一种基于智能头盔的手电筒控制电路

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于智能头盔的手电筒控制电路。

背景技术

随着电力设施数量、规模的不断扩大，对于电力作业的工作量、范围、时间、频率等都有比较高的要求，经常会出现在夜里作业，或者昏暗环境作业的情况。因此，为满足多种环境下作业的需要，经常在作业过程中需要额外佩戴手电筒，通过手电筒进行照明，确保在昏暗环境下能够正常作业。但通过手电筒照明一方面不便于携带，另外在使用过程中需要手持，不利于作业过程使用。目前，有些在工作人员必须佩戴的安全帽上集成智能模块，形成智能安全帽，在智能安全帽上附加LED灯进行照明，辅助工作人员在昏暗环境下进行作业。

如公开号为CN211352309U的中国发明专利揭示一种智能安全帽的视野定位及补光的摄像头装置，属于机械技术领域。帽壳的一侧连接电池模块，帽壳的另一侧连接主板模块，主板模块连接线路板，帽壳的前端连接摄像头模块，帽壳的前下沿连接帽壳盖板，摄像头模块的摄像头前壳的上端面连接摄像头镜片及闪光灯镜片，摄像头前壳的内腔镶嵌连接摄像头支架，摄像头支架的内腔连接摄像头模组及手电筒，摄像头模组及手电筒连接线路板，MIC麦克风支架有咪头，咪头连接咪头防水膜，MIC麦克风支架连接在摄像头前壳。

然而，现有的这种带照明功能的智能安全帽，在实现照明功能时，需要先进行开机动作，在开机完成后才能执行照明功能，在使用过程中不够便捷；另外，智能安全帽开机需要一定的时间，且系统开机后会产生功耗，减少续航时间。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种既能由主控系统模块控制、又能在主控系统模块关机后单独开启的基于智能头盔的手电筒控制电路。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于智能头盔的手电筒控制电路，其特征在于，包括依次连接的上拉电源、按键开关、第一高低电平转换电路、主控系统模块、第二高低电平转换电路、单片机和手电筒通断电电路，所述主控系统模块为智能头盔的控制模块，所述单片机还通过另一检测引脚与所述按键开关和所述第一高低电平转换电路的节点连接。

更为优选的是，所述按键开关和所述第一高低电平转换电路的节点通过防静电二极管接地，在所述防静电二极管上并联有电容。

更为优选的是，所述上拉电源为4V上拉电源，所述按键开关为轻触开关。

更为优选的是，所述第一高低电平转换电路和所述第二高低电平转换电路均为基于三极管的电平信号转换电路。

更为优选的是，所述第一高低电平转换电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和NPN三极管Q1，所述电阻R1连接在所述按键开关与所述NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述电阻R2连接在所述NPN三极管Q1的基极与发射极之间，所述NPN三极管Q1的集电极通过所述电阻R3与所述主控系统模块的按键动作检测引脚A相连。

更为优选的是，所述第二高低电平转换电路包括：电阻R4、电阻R5、电阻R6和NPN三极管Q2，所述NPN三极管Q2的基极通过所述电阻R6连接至所述主控系统模块的信号输出引脚B，所述NPN三极管Q2的发射极接地，所述电阻R5连接在所述NPN三极管Q2的基极与发射极之间，所述NPN三极管Q2的集电极通过电阻R4与所述单片机的检测引脚C连接。

更为优选的是，所述手电筒通断电电路为基于三极管的开关电路。

更为优选的是，所述手电筒通断电电路包括：PNP三极管Q3、电阻R7、手电筒发光源和供电电源，所述手电筒发光源的正极与所述供电电源连接，所述手电筒发光源的负极通过所述电阻R7与所述PNP三极管Q3的发射极连接，所述PNP三极管Q3的基极与所述单片机的输出信号引脚D连接，所述PNP三极管Q3的集电极接地。

更为优选的是，所述手电筒发光源为LED灯或钨丝灯。

更为优选的是，所述主控系统模块为集成有语音控制功能的芯片。

本发明的有益效果如下。

一、对当前智能头盔的手电筒控制功能进行优化，利用单片机同时接收主控系统模块的高低电平输出信号和按键开关输出的高低电平信号，使得无论智能头盔是否开机，都可以实现手电筒的手动通断电，提高手电筒功能使用的简便性及快捷性，且能够根据作业场景，在只需要照明功能时单独开启手电筒，极大减少设备的功耗，能够有效提高智能头盔的续航时间。

