一种医疗器械开关机及复位的电路及其方法

技术领域

本实用发明涉及一种开关机及复位的电路及其方法，特别涉及一种医疗器械的开关机及复位的电路及其方法，属于医疗器械领域。

背景技术

随着科技的不断进步，智能化医疗器械在便捷性和稳定性方面的需求变得愈发重要。在医疗设备领域，机械设备的按钮数量多少也是体现医疗设备便捷性和稳定性的一个组成部分， 也是体现设备智能化程度的一个重要组成部分，在现有的医疗设备中，单独设置自锁开关、复位按键，按下即可复位，这种按键存在以下多个方面的缺陷，

1、数据丢失风险：在直接断电的情况下，正在进行的任务和操作可能会突然中断，导致未保存的数据丢失。这对于重要的文件、数据库或正在进行的计算等任务可能会带来严重后果；

2、硬件损坏风险：突然断电也会增加硬件元件的损坏风险。当电源尚未完全关闭时，系统可能处于不稳定状态，电流和电压的突变可能对电子设备造成压力和过载；

3、误操作风险：由于按键易于被不小心触发或短暂接触，阻容复位电路容易受到误操作的影响，可能导致系统在不必要的情况下进行复位。这会中断正在进行的任务或破坏数据完整性；

4、抗干扰能力较弱：阻容复位电路对于外部噪声或干扰比较敏感，例如电磁干扰、电源波动等，这可能导致系统意外进行复位，从而影响设备的可靠性。

鉴于目前医疗设备趋向于向小型化、按键的多功能化方向的发展，如何才能实现一个开关实现多个功能是医疗设备的一个重要课题。

发明内容

针对现有设备按钮存在着数据丢失风险、硬件损坏风险以及误操作等方面的风险，为了实现智能化医疗器械在便捷性和稳定性这一目标，公司开展了设备按键功能的优化，本发明提供一种医疗器械的开关机及复位的电路及其方法，其目的是根据实际需求，利用软件设置延时关机的延时时间，从而控制关键延时时间，系统正常关闭运行程序的同时，进行必要的清理和关闭操作，这有助于保持文件系统的完整性、防止数据损坏，并确保设备在关机时没有未完成的后台任务或与外设的通信，提高复位操作的稳定性和可靠性。

本发明的技术方案是：一种医疗器械的开关机及复位的电路，包括复位按键，所述开关机及复位电路包括电源电路、可控开关电路、按键电路、降压电路、延时及控制电路，复位电路和主控电路，其中，电源分别连接至可控开关电路和按键电路的输入端，按键电路的输出端分别连接至主控电路、可控开关电路控制端一和延时及控制电路的延时复位电路；可控开关电路的输出端连接至降压电路，降压电路分别连接至主控电路的主控芯片、复位电路和延时及控制电路；延时及控制电路分别与主控电路的主控芯片、可控开关的控制端二连接；复位电路同时与延时及控制电路和主控芯片连接；在延时及控制电路电路中，设置有反相器四，反相器四一端设置有降噪信号稳定电路，反相器四另外一端设置有延时复位电路，降噪信号稳定电路中包括PMOS管三和三极管四，其中，三极管四的基极和发射极分别经电阻十五和电阻十八与主控电路的IO口MAIN CON引脚连接，延时复位电路中包括三极管五和电阻电容电路二，其中三极管五的集电极经电阻十六与主控电路的REST引脚连接，三极管五的经二极管七和电阻十五连接至反相器四上6A端子，电阻电容电路二中的电阻十上并联有二极管五，电阻电容电路二一端经连接至反相器四的6A端子上，电阻电容电路二的另外一端连接至主控电路的KEY OPEN引脚；

进一步，所述按键电路包括复位按键一，复位按键一一端经电阻五与可控开关电路中的POWER-IN端子连接，复位按键一的另外一端连接至可空开关电路以及主控电路中的KEY OPEN端子或引脚上；

进一步，所述降压电路包括线性稳压器一和线性稳压器二，两者之间连接有电容四和电容五的一端并与供电电压五连接，电容的另一端接地，线性稳压器一的电压输入端连接有电容二和电容三的一端同时与POWER端连接，两个电容的另外一端接地，线性稳压器二的电压输出端连接有电容一和电容六的一端同时与供电电压连接，两个电容的另外一端接地；

