專利名稱：一種低成本電池電量檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池電量檢測領(lǐng)域，尤其是一種電池電量的檢測裝置和方法。
背景技術(shù)：
V/F轉(zhuǎn)換器即電壓/頻率轉(zhuǎn)換器是將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號的一種轉(zhuǎn)換 器，在通訊領(lǐng)域，V/F轉(zhuǎn)換器被廣泛應(yīng)用于調(diào)頻、鎖相、頻率合成器等。VCO (壓控振蕩器)是一種常用的V/F變換器，常用的VCO—般有三種，即晶體 壓控振蕩器、LC壓控振蕩器和RC壓控振蕩器。晶體壓控振蕩器其振蕩頻率 由晶體決定，需要相對穩(wěn)定的頻率，可用控制電壓在小范圍內(nèi)對頻率進(jìn)行調(diào) 整，常用于時鐘信號發(fā)生器；LC壓控振蕩器主要用于高頻電路中，如通訊領(lǐng) 域；而RC壓控振蕩器主要用于低頻，尤其適合于如手機(jī)、電子詞典、音樂播 放器、音視頻播放器等產(chǎn)品領(lǐng)域中。
目前，為了使用戶掌握電子產(chǎn)品的電池消耗情況，部分微處理器(MCU) 結(jié)合了電池電量的檢測技術(shù)。目前的電池電量檢測絕大部分是使用不同精度 的A/D轉(zhuǎn)換器，即才莫/數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)；而在一些有特殊要求的技術(shù)領(lǐng)域或者 微處理器芯片開發(fā)商為了降低生產(chǎn)成本，使所選擇或開發(fā)的微處理器芯片不 具有電池電量檢測的功能，如EM8511S。在此類不具有電池電量檢測功能的 微處理器應(yīng)用方案中，用戶在使用過程中將無法得到電池的消耗情況，也無 法知道應(yīng)該在合適的時機(jī)更換電池或進(jìn)行充電，使用起來頗為不便。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種低成本電池電量 的檢測裝置和方法，解決不具有電池電量檢測功能的微處理器的缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種低成本電池電量檢測裝置，包括控制單元 和電源模塊，還包括取樣電路，與所述電源模塊連接，以獲取所述電源模 塊的輸出電壓；變換電路，分別與所述取樣電路和所述控制單元連接，將經(jīng) 取樣電路獲取的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號，并輸出到所述控制單元；所述控
制單元#4居頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，確定電池電量。
所述取樣電路以分壓方式獲取電源模塊的輸出電壓。
所述變換電路的電壓/頻率變換器是壓控振蕩器，更具體的，該壓控振蕩 器是RC壓控振蕩器。
本發(fā)明還提供一種低成本電池電量檢測方法，包括一 電池電量檢測裝置， 該裝置的取樣電路獲取電源模塊輸出的電壓，并輸出到變換電路；
所述變換電路將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號，并輸出到控制
單元；
所述控制單元在單位時間內(nèi)對頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得其頻率值，并根 據(jù)所獲得的頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，得到電源模塊的電池電量。
所述電池電量通過與控制單元連接的顯示單元顯示。并且當(dāng)所述電池電 量低于警報電量值時，控制單元通過顯示單元發(fā)出低電量警報。
本發(fā)明提供的低成本電池電量檢測裝置和方法，只需經(jīng)過取樣電路和變 換電路，即可將電壓信號轉(zhuǎn)變成頻率信號，在經(jīng)控制單元計(jì)算后，即可得到 目前產(chǎn)品的電池電量，并通過顯示單元顯示出來，用戶可適時掌握充電時間 或更換電池時間。該方法具有電路結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約系統(tǒng)資源，降低產(chǎn)品成本 的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明用于移動數(shù)碼裝置實(shí)施例的原理方框圖； 圖2是本發(fā)明工作原理流程圖。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步 說明。
具體實(shí)施例方式
圖1是一種移動數(shù)碼裝置l的原理方框圖，為表示簡潔，其它部分未示出。控制單元100用于控制實(shí)現(xiàn)該移動數(shù)碼裝置1的相關(guān)功能單元的各項(xiàng)功
能，如音樂播放、視頻播放、數(shù)據(jù)輸入輸出等。該控制單元ioo可由多個芯 片構(gòu)成，共同完成移動數(shù)碼裝置1的各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理，如數(shù)據(jù)存取、音頻解碼、 視頻解碼、音視頻播放等，同時也是本發(fā)明電池電量檢測的控制部分。當(dāng)然，
