倒计时式防沉迷定时器的电路系统及该定时器的工作方法 【技术领域】
本发明涉及一种电路系统，更具体的说是指一种用于倒计时式防沉迷定时器上的电路系统，并且也公开了这种具有电路系统的定时器的工作方法。
背景技术
有统计数据显示，网民中青少年日益增多。在中学生群体中，34.8％的人上网的目的是游戏，只有16.1％的人是为了完成作业。在小学生中，56.4％是为了游戏，27％是为了学习。一般少年自我约束能力比较差，长时间利用电脑进行娱乐从而导致形成庞大的网迷群体，严重影响青少年的学习以及正常的社会交际等方面的正常发育；
另外一般青少年几乎每日都会花时间看电视，但美国研究发现，儿童每日看电视超过两小时，患上肥胖及高血压的机会高两倍。同时随着青少年每天花费在看电视上的时间的增加，其所导致的后果就是严重影响青少年学习以及正常生活。
综上所述，过度的利用计算机或者电视等娱乐电子器件会将对自制力以及约束力较差的青少年产生严重的影响，因此，家长对青少年的上网或看电视等利用娱乐电子器件做出限制，以免孩子沉迷其中难以自拔。而其中用以限制青少年利用娱乐电子器件最重要的一种方法究就是严格控制他们每天能够自主利用这些娱乐电子器件的时间。
本发明所提供的防沉迷定时器就是在基于上述的背景下发明的，其是以现有的定时器为基础的条件下改进得到的。其中以本发明人之前申请的专利号为ZL200720155667.4的中国实用新型专利公开的一种定时器为代表，该定时器包括中空可开合由螺钉固定的上盖板和底座板，设于底座板内部的微动开关，电源电路，由分度圈、拨片、刻度圈和指示圈组成可转动的定时机构，由电机和减速齿轮组件组成的传动系统，其通过齿轮与分度圈下部的连体齿轮相啮合带动定时机构转动，所述的上盖板和底座板之间设有控制微动开关通断的摇架，该摇架一端设有高出其板体上、下面的转轴，转轴两端分别插在上盖板和底座板内部对应的轴孔内，摇架另一端高出其板体上面设有可与定时机构拨片相接触的凸块，高出其板体下面设有可与微动开关触头相接触的立柱。该实用新型具有结构紧凑简单、操作可靠方便、定时精度高、电路连接简单的优点。
本发明就是在上述的定时器中加入了倒计时的功能电路，使得定时器不再局限于每天固定的时间工作，而是可以通过记录每天娱乐电子器件总的工作时间来对青少年利用该娱乐电子器件的时间灵活的加以限定。也就是说，可以通过累计定时器的每天的工作时间，而不是固定每天定时器工作的固定时间段。
发明目的
本发明的发明目的在于提供一种能够完成定时器倒计时功能的定时器的电路系统；
本发明的另一个发明目的在于提供上述具有倒计时功能的定时器的工作方法。
为了实现上述的发明目的，本发明采用了如下地技术方案：
下面简单说明采用电路系统的倒计时式防沉迷定时器的工作方法，所述的工作方法包括：
一种倒计时式防沉迷定时器的电路系统，包括电源电路，依次连接在电源电路输出端的负载控制电路，提示音电路，背光电路，充电电路，还包括显示电路，按键电路以及控制整个电路系统的微处理器电路，所述的电路系统还包括与负载控制电路连接并向微处理器输入检测电流的电流检测电路。
所述的电流检测电路采用互感器电流检测电路，包括互感器，该互感器初级一端与负载电源火线连接，同时另一端通过继电器与供电电源火线连接；该互感器次级通过放大器之后控制发光二极管，该发光二极管控制光敏三极管工作，该光敏三极管的集电极向微处理器提供检测电流。
通过采用上述的电路系统的倒计时式定时器的工作方法包括：
一、当所述的电源电路连接到供电电源上之后，微处理器控制负载控制电路连通，向负载提供电源；
二、通过所述的检测电流电路检测连接负载之后的电流并输出给微处理器电路中的微处理器；
三、微处理器通过步骤二中得到的检测电流判断整个电路是否已经为负载供电，如果是则微处理器进入倒计时程序，如果不是微处理器不进入倒计时程序；
四、倒计时程序结束，微处理器关闭负载控制电路，停止向负载提供电源。
所述的倒计时程序包括通过按键电路设置其时间参数的设置过程以及微处理器执行倒计时程序的执行过程，在倒计时程序设置过程中，通过增加或者减少固定的时间段来控制倒计时程序中倒计时时间参数，即控制倒计时时间的长短，并通过显示电路对外显示设置结果；在倒计时程序执行过程中，微处理器通过倒计时时间参数来判断是否继续为所述负载提供电源。
