技术领域
[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种计量电路及其工作方法、电子系统。
相关背景技术
[0002] 计量电路系统中，为保证快速测量并兼顾低功耗要求，目前流行的做法是CPU(中央处理器)周期性地被唤醒，并使能高频振荡器和ADC(模数转换器)，以此来检测传感器信号是否发生变化，具体实现电路如图1所示。
[0003] 如果检测到传感器信号发生变化，则CPU通过ADC对传感器信号进行测量，再进行相应的计算处理和显示；如果未检测到传感器信号发生变化，则CPU关闭高频振荡器和ADC，继续进入睡眠状态。
[0004] 现有计量电路系统工作时，CPU频繁被唤醒，CPU和ROM(只读存储器)的工作电流较大，这使得系统功耗较大，从而缩短了电池的使用寿命；但如果加长唤醒间隔时间，则会使系统反应缓慢，导致客户使用体验较差。
具体实施方式
[0045] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0046] 请参阅图2至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0047] 实施例一
[0048] 如图2所示，本实施例提供一种计量电路100，包括：低频振荡模块110、高频振荡模块120、主控模块130、模数转换模块140、辅控模块150及比较模块160；进一步的，还包括：阈值模块170。其中，
[0049] 低频振荡模块110用于生成低频振荡信号LRC。本实施例中，该低频振荡模块110在计量电路100上电后一直开启。
[0050] 作为示例，低频振荡模块110与主控模块130相连接，通过主控模块130发出的低频使能信号LRC_EN控制低频振荡模块110一直开启并生成低频振荡信号LRC。
[0051] 高频振荡模块120用于生成高频振荡信号HRC。
[0052] 作为示例，高频振荡模块120与主控模块130和辅控模块150相连接，通过主控模块130发出的高频使能信号HRC_EN1或辅控模块150发出的高频使能信号HRC_EN2控制高频振荡模块120工作并生成高频振荡信号HRC。需要说明的是，低频振荡信号LRC和高频振荡信号HRC的具体频率值由实际应用需求决定，本实施例对此不做限制。
[0053] 主控模块130分别与低频振荡模块110和高频振荡模块120相连接，在进入工作状态后生成转换使能信号ADC_EN1并发给模数转换模块140，及在发出辅控使能信号AC_EN后由工作状态进入睡眠状态；主控模块130还接收比较模块160发出的比较结果CMP_OUT，并根据比较结果CMP_OUT进行触发唤醒由睡眠状态进入工作状态，并在进入工作状态后无效辅控使能信号AC_EN。
[0054] 其中，主控模块130以低频振荡信号LRC作为其低频时钟，以高频振荡信号HRC作为其工作时钟；当然，主控模块130还可以对低频振荡信号LRC进行分频和/或倍频以生成其他频率值的振荡信号，同样的，主控模块130也可以对高频振荡信号HRC进行分频和/或倍频以生成其他频率值的振荡信号，本实施例对此不做限制。实际应用中，在主控模块130进入到睡眠状态时，涉及的时钟信号通常为低频振荡信号LRC；而在主控模块130进入到工作状态时，涉及的时钟信号除了低频振荡信号LRC之外，还有高频振荡信号HRC。
[0055] 本实施例中，主控模块130根据比较模块160发出的比较结果CMP_OUT进行触发唤醒时，以高电平脉冲作为有效的触发唤醒信号，当然，也可以低电平脉冲作为有效的触发唤醒信号，这对本实施例没有实质影响；若比较结果CMP_OUT是低电平信号，则该低电平信号无法触发唤醒主控模块130，此时，主控模块130继续保持睡眠状态；若比较结果CMP_OUT是高电平脉冲，则该高电平脉冲触发唤醒主控模块130，此时，主控模块130被唤醒，由睡眠状态进入到工作状态。