在功能實(shí)現(xiàn)需要或集成度較高的情況下，控制單元100可由單芯片構(gòu)成。在 本實(shí)施例中，控制單元100選擇EM8511S芯片作為主控芯片，EM8511S芯片 是SIGMA DESIGNS公司專門針對移動數(shù)碼市場推出的低功耗、高品質(zhì)視頻 解碼芯片，采用雙核技術(shù)與硬解壓技術(shù)，并且具備IDE、 CF接口。 EM8511S 可支持如AVI、 VOB、 DAT、 DivX、 XviD、 MP4、 DVD/VCD等音視頻格式。 鑒于本發(fā)明的目的和對現(xiàn)有技術(shù)的理解，對所述控制單元100的其它功能和
實(shí)現(xiàn)方法不作敘述。
顯示單元200用于顯示移動數(shù)碼裝置1的各類信息，如各類媒體文件信 息、媒體播放進(jìn)度信息等，也包括電池電量信息，以及對用戶操作的提示與 警告信息。顯示單元200與控制單元100連接，由控制單元100進(jìn)行控制和 處理，需要顯示的信息經(jīng)控制單元IOO處理后，傳送給顯示單元200，在通過 顯示單元200的顯示處理器件處理后顯示。顯示單元200可以是LCD、 LED 或OLED等。
存儲單元300用于存儲移動數(shù)碼裝置1的各類信息，包括該裝置的有關(guān) 程序和各種々某體文件，在此實(shí)施例中，存儲單元300還可存儲有關(guān)電池電量
方面的各類數(shù)據(jù)，如電量值、頻率值等，并由控制單元100控制其數(shù)據(jù)的存
SD卡、MMC卡、SM卡等，以及硬盤、微硬盤等。
電源模塊400用于為整個移動數(shù)碼裝置1提供電源供應(yīng)， 一般采用可充 電電池。電源模塊400與移動數(shù)碼裝置1的各個功能單元或模塊電連接。
取樣電路500與電源模塊400連接，主要用于獲取電源模塊400的電壓 數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，以分壓電路作為取樣電路500，電源模塊400向移動數(shù)碼 裝置1其它單元提供電源時，由于分壓電路的作用，同時獲取了電源模塊400 的電壓，并將獲取的電壓傳送給變換電路600。
變換電路600分別與取樣電路500和控制單元100連接，如圖1所示， 由于變換電路600的VCO的輸入輸出變化曲線中存在一段線性區(qū)間，因此可
以利用該區(qū)間作為檢測電壓的輸入范圍。變換電路600將取樣電路500提供 的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，并將其轉(zhuǎn)換后的頻率信號傳送給控制單元100 處理，完成A/D轉(zhuǎn)換。本實(shí)施例中，變換電路600采用主要采用低頻的RC 壓控振蕩器。
本發(fā)明所述的RC壓控振蕩器，其輸出的方波信號頻率隨輸入電壓的變化 而變化，從而將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為方波的頻率信號，其輸出頻率信號與 輸入電壓同相變化。輸出頻率信號的范圍取決于外圍元件，因此根據(jù)應(yīng)用領(lǐng) 域和實(shí)際需要，選擇適當(dāng)?shù)脑?shù)，使輸出頻率保持在合適的范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，電池的電量可以通過其輸出的電壓反映出來。 本實(shí)施例中，由取樣電路500將分壓所得的電壓信號輸送給變換電路600，變 換電路600的RC壓控振蕩器將待測電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的方波信號，控 制單元IOO對此方波信號進(jìn)行處理則可得到電池電量。整個過程分為三部分， 即取樣過程、變換過程、計(jì)算過程，具體流程如圖2所示。
取樣過程取樣電路500通過分壓方式獲取電源模塊400輸出的電壓， 使電壓信號對應(yīng)到一個適當(dāng)?shù)木€性區(qū)間，并輸出到變換電路600中VCO的輸 入端。
變換過程該部分主要由變換電路600的VCO實(shí)現(xiàn)電壓信號到頻率信號 的轉(zhuǎn)變。待測電壓信號經(jīng)取樣過程后加到VCO的輸入端，由于VCO的電氣 特性，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號，其輸出頻率與輸入電壓同 相變化，并輸出到控制單元IOO。如前所述，輸出頻率信號的范圍取決于外圍 元件，選擇適當(dāng)?shù)脑?shù)，使輸出頻率保持在合適的范圍內(nèi)。