进一步，所述可控开关电路包括PMOS管和二极管一、二极管二、二极管三，其中，二极管一的输入端与POWER-IN端子连接，输出端分别连接有电容八正极、电阻一的一端以及PMOS管的源极连接，电容八负极接地，PMOS管的源极连接漏极连接至降压电路中的POWER端子，电阻一的另外一端连接至PMOS管栅极，同与此同时经电阻三连接至三极管二的集电极，三极管二的基极上连接有二极管二和二极管三的负极，同时经电阻八接地，三极管二的发射极接地，二极管二和二极管三的在正极分别经电阻四和电阻六连接至主控电路中的KEYOPEN和MAIN OPEN端；

进一步，所述降噪信号稳定电路的三极管四的集电极上连接有PMOS管三的栅极，PMOS管三的源极连接有供电电源、栅极经电阻十三连接有供电电源，三极管四的发射极以及电阻十八的另外一端同时接地，PMOS管三的漏极经二极管以及电阻电容电路一的一端连接至反相器四上1A端子上，电阻电容电路一的另外一端接地，电阻电容电路一为并联在一起的电容十七和电阻十一；

进一步，所述延时复位电路中包括电阻电容电路二和二极管七以及三极管五，电阻电容电路二包括电容十八和电阻十，电容十八和电阻十的一端连接在反相器四的6A端子上，其中电容十八的另外一端接地，电阻十上并联有二极管五，另外一个并联端连接至主控电路中的KEY OPEN引脚，同时还连接有电阻十四;二极管七的正极连接在反相器四的5Y端子上，二极管七的负极经电阻十七连接至三极管五的发射极，三极管五的集电极经电阻十六连接至主控电路中的RSET引脚，三极管五的发射电极接地， 延时复位电路中还包括电容十六，电容十六的一端连接在反相器四的vcc端子上，同时与连接有供电电压VCC的电容十六正极的相接，电容十六负极接地；

进一步，所述复位电路包括二极管四，二极管四与电阻九并联，并联电路的一端连接有供电电压VCC，并联电路的另外一端连接有电容十五，同时连接至主控电路中的RESET引脚，电容十五的另外一端接地；

进一步，所述主控电路包括主控芯片,主控芯片为单片机STM32F103，单片机STM32F103的5号以及6号引脚之间设置有晶振，晶振的两端分别连接有相互并联电容十和电容九的一端，电容十和电容九的另外一端串接有相互并联电容十二和电容十一的一端，同时连接至单片机STM32F103的12号引脚，相互并联电容十二和电容十一的另外一端同时连接至单片机STM32F103的13号引脚和电阻七，其中电阻七的另外一端与供电电压连接；单片机STM32F103的18号和19号引脚之间串接有电容十四，单片机STM32F103的28号上串接有电阻十二的一端，电阻十二的另外一端接地；单片机STM32F103的31号和32号引脚之间串接有电容十九，47号和48号引脚之间串接有电容十三，60号引脚上连接有电阻二的一端，电阻二的另外端接地，63和64号引脚之间串接有电容七。

一种医疗器械的开关机及复位的方法，利用上述电源电路、可控开关电路、按键电路、降压电路、延时及控制电路，复位电路和主控电路，所述开关机及复位方法分别如下：

1）、按下按键后，可控开关电路导通，通过降压电路向主控芯片供电，使主控芯片进入工作状态；

2）、主控电路中的IO口MAIN CON输出高电平，这时延时及控制电路中降噪信号稳定电路工作，三极管四和PMOS管三导通，将供电电压输入到反相器四，经过两次反相输出高电平来控制可控开关的导通，此时无论按键是否抬起，设备都处于开机状态；

