基于屏幕保護技術的微電腦時控開關延時休眠研究

◎蒲啟成 洪斌杰

基于屏幕保護技術的微電腦時控開關延時休眠研究

◎蒲啟成 洪斌杰

微電腦時控開關的程序設置顯示在LCD屏幕上，通常條件下,在設置完成且正常工作后，LCD屏幕的持續顯示不僅增加產品功耗，而且影響電池使用壽命。對此，本文將屏幕保護技術應用于LCD顯示器的微電腦失控開關，設計了實現LCD顯示屏延時休眠的技術方案。實驗結果顯示，該技術能大大降低LCD顯示屏的功耗，延長內置電池的使用壽命，降低維護成本，還可提供產品穩定性。

微電腦時控開關是自動控制電路中常用到的一種器件,是一種使用在較低的電壓或較小電流的電路上，用來接通或切斷較高電壓、較大電流的電路的自動開關裝置。通過設置用電器定時開關機時間，實現自動控制功能，廣泛應用于路燈、燈箱、霓虹燈、生產設備、農業養殖、倉庫排風除濕、自動預熱、廣播電視等的定時自動打開，自動關閉的控制。

微電腦時控開關在設置定時開關機時間時，通過LCD屏幕顯示設置的參數，供設置人員查看確認。設置完成后，微電腦時控開關自動運行，無需人員值守，LCD屏幕持續顯示相應的參數已毫無意義，徒增產品功耗，在微電腦時控開關關閉用電器期間，LCD屏幕顯示完全依靠微電腦時控開關內部自帶的電池供電，這將大大影響電池的使用壽命。

針對LCD屏持續顯示所帶來的問題，經研究認為，采用屏幕保護技術，微電腦檢測到一定時間內未進行任何操作時，自動關閉屏幕，降低功耗，當需要重新工作時，按任意鍵即可喚醒，可以完美解決此問題，通過作者的努力，該項技術在微電腦時控開光上的應用已取得一項實用新型專利，專利號為:CN201520132644.6）。

經測算，微電腦時控開關使用的LCD屏幕工作時電流為5.0-5.7μA,使用屏幕保護熄屏狀態下工作電流為0.7-0.8μA，采用屏幕保護技術后的產品可以降低86%的功耗，可以延長微電腦時控開關內部自帶的電池壽命兩年。

應用思路

設計思路。受電腦屏幕保護技術可以降低顯示屏亮度，節約電能的啟發，在微電腦時控開關芯片中嵌入休眠功能程序。微電腦時控開關完成設置定時延時相關模式、時間等參數后，MCU通過按鍵掃描子程序周期性掃描按鍵輸入情況，在設定的時間內，若無按鍵輸入，時控開關維持固定時間LCD顯示狀態后，自動關閉LCD顯示輸出，來達到功耗降低的目的，通過該方式可以節電80%以上，極大的延長電池的使用壽命。當用戶需要觀察時間設置或者重新設置定時延時開關數據時，可以任意按鍵喚醒LCD顯示輸出：當MCU內部按鍵掃描子程序檢測到有按鍵輸入時，恢復LCD顯示輸出功能，詳見圖1。

設計方案。時控開關鎖定狀態下，時控開關微處理器芯片實時周期性掃描按鍵，當檢測到有自動/手動+時鐘組合按鍵同時按下且持續時間超過3秒以上時，顯示屏顯示按照順序on 1--＞on 2--＞on 3--＞on 4--＞on 5--＞on 6--＞on 7--＞on 8--＞on 9--＞off依次循環設置。按下校時按鍵進行正向調整(如上)，按下校分按鍵進行反向調整。內部程序等待完成休眠時間設置，若10秒內再次檢測到有自動/手動+時鐘組合按鍵按下，則退回原來狀態；若超過10秒無按鍵動作則自動退回鎖定狀態。完成休眠時間設置后，時控開關微處理器芯片開始計時，當達到設定時間后，內部主程序控制芯片COM及SEG等輸出I/O口停止輸出信號，此時COM及SEG等用于驅動LCD顯示的I/O口處于高阻狀態，沒有電流輸出，有效降低功耗。在休眠狀態下任意按鍵動作可喚醒LCD顯示。

休眠狀態顯示說明：休眠功能開啟，顯示屏顯示(on 1～on 9) 見圖2、圖3。

休眠時間設置（時間單位：s為秒；m為分鐘）：on 1=30s，on 2=1m，on 3=2m，on 4=4m，on 5=8m，on 6=15m，on 7=30m，on 8=60m，on 9=120m

休眠功能關閉，顯示屏顯示 off 見圖4。

采用了休眠功能前后屏幕狀態的對比：

通過一年來不斷的研發改進及使用驗證，采用了顯示屏延時休眠功能的時控開關，電池壽命比原來延長了1.5～1.8倍，電池的使用量較改進前降低了20%，客戶分別通過電話，郵件等不同方式向公司產品改進為其降低維護成本和提高市場競爭力而表示感謝。這充分體現了屏幕保護技術在微電腦時控開關上的應用一方面大大減輕了客戶的使用維護成本，同時又賦予產品新的功能，增強了市場競爭力。另一方面又減少了電池的使用量，體現了節能降耗的設計理念，為保護環境做出了貢獻。

(作者單位：浙江正泰電器股份有限公司)