[0056] 在主控模块130由睡眠状态进入到工作状态后，主控模块130会无效掉辅控使能信号AC_EN，如通过拉低辅控使能信号AC_EN来关闭辅控模块150；另外，主控模块130还生成高频使能信号HRC_EN1和转换使能信号ADC_EN1，如通过拉高高频使能信号HRC_EN1来开启高频振荡模块120，通过拉高转换使能信号ADC_EN1来开启模数转换模块140；在主控模块130接收到模数转换模块140输出的转换结果ADC_OUT1后，主控模块130还对转换结果ADC_OUT1进行计算处理和显示等。
[0057] 在主控模块130处理完转换结果ADC_OUT1后准备进入睡眠状态时，主控模块130通过拉高辅控使能信号AC_EN来开启辅控模块150，以保证辅控模块150在主控模块130处于睡眠状态时开启，并允许比较模块160唤醒，即允许比较模块160输出的比较结果CMP_OUT作为其触发唤醒信号。
[0058] 上述实施例记载的方案中，主控模块130并未对模数转换模块140进行转换精度的设置；将主控模块130控制时传感器生成的外部检测信号看作第一检测信号，将辅控模块150控制时传感器生成的外部检测信号看作第二检测信号，模数转换模块140是以相同的转换精度(如高转换精度)对第一检测信号和第二检测信号进行模数转换；但结合实际应用场景，第二检测信号的测量并不需要精确的测量结果，可为快速测量，而以高转换精度对第二检测信号进行测量，会降低电路响应速度，并提高电路功耗。
[0059] 为了提高电路响应速度、降低电路功耗，可通过主控模块130来设置模数转换模块140的转换精度，使模数转换模块140对第一检测信号的转换精度高于对第二检测信号的转换精度。该实施方式中，在主控模块130由睡眠状态进入到工作状态后，主控模块130开启模数转换模块140后还生成第一转换配置信号，通过第一转换配置信号将模数转换模块140的转换精度配置为第一转换精度；在主控模块130处理完转换结果ADC_OUT1后准备进入睡眠状态时，主控模块130还生成第二转换配置信号，通过第二转换配置信号将模数转换模块
140的转换精度配置为第二转换精度；其中，第一转换精度高于第二转换精度。
[0060] 作为示例，主控模块130包括：中央处理器(CPU)及程序存储器；其中，CPU作为主控单元，程序存储器用来存放CPU运行时的程序指令。具体的，程序存储器采用只读存储器(ROM)实现。
[0061] 模数转换模块140分别与高频振荡模块120和主控模块130相连接，用于根据主控模块130发出的转换使能信号ADC_EN1进行模数转换生成转换结果ADC_OUT1并发给主控模块130；模数转换模块140还根据辅控模块150发出的转换使能信号ADC_EN2进行模数转换生成转换结果ADC_OUT2并发给比较模块160。其中，模数转换模块140采用模数转换器(ADC)实现，并以高频振荡信号HRC作为其工作时钟。
[0062] 在主控模块130未对模数转换模块140进行转换精度设置时，模数转换模块140受控于主控模块130发出的转换使能信号ADC_EN1或辅控模块150发出的转换使能信号ADC_EN2开启并以同一转换精度进行模数转换来生成转换结果ADC_OUT1和转换结果ADC_OUT2。
[0063] 在主控模块130对模数转换模块140进行转换精度设置时，模数转换模块140根据主控模块130发出的转换使能信号ADC_EN1进行第一转换精度的模数转换并生成转换结果ADC_OUT1，完成外部检测信号的精确测量，根据辅控模块150发出的转换使能信号ADC_EN2进行第二转换精度的模数转换并生成转换结果ADC_OUT2，完成外部检测信号的快速测量。
[0064] 辅控模块150分别与低频振荡模块110、高频振荡模块120和主控模块130相连接，用于在主控模块130发出辅控使能信号AC_EN后，根据接收的低频振荡信号LRC触发生成转换使能信号ADC_EN2和比较使能信号CMP_EN；辅控模块150还根据接收的低频振荡信号LRC触发生成高频使能信号HRC_EN2。