3）、复位按键按下后抬起设备正常开机；

4）、复位按键按下后长时间未抬起，延时及控制电路中延时复位电路工作，三极管五导通，使RESET将变为低电平，主控芯片复位；

5）、松开按键(SW1)后，电路快速放电，保证再次按下按键时，整个电路系统恢到初始状态；

6）、再次按下按键，设备可以正常开机；

7）、设备开机状态，当按键按下，KEY OPEN引脚将有高电平输出，主控芯片接收到这个高电平时，将进行关机操作，主控芯片输出低电平信号，延时及控制电路中左半部分电路工作，三极管四和PMOS管三导通关断，MAIN OPEN输出低电平；

8）、当按键抬起后，设备完全断电关机。

本发明的积极作用：通过开关机及复位电路中设置降压电路，可将输入的高电压降低到器件所需的电压；通过在开关机及复位电路中设置按键电路可根据按键按下的时间长短判断开关机和复位；通过开关机及复位电路中设置可控开关电路，可利用KEY OPEN和MAIN OPEN实施信号控制，当两个信号有一个是高电平时，三极管二导通，PMOS管一的栅极电压小于源极电压，PMOS管一导通，给设备供电；通过开关机及复位电路中设置延时及控制电路，可在开关机时利用降噪信号稳定电路以及反相器四的阈值，滤除掉电路中因各种干扰产生的波动，稳定开关信号，增加抗干扰能力；强制复位利用延时复位电路和反相器四的阈值实现电阻电容电路二的延时，可通过长按键实现复位操作，通过在开关机及复位电路中设置复位电路，可在系统出现故障、无响应或需要对系统进行完全重启时，通过按下复位来实现快速的软硬件重置；通过在开关机及复位电路中设置主控电路，除了对医疗设备的整体控制外，还可起到控制作用，在开关机和复位中主要起到记录按键按下的时间，控制可控开关执行开关机操作；本发明使用单按键控制开关机和复位，利用反相器四对信号进行稳定和延时，从而实现开关机和复位时间可调，减少了误操作的可能性的同时也提高了设备的抗干扰能力。通过反相器四对信号进行稳定和延时，利用单按键实现了开关机和复位操作。用户只需轻触一个开关即可实现开关机，使操作更加便捷、快速。通过在开关区域进行长时间按下，触发主控芯片的复位功能。设置合适的长按时间阈值，以防止误操作触发复位动作，延时复位电路可确保复位操作的稳定性和可靠性，该延时复位电路能够监测长按时间，准确触发复位指令。延时关机可以在正常关闭运行程序的同时，进行必要的清理和关闭操作，延时关机可以根据实际需求设置不同的延时时间，从几秒钟到几分钟甚至更长，这种灵活性使得用户可以根据具体情况选择适当的延时时间来执行关机操作，通过延时关机，有助于保持文件系统的完整性、防止数据损坏，并确保设备在关机时没有未完成的后台任务或与外设的通信，本发明提升医疗器械的用户体验和稳定性，同时简化操作步骤，减少了按键数量，这使得开关机和复位功能更加智能化、可靠，并降低了误操作导致的设备主动复位风险。

附图说明

图1是开关机及复位电路中各个电路之间的连接示意图。

图2是降压电路图。

图3是复位按键电路图。

图4是可控开关电路图。

图5是延时及控制电路图。

图6是复位电路图。

图7是主控电路图。

图8是整体电路示意图。

标号说明：电容一C1、电容二C2、电容三C3、电容四C4、电容五 C5、电容六C6、电容七C7、电容八C8、电容九C9、电容十C10、电容十一C11、电容十二C12、电容十三C13、电容十四C14、电容十五C15、电容十六C16、电容十七C17、电容十八C18、电容十九C19、二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、二极管四D4、二极管五D5、二极管六D6、二极管七D7、PMOS管一 Q1、三极管二Q2、PMOS管三Q3、三极管Q4、三极管Q5、电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4，电阻五R5、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电阻九R9、电阻十R10、电阻十一R11、电阻十二R12、电阻十三R13、电阻十四R14、电阻十五R15，电阻十六R16、电阻十七R17、电阻十八R18、复位按键一SW1、单片机STM32F103、线性稳压器U1、线性稳压器U2、反相器四U4、供电电压vcc、供电电压五VCC5、晶振Y1、降噪信号稳定电路100、延时复位电路200。