二、通过设置防静电二极管D1、并在防静电二极管D1的两端并联电容C1，有效消除物料抖动和静电干扰，当按下按键开关时，让电平信号更加平稳，进一步提高了控制的稳定性。

附图说明

图1所示为本发明提供的基于智能头盔的手电筒控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。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的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

如图1所示，一种基于智能头盔的手电筒控制电路，包括：按键电路、系统模块传输电平信号给单片机电路和LED灯电路。

其中，所述按键电路包括：轻触按键KEY1、电阻R1、电阻R2、NPN三极管Q1、电阻R3、上拉电源和主控系统模块，所述轻触按键KEY1通过所述电阻R1与所述NPN三极管Q1的基极连接，所述NPN三极管Q1的发射极接地，所述电阻R2连接在所述NPN三极管Q1的基极与发射极之间，所述NPN三极管Q1的集电极通过所述电阻R3与所述主控系统模块的按键动作检测引脚A相连，所述主控系统模块为智能头盔的控制模块。

上述按键电路中，电阻R1起到分压和限制电流的作用，电阻R2起到分压和下拉的作用，电阻R3起到限制电流的作用，上拉电源用来提供4V的上拉电压，NPN三极管Q1用来充电高低电平的切换开关。实际工作时，按下轻触按键KEY1，使能三极管Q1，这时按键动作检测引脚A的电压降为0V；主控系统模块检测按键动作检测引脚A的电压高低，当检测到按键动作检测引脚A的电压为0V时，表示按键有按下，从信号输出引脚B输出高电平。

上述按键电路中，所述主控系统模块优选为集成有语音控制功能的语音芯片，如sc5080b语音芯片，WT588D语音芯片等。

sc5080b语音芯片为可编程一次性烧录（OTP）语音芯片，语音长度可达80秒（6KHz采样率），音频输出方式为DAC接外部功放和PWM直接驱动8欧0.5W喇叭或蜂鸣片，内部集成时钟振荡器，具有按键控制模式、一线串行控制模式，可利用MCU/IR/RF发送地址码控制相应语音播放，也具备播放\停止、循环、音量等指令，工作电压：DC2.0～5.5V。

WT588D语音芯片的芯片封装有DIP18、SSOP20和LQFP32形式，根据外挂或者内置SPI-Flash的不同，播放时长也不同，支持2M~32Mbit的SPI-Flash存储器；内嵌DSP高速音频处理器，处理速度快；内置13Bit/DA转换器，以及12Bit/PWM输出，音质好；支持DAC/PWM两种输出方式；支持加载WAV音频格式；可通过与业上位机操作软件，随意组合语音，可插入静音，插入的静音不占用内存的容量，一个已加载语音可重复调用到多个地址；三线串口控制模式切换到三线串口控制I/O口扩展输出模式只需发送数据就可以进行切换。切换后仍可把切换前的最后一工作状态带迚切换后的模式工作；抗干扰性强；简单的单片机编写方式，摆脱以往复杂繁琐的汇编思维；工作电压DC2.8V~5.5V。

另外需要说明的是，优选所述按键电路还包括有电容C1和防静电二极管D1，所述防静电二极管D1的一个接线端子接所述轻触按键KEY1的输出端E，所述防静电二极管D1的另一个接线端子接地，所述电容C1并联在所述防静电二极管上。在这里，设置电容C1的好处是，可以消除物料抖动，当按下轻触按键KEY1时，让三极管Q1电平信号更加平稳。设置防静电二极管D1的好处是可以消除静电干扰，进一步提高控制的稳定性。

所述系统模块传输电平信号给单片机电路包括：电阻R4、电阻R5、电阻R6、NPN三极管Q2和单片机，所述NPN三极管Q2的基极通过所述电阻R6连接至所述主控系统模块的信号输出引脚B，所述NPN三极管Q2的发射极接地，所述电阻R5连接在所述NPN三极管Q2的基极与发射极之间，所述NPN三极管Q2的集电极通过电阻R4与所述单片机的检测引脚C连接。

上述系统模块传输电平信号给单片机电路中，电阻R6起到分压与限制电流流的作用。电阻R5起到分压与下拉的作用。NPN三极管Q2用来充电高低电平的切换开关，当主控系统模块的信号输出引脚B提供高电平电压时，使能NPN三极管Q2，就使得单片机的检测引脚C的电平降为0V。单片机根据检测引脚C检测到的电压控制输出信号引脚D输出相应的高低电平，进而控制LED灯的亮灭。

