块接口，按键输入模块，IO口输出排针，数码管显示模块，LCD液晶显示器接口。从而可以减少外接模块，降低实验和调试难度。

另外，51单片机开发板用于学习51单片机的硬件平台需要经常烧录程序，烧录接口和电源开关的使用频率都非常高，现有技术中烧录接口、电源开关的供电接口大多数采用USB-A接口或者mirco usb接口，长期拔插容易造成接口松动接触不良的缺陷。

而本实施例的51单片机开发板中程序烧录模块的接口和供电接口采用的是TYPE-C接口，插接不区分正反面，便捷性与稳定性高于USB-A接口。

进一步的，主控芯片输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块、程序烧录模块、通信接口和供电接口集成长度为9.9mm，宽度为8.9mm的PCB板上。具体的，图2至图4示出了本实施例的51单片机开发板的结构布局，图5、图6示出了本实施例的51单片机开发板的电路原理图。从而使得本实施例的51单片机开发板可以在9.9mm*8.9mm的PCB板上集成了输入模块、输出模块、显示模块、声音播放模块和程序烧录模块等功能模块。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。