具体实施方式

以下参照附图就本发明的具体技术方案进一步进行详细说明。

一种医疗器械的开关机及复位的电路，图1是开关机及复位电路中各个电路之间的连接示意图，包括复位按键，所述开关机及复位电路包括电源电路、可控开关电路、按键电路、降压电路、延时及控制电路，复位电路和主控电路，其中，电源分别连接至可控开关电路和按键电路的输入端，按键电路的输出端分别连接至主控电路、可控开关电路控制端一和延时及控制电路的延时复位电路200；可控开关电路的输出端连接至降压电路，降压电路分别连接至主控电路的主控芯片、复位电路和延时及控制电路；延时及控制电路分别与主控电路的主控芯片、可控开关的控制端二连接；复位电路同时与延时及控制电路和主控芯片连接；在延时及控制电路电路中，设置有反相器四U4，反相器四U4一端设置有降噪信号稳定电路100，反相器四U4另外一端设置有延时复位电路200，降噪信号稳定电路100中包括PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）三Q3和三极管四Q4，其中，三极管四Q4的基极和发射极分别经电阻十五R15和电阻十八R18与主控电路中的IO口MAIN CON引脚连接，延时复位电路200中包括三极管五Q5和电阻电容电路二，其中三极管五Q5的集电极经电阻十六R16与主控电路中的REST引脚连接，三极管五Q5的经二极管七D7和电阻十五R15连接至反相器四U4上6A端子，电阻电容电路二中的电阻十上并联有二极管五D5，电阻电容电路二一端经连接至反相器四U4的6A端子上，电阻电容电路二的另外一端连接至主控电路中的KEYOPEN引脚。

图2是降压电路图，所述降压电路包括线性稳压器一U1和线性稳压器二U2，两者之间连接有电容四C4和电容五C5的一端并与供电电压五VCC5连接，电容的另一端接地，线性稳压器一U1的电压输入端连接有电容二C2和电容三C3的一端同时与POWER端连接，两个电容的另外一端接地，线性稳压器二U2的电压输出端连接有电容一C1和电容六C6的一端同时与供电电压VCC连接，两个电容的另外一端接地。

图3是复位按键电路图，所述复位按键电路包括复位按键一SW1，复位按键一SW1一端经电阻五R5与可控开关电路中的POWER-IN端子连接，复位按键一SW1的另外一端连接至可空开关电路以及主控芯片上的KEY OPEN端子或引脚上。

图4是可控开关电路图，所述可控开关电路包括PMOS管Q1和二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3，其中，二极管一D1的输入端与POWER-IN端子连接，输出端分别连接有电容八C8正极、电阻一R1的一端以及PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）Q1的源极连接，电容八C8负极接地，PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）Q1的源极连接漏极连接至降压电路中的POWER端子，电阻一R1的另外一端连接至PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）Q1栅极，同与此同时经电阻三R3连接至三极管二Q2的集电极，三极管二Q2的基极上连接有二极管二D2和二极管三D3的负极，同时经电阻八R8接地，三极管二Q2的发射极接地，二极管二D2和二极管三D3的在正极分别经电阻四R4和电阻六R6连接至主控电路中的KEY OPEN和MAIN OPEN端。

可控开关电路的原理是：二极管一D1单向导电，防止电源反接；电容八C8在PMOS管Q1导通时可防止因负载突然变大使电源电压降低；电阻一R1，电阻R3组成分压电路，在二极管二Q2不导通时，不进行分压，三极管二Q2导通后，电阻一R1，电阻R3进行分压，使PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管） Q1到达导通条件，给POWER进行供电，二极管二D2、二极管三D3单向导电，防止KEY OPEN和MAIN OPEN信号相互干扰，电阻四R4和电阻六R6分别和电阻八R8组成分压电路，使三极管二Q2基极电压满足三极管二Q2导通条件。

图5是延时及控制电路图，所述降噪信号稳定电路100的三极管四Q4的集电极上连接有PMOS管三Q3的栅极，PMOS管三Q3的源极连接有供电电源VCC、栅极经电阻十三R13连接有供电电源VCC，三极管四Q4的发射极以及电阻十八R18的另外一端同时接地，PMOS管三Q3的漏极经二极管D6以及电阻电容电路一的一端连接至反相器四U4上1A端子上，电阻电容电路一的另外一端接地，电阻电容电路一为并联在一起的电容十七C17和电阻十一R11。