上述系统模块传输电平信号给单片机电路中，所述单片机可以为STC单片机、PIC单片机、EMC单片机或ATMEL单片机（51单片机）等。

其中，STC单片机是STC公司的单片机主要是基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8~12倍，带ADC,4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。

PIC单片机是MICROCHIP公司的产品，其突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接口，代码保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。EMC单片机是中国台湾义隆公司的产品，有很大一部分与PIC 8位单片机兼容，且相兼容产品的资源相对比PIC的多，价格便宜，有很多系列可选，但抗干扰较差。

ATMEL单片机（51单片机）是ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列，AT89系列是8位Flash单片机，与8051系列单片机相兼容，静态时钟模式；AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机，也叫AVR单片机。

本领域技术人员根据实际需要的不同可在上述各种型号的单片机中任意选择。至于单片机的外围电路设计，其为本领域技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再赘述。

所述LED灯电路包括PNP三极管Q3、电阻R7、发光二极管LED1和供电电源，所述发光二极管LED1充当手电筒的光源，所述发光二极管LED1的正极与所述供电电源连接，所述发光二极管LED1的负极通过所述电阻R7与所述PNP三极管Q3的发射极连接，所述PNP三极管Q3的基极与所述单片机的输出信号引脚D连接，所述PNP三极管Q3的集电极接地。

上述LED灯电路中，供电电源优选为9V直流电。电阻R7用限制电流电阻，限制发光二极管LED1的电流，不必过大。PNP三极管Q3充当开关元件，当单片机输出信号引脚的电压为低电平0V时，使能PNP三极管Q3，从而使供电电源、电阻R7、发光二极管LED1到GND形成回路，使发光二极管LED1导通发光。

作为一种变化实施方式，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以将本实施例中的NPN三极管Q1、Q2替换为PNP三极管，也可以将PNP三极管Q3替换为NPN三极管；这种替换为本领域技术人员所掌握的普通技术知识，这里不再赘述。

作为另一种变化实施方式，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以将LED灯替换为钨丝灯等其他照明灯；不限于本实施例。

经过上述设计：当主控系统模块开机时，手电筒LED1由主控系统模块控制；当主控系统模块关机时，手电筒LED1由单片机控制；从而实现了主控系统模块关机后也能手电筒控制。

1）当主控系统模块开机时，手电筒LED1由主控系统模块控制。

当按下轻触按键KEY1时，E处电平电压为4V，使能三极管Q1，这时使得A处电平电压为0V；主控系统模块检测到A处为0V时，就使B处电平电压为高电平（1.8V高电平），使能三极管Q2，使得C处电平为0V；当单片机检测到C处电平为0V时，单片机使D处电压为0V，使能三极管Q3，从而使手电筒LED1点亮。

当系统开机时，达到以下条件手电筒才能开启。

另外，当主控系统模块开机时，手电筒LED1还可以通过语音等智能控制方式来实现手电筒LED1的亮灭控制；不改变智能头盔原有的智能工作模式。

当主控系统模块关机时，手电筒LED1由单片机控制。

当按下轻触按键KEY1时，E处电平电压为4V，使能三极管Q1，这时使得A处电平电压为0V；由于系统不开机，就使B处电平电压为低电平0V，不能使能三极管Q2，使得C点电平不为0V，这时单片机检测到C处电平不为0V，所以单片机改为检测E处电平，E处电平为高电平4V，这时单片机使D处电压为0V，使能三极管Q3，从而使手电筒LED1点亮。

当系统不开机时，达到以下条件手电筒才能开启。

上述E处为轻触按键KEY1的输出端E。上述A处为主控系统模块的检测引脚A，上述B处为主控系统模块的信号输出引脚B。上述C处为单片机的检测引脚C，上述D处为单片机的输出信号引脚D。

与现有技术相比，本发明通过对当前智能头盔的手电筒控制功能进行优化，利用单片机同时接收主控系统模块的高低电平输出信号和按键开关输出的高低电平信号，使得无论智能头盔是否开机，都可以实现手电筒的手动通断电，提高手电筒功能使用的简便性及快捷性，且能够根据作业场景，在只需要照明功能时单独开启手电筒，极大减少设备的功耗，能够有效提高智能头盔的续航时间。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。