計(jì)算過程經(jīng)變換過程輸出的特定頻率方波信號接入到控制單元100的 MCU (如前所述，控制單元可以是單芯片或多芯片)的某一I/0端口， MCU 在單位時間內(nèi)對頻率方波信號的跳變沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得其頻率值，并根據(jù)所 獲得的頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，進(jìn)而得到所需的電池電量。該 電池電量值通過控制單元100控制顯示單元200顯示出來。所述頻率值與電 壓值對應(yīng)關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)可預(yù)先確定，存儲在所述存儲單元300的存儲介質(zhì) 中。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可事先確定一個警報電量值，當(dāng)檢測的電池電量低 于該值時，控制單元100立即通過顯示單元200或其它輸出單元發(fā)出低電量 警報，提示用戶更換電池或進(jìn)行充電。
本方法的測試精度、 一致性主要受變換電路600的VCO及外圍元件的穩(wěn) 定性、 一致性、溫度特性等因素的影響，適當(dāng)控制元器件參數(shù)可獲得準(zhǔn)確的 測量結(jié)果。
本發(fā)明適應(yīng)使用電池的領(lǐng)域，不論是使用干電池，還是各種類型的可充 電電池。尤其適合于如手機(jī)、電子詞典、音樂播放器、音視頻播放器、手持 式數(shù)據(jù)處理設(shè)備等產(chǎn)品領(lǐng)域中。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍， 凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接 或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種低成本電池電量檢測裝置，包括控制單元和電源模塊，其特征在于，還包括取樣電路，與所述電源模塊連接，以獲取所述電源模塊的輸出電壓； 變換電路，分別與所述取樣電路和所述控制單元連接，將經(jīng)取樣電路獲 取的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號，并輸出到所述控制單元；所述控制單元根據(jù)頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，確定電池電量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量檢測裝置，其特征在于，所述取樣電 路以分壓方式獲取電源模塊的輸出電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量檢測裝置，其特征在于，所述變換電 路的電壓/頻率變換器是壓控振蕩器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電量檢測裝置，其特征在于，所述壓控 振蕩器是RC壓控振蕩器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電量檢測裝置，其特征在于，還包括顯 示單元，該單元與控制單元連接，用于顯示電池電量的信息。
6. —種低成本電池電量檢測方法，包括一電池電量檢測裝置，該裝置 的取樣電路獲取電源模塊輸出的電壓，并輸出到變換電路；所述變換電路將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號，并輸出到控制單元；所述控制單元在單位時間內(nèi)對頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得其頻率值，并根 據(jù)所獲得的頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，得到電源模塊的電池電量。
7. 如權(quán)利要求6所述電池電量檢測方法，其特征在于，所述電池電量 通過與控制單元連接的顯示單元顯示。
8. 如權(quán)利要求6所述電池電量檢測方法，其特征在于，所述取樣電路 以分壓方式獲取電源才莫塊輸出的電壓。
9. 如權(quán)利要求6所述電池電量檢測方法，其特征在于，所述變換電路 是以RC壓控振蕩器作為電壓/頻率變換器。
10. 如權(quán)利要求7所述電池電量檢測方法，其特征在于，所述電池電量 低于警報電量值時，控制單元通過顯示單元發(fā)出低電量警報。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本電池電量檢測裝置，包括控制單元和電源模塊，還包括取樣電路，以獲取所述電源模塊的輸出電壓；變換電路，將經(jīng)取樣電路獲取的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號；所述控制單元根據(jù)頻率值與電壓的對應(yīng)關(guān)系確定電壓值，確定電池電量。本發(fā)明還提供一種電池電量檢測方法。本發(fā)明只需經(jīng)過取樣電路和變換電路，即可得到產(chǎn)品的電池電量，用戶可適時掌握充電時間或更換電池時間。該方法具有電路結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約系統(tǒng)資源，降低產(chǎn)品成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R31/36GK101122630SQ20061010975
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者閆立超 申請人:深圳市朗科科技有限公司