参照图5降噪信号稳定电路100原理是：当MAIN CON高电平三极管Q4导通后，电阻十八R18下拉电阻，保证初始状态三极管Q4基极为低电平，三极管Q4默认关断；电阻十五R15限流电阻，保护三极管Q4，以免因电流过大损坏；电阻十三R13给PMOS管三Q3栅极提供默认高电平，当三极管Q4导通后，PMOS管三Q3导通，通过二极管六D6后，将信号输入到反相器四U4 ，两次反相后，连接到可控开关，二极管六D6单向导电，防止电流倒灌，电容十七C17起到续留的作用，防止电压波动，电阻R11给电容十七C17放电使用。

所述延时复位电路200中包括电阻电容电路二和二极管七D7以及三极管五Q5，电阻电容电路二包括电容十八C18和电阻十R10，电容十八C18和电阻十R10的一端连接在反相器四U4的6A端子上，其中电容十八C18的另外一端接地，电阻十R10上并联有二极管五D5，另外一个并联端连接至主控电路中的KEY OPEN引脚，同时还连接有电阻十四R14;二极管七D7的正极连接在反相器四U4的5Y端子上，二极管七D7的负极经电阻十七R17连接至三极管五Q5的发射极，三极管五Q5的集电极经电阻十六R16连接至主控电路中的RSET引脚，三极管五Q5的发射电极接地， 延时复位电路200中还包括电容十六C16，电容十六C16的一端连接在反相器四U4的vcc端子上，同时与连接有供电电压VCC电容十六C16正极相接，电容十六C16的负极接地。

所述复位电路包括二极管四D4，二极管四D4与电阻九R9并联，并联电路的一端连接有供电电压VCC，并联电路的另外一端连接有电容十五C15，同时连接至主控芯片的RESET引脚，电容十五C15的另外一端接地。

图6是复位电路图，在复位电路中，初始状态下，电容器的电压为0V。在电源上电后，电容器开始从0V开始缓慢地充电，这是由电阻和电容器之间形成的RC延迟时间决定的。当电容器的电压达到触发复位的阈值时，单片机STM32F103通过比较器或其他逻辑门电路来检测这个条件。检测到电压达到阈值后，触发器将产生一个复位信号，使得被复位的模块恢复到已知的初始状态。二极管四D4在电源电压为0时，给电容快速放电。

在延时复位电路200中，KEY OPEN经过电阻十R10和电容十八C18组成的电阻电容电路进入反相器四U4，两次反向后，输出稳定的信号输入到三极管五Q5的基极来控制单片机复位，二极管七D7防止电流倒灌， 电阻十七为R17限流电阻。

图7是主控电路图，所述主控电路包括主控芯片，主控芯片为单片机STM32F103，单片机STM32F103的5号以及6号引脚之间设置有晶振Y1 ，晶振Y1 的两端分别连接有相互并联电容十C10和电容九C9的一端，电容十C10和电容九C9的另外一端串接有相互并联电容十二C12和电容十一C11的一端，同时连接至单片机STM32F103的12号引脚，相互并联电容十二C12和电容十一C11的另外一端同时连接至单片机STM32F103的13号引脚和电阻七R7，其中电阻七R7的另外一端与供电电压VCC连接；单片机STM32F103的18号和19号引脚之间串接有电容十四C14，单片机STM32F103的28号上串接有电阻十二R12的一端，电阻十二R12的另外一端接地；单片机STM32F103的31号和32号引脚之间串接有电容十九C19，47号和48号引脚之间串接有电容十三C13，60号引脚上连接有电阻二R2的一端，电阻二R2的另外端接地，63和64号引脚之间串接有电容七C7。

一种医疗器械的开关机及复位的方法，图8是整体电路示意图，利用上述电源电路、可控开关电路、按键电路、降压电路、延时及控制电路，复位电路和主控电路，所述开关机及复位方法分别如下：