[0065] 作为示例，辅控模块150发出的高频使能信号HRC_EN2、转换使能信号ADC_EN2和比较使能信号CMP_EN为周期性使能信号，主控模块130还用于设置三个周期性使能信号的高、低电平持续的时钟数，辅控模块150则通过对低频振荡信号LRC进行时钟计数来触发生成三个周期性使能信号，并通过对高频振荡信号HRC进行时钟计数来设置三个周期性使能信号的高电平持续时间。
[0066] 具体的，主控模块130针对高频使能信号HRC_EN2，设置一个周期内低电平持续的时钟数为第一预设值且高电平持续的时钟数为第二预设值；针对转换使能信号ADC_EN2，设置一个周期内低电平持续的时钟数为第三预设值且高电平持续的时钟数为第四预设值；针对比较使能信号CMP_EN，设置一个周期内低电平持续的时钟数为第五预设值且高电平持续的时钟数为第六预设值。
[0067] 辅控模块150包括第一信号生成单元、第二信号生成单元及第三信号生成单元(图中未示出)；第一信号生成单元用于生成周期性的高频使能信号HRC_EN2，其中，一个周期内，低电平的长度通过对低频振荡信号LRC进行时钟计数至第一预设值得到并在完成相应计数后跳变至高电平，而高电平的长度则通过对高频振荡信号HRC进行时钟计数至第二预设值得到；第二信号生成单元用于生成周期性的转换使能信号ADC_EN2，其中，一个周期内，低电平的长度通过对低频振荡信号LRC进行时钟计数至第三预设值得到并在完成相应计数后跳变至高电平，而高电平的长度则通过对高频振荡信号HRC进行时钟计数至第四预设值得到；第三信号生成单元用于生成周期性的比较使能信号CMP_EN，其中，一个周期内，低电平的长度通过对低频振荡信号LRC进行时钟计数至第五预设值得到并在完成相应计数后跳变至高电平，而高电平的长度则通过对高频振荡信号HRC进行时钟计数至第六预设值得到。
[0068] 例如，针对高频使能信号HRC_EN2，一个周期内，低电平长度为1s、高电平长度为10ms；针对转换使能信号ADC_EN2，一个周期内，低电平长度为1s、高电平长度为10ms；针对比较使能信号CMP_EN，一个周期内，低电平长度为1s、高电平长度为0.1ms等；当然，上述高、低电平长度仅是给出一种示例，也可以根据实际应用需求设计成其他数值，这对本实施例没有实质影响。但需要说明的是，进行高、低电平长度设计时，高频使能信号HRC_EN2和转换使能信号ADC_EN2的高电平长度应足够模数转换模块140输出较为稳定的值，具体可综合考虑模数转换模块140的性能和平均功耗，而比较使能信号CMP_EN的高电平长度应尽量保持在转换使能信号ADC_EN2下降沿之前，此时模数转换模块140的输出数值较为稳定。
[0069] 比较模块160分别与主控模块130、模数转换模块140和辅控模块150相连接，用于在辅控模块150发出比较使能信号CMP_EN后，对模数转换模块140发出的转换结果ADC_OUT2和设定阈值DREF进行比较生成比较结果CMP_OUT并发给主控模块130。
[0070] 作为示例，比较模块160采用比较器实现；比较器的控制端连接辅控模块150发出的比较使能信号CMP_EN，正相输入端连接模数转换模块140输出的转换结果ADC_OUT2，反相输入端连接阈值模块170输出的设定阈值DREF，输出端生成比较结果CMP_OUT。
[0071] 本实施例中，比较器受控于比较使能信号CMP_EN开启，并对转换结果ADC_OUT2和设定阈值DREF进行比较；在转换结果ADC_OUT2大于设定阈值DREF时输出高电平脉冲，此时，该高电平脉冲作为有效的触发唤醒信号来触发唤醒主控模块130；在转换结果ADC_OUT2小于设定阈值DREF时输出低电平信号，此时，主控模块130不会被触发唤醒。
[0072] 阈值模块170与比较模块160相连接，用于提供设定阈值DREF。进一步的，阈值模块170还与主控模块130相连接，用于通过主控模块130设置并写入设定阈值DREF。
[0073] 作为示例，阈值模块170采用阈值寄存器实现，该阈值寄存器中存储的设定阈值通过主控模块130设置并写入。