1）、当复位按键SW1按下后，KEYOPEN的电压等于POWER_IN的电压，在经过，电阻四R4和电阻八R8的分压后三极管二Q2导通，这时PMOS管一 Q1导通，POWER通过降压电路给主控芯片单片机进行供电，单片机进入工作状态，单片机的IO口MAIN CON输出一个高电平使三极管Q4导通，这时PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）三Q3导通，VCC的电压输入到反相器四U4的1A引脚，通过1Y输出后又连接到2A引脚，端子2Y引脚输出MAIN OPEN，这时MAIN OPEN是高电平，无论按键是否抬起三极管二Q2都会处于导通状态，及开机；

2)、当复位按键一SW1按下后，KEY OPEN在进行控制开机的同时也在通过电阻十R10电容十八C18进行充电；

3)、复位按键一SW1按下后抬起设备正常开机；

4）、复位按键一SW1按下后长时间未抬起，当电容石板C18电压达到反相器四U4阈值的时候，反相器四U4中的端子6A将接收到高电平信号，端子6Y输出低电平，端子6Y又连接到端子5A，端子5Y将输出高电平，这时三极管五Q5导通，RESET引脚将变为低电平，单片机复位。这时松开按键后，电容十八C18通过二极管五D5和电阻十四R14快速放电，保证再次按下按键时，整个电路系统恢到初始状态；

6）、再次按下按键，设备可以正常开机；

7）、设备开机状态，当按键按下，KEY OPEN引脚将有高电平输出，主控芯片接收到这个高电平时，将进行关机操作，引脚MAIN CON输出低电平信号，三极管Q4关断，PMOS管三关断，引脚MAIN OPEN输出低电平；

8）、当按键抬起后，设备完全断电关机。

本发明具有的积极作用：通过开关机及复位电路中设置降压电路，可将输入的高电压降低到器件所需的电压；通过在开关机及复位电路中设置按键电路可根据按键按下的时间长短判断开关机和复位；通过开关机及复位电路中设置可控开关电路，可利用KEYOPEN和MAIN OPEN实施信号控制，当两个信号有一个是高电平时，三极管二Q2导通，PMOS管一Q1的栅极电压小于源极电压，PMOS管（P沟道金属氧化物半导体晶体管）一Q1导通，给设备供电；通过开关机及复位电路中设置延时及控制电路，可在开关机时利用降噪信号稳定电路100以及反相器四U4的阈值，滤除掉电路中因各种干扰产生的波动，稳定开关信号，增加抗干扰能力；强制复位利用延时复位电路200和反相器四U4的阈值实现电阻电容电路二的延时，可通过长按键实现复位操作，通过在开关机及复位电路中设置复位电路，可在系统出现故障、无响应或需要对系统进行完全重启时，通过按下复位来实现快速的软硬件重置；通过在开关机及复位电路中设置主控电路，除了对医疗设备的整体控制外，还可起到控制作用，在开关机和复位中主要起到记录按键按下的时间，控制可控开关执行开关机操作；本发明使用单按键控制开关机和复位，利用反相器四U4对信号进行稳定和延时，从而实现开关机和复位时间可调，减少了误操作的可能性的同时也提高了设备的抗干扰能力。通过反相器四U4对信号进行稳定和延时，利用单按键实现了开关机和复位操作。用户只需轻触一个开关即可实现开关机，使操作更加便捷、快速。通过在开关区域进行长时间按下，触发主控芯片的复位功能。设置合适的长按时间阈值，以防止误操作触发复位动作，延时复位电路200可确保复位操作的稳定性和可靠性，该延时复位电路200能够监测长按时间，准确触发复位指令。延时关机可以在正常关闭运行程序的同时，进行必要的清理和关闭操作，延时关机可以根据实际需求设置不同的延时时间，从几秒钟到几分钟甚至更长，这种灵活性使得用户可以根据具体情况选择适当的延时时间来执行关机操作，通过延时关机，有助于保持文件系统的完整性、防止数据损坏，并确保设备在关机时没有未完成的后台任务或与外设的通信，本发明提升医疗器械的用户体验和稳定性，同时简化操作步骤，减少了按键数量，这使得开关机和复位功能更加智能化、可靠，并降低了误操作导致的设备主动复位风险。