[0074] 本实施例还提供一种如上记载的计量电路的工作方法，下面请结合图2，参阅图3和图4，对本实施例的工作方法进行说明；其中，该工作方法包括如下步骤。
[0075] 步骤1)在主控模块130进入睡眠状态之前，主控模块130控制辅控模块150开启，并允许比较模块160唤醒，以将高频振荡模块120、模数转换模块140和比较模块160周期性使能的控制权移交给辅控模块150。进一步的，主控模块130还用于向阈值模块170写入设定阈值DREF。
[0076] 步骤2)在主控模块130进入睡眠状态之后，辅控模块150周期性地控制高频振荡模块120、模数转换模块140和比较模块160工作，用以对外部环境变化进行周期性检测，并根据比较结果决定是否唤醒主控模块130；如，在比较结果为低电平信号时(即外部环境未发生变化)，主控模块130不被唤醒继续保持睡眠状态，以降低整体功耗，而高频振荡模块120、模数转换模块140和比较模块160继续周期性地被唤醒来快速检测外部环境变化；在比较结果为高电平脉冲时(即外部环境发生变化)，主控模块130被唤醒。
[0077] 步骤3)在主控模块130被唤醒并进入工作状态之后，主控模块130控制辅控模块150关闭，并控制高频振荡模块120和模数转换模块140工作，用以对外部环境变化进行测量处理。
[0078] 上述工作方法中，步骤2)和步骤3)涉及的两次模数转换是模数转换模块140以同一转换精度进行的，这会降低响应速度。设计中，可使模数转换模块140以不同的转换精度来完成这两次模数转换，如步骤2)涉及的第二转换精度低于步骤3)涉及的第一转换精度。此时，针对上述工作方法做如下调整：
[0079] 步骤1)中，在主控模块130进入睡眠状态之前，主控模块130还将模数转换模块140的转换精度设置为第二转换精度，如主控模块130通过生成的第二转换配置信号将模数转换模块140的转换精度配置为第二转换精度。
[0080] 步骤2)中，在主控模块130进入睡眠状态之后，辅控模块150周期性地控制高频振荡模块120、模数转换模块140和比较模块160工作，其中，模数转换模块140以第二转换精度对外部检测信号进行模数转换，以实现快速测量。
[0081] 步骤3)中，在主控模块130被唤醒并进入工作状态之后，主控模块130开启模数转换模块140并将其转换精度设置为第一转换精度，如主控模块130通过生成的第一转换配置信号将模数转换模块140的转换精度配置为第一转换精度；之后，模数转换模块140以第一转换精度对外部检测信号进行模数转换，以实现精确测量；其中，第一转换精度高于第二转换精度。
[0082] 实施例二
[0083] 如图5所示，本实施例还提供一种电子设备10，包括：如实施例一记载的计量电路100及传感器200。其中，
[0084] 传感器200用于检测外部环境变化并生成外部检测信号。需要说明的是，传感器200的类型应根据实际应用需求来选择，本实施例对此不做限制；例如，电子设备10为电子秤，传感器200为称重传感器等等。
[0085] 计量电路100通过辅控模块150、快频振荡模块120、模数转换模块140和比较模块160对外部环境变化进行周期性检测，并在外部环境发生变化时唤醒主控模块130来对外部检测信号进行测量处理。其中，计量电路100的具体工作原理可参见实施例一，此处不再赘述。
[0086] 综上所述，本发明的一种计量电路及其工作方法、电子系统，将周期性检测的控制权由主控模块移交至辅控模块，通过辅控模块、高频振荡模块、模数转换模块和比较模块对外部环境变化进行周期性检测，并在外部环境发生变化时唤醒主控模块，可延长主控模块处于睡眠状态的时间，避免主控模块频繁被唤醒所带来的较大待机功耗，保持快速响应的同时实现更低功耗。与现有技术相比，在同等响应速度的前提下，本发明的功耗更低；在同等功耗的前提下，本发明的响应速度更快。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0087] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