在倒计程序进入所述的设置过程之前，微处理器设置有密码保护程序，即首先需要通过按键电路正确的向微处理器输入预设的密码，微处理器才允许进入倒计时程序中所述的设置过程。
所述的设置过程中还具有在预定时间内解除该倒计时功能的设置，开启该设置后，微处理器在预定时间内不执行倒计时程序，直接控制负载控制电路向负载提供电源。
在倒计时程序的时间参数设置过程中，在预设时间内，按键电路没有向微处理器输入任何数据，微处理器自动退出该设置过程。
在所述的倒计时程序结束之前，微处理器还设置有报警提示程序，该报警提示程序控制提示音电路提示倒计时程序将在预设的时间内结束。
所述的提示音电路通过至少一组的预定间隔时间报警音提示倒计时程序即将结束，该报警提示音通过所述提示音电路中的蜂鸣器发出。
在整个防沉迷定时器工作过程中，按键电路向微处理器输入数据，背光电路开启，而在预设时间内，按键电路没有向微处理器输入任何数据，背光电路关闭。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种能够完成定时器倒计时功能的定时器的电路系统，以及具有该电路系统的具有倒计时功能的定时器的工作方法。使得改进之后的定时器对利用娱乐电子器件的工作时间的控制更加灵活方便。
【附图说明】
图1中显示的是现有的定时器的电路系统的连接电路示意图；
图2中显示的是本发明的具有倒计时功能的电路系统实施例的连接电路示意图；
附图中各标号所代表的电路部分的名称如下：
1电源电路 2负载控制电路 3提示音电路
4背光电路 5充电电路 6显示电路
7微处理器电路 8按键电路 9电流检测电路
【具体实施方式】
本发明是为了提供一种具有倒计时功能的定时器的电路系统，并具体提供了具有该电路系统的定时器的工作方法。
图1中显示的是现有的定时器的电路系统的连接电路示意图，该电路系统包括与供电电源连接的电源电路1以及与该电源电路1直接连接的负载控制电路2、提示音电路3、背光电路4以及充电电路5，其中负载控制电路2用以控制为负载提供电源，提示音电路3用以控制整个电路系统的提示音，背光电路4用来为定时器LCD显示器提供背光灯，充电电路5为微处理器提供电源，同时该电路系统中还包括用以向微处理电路7输入数据的按键电路8以及显示由微处理器电路7输出信息的显示电路6。在这里不对上述的电路详细说明，相关部分将随同本发明的技术方案一起进行说明。
图2中显示的是本发明的具有倒计时功能的电路系统的连接电路示意图，与图1中显示的现有技术的定时器的电路结构相比，该实施例中还包括与微处理器连接的用于检测连接负载情况的电流检测电路9，在本实施例中的电流检测电路9为互感器电流检测电路。
该互感器电流检测电路采用电流互感器T1，该互感器T1初级与负载电源火线连接，同时通过继电器K1与供电电源火线连接；该互感器T1的次级与稳压二极管DZ2，DZ3并联在放大器U2A的正极输入端以及地线之间；放大器U2A正极输入端与该互感器T1次级还串连有电容C3，同时与其输出端之间串连有电阻R7；在该放大器U2A的输出端串连有二极管D3以及电阻R8和发光二极管U1，与该发光二极管U1并联有电阻R9以及胆电容E2。发光二极管U1控制光敏三极管Q4，该三极管Q4基极断接，集电极通过电阻R10与电源VCC连接，同时该集电极还与微处理器的输入端I1连接，该三极管Q4的发射极与地线连接。
其中，当负载工作时电流流过电流互感器T1的初级，通过电流互感器TI电流被感应到次极。负载电流大时稳压二极管DZ2，DZ3起到钳位电压作用，当负载电流小时放大器U2A放大稳压二极管DZ2，DZ3两端电压，电阻R7调节放大倍数。经放大后的信号由二极管D3整流，将交流信号转换到直流信号。直流信号经电阻R8，R9进行分压，电阻R8同时对发光二极管U1限流，电阻R9对胆电容E2放电。由胆电容E2滤除低频信号后传送给发光二极管U1，发光二极管U1输出端的电平受输入控制，其控制光敏三极管Q4将信号送给微处理器I1端检测，也就是说当负载电源COM3连接端接负载时，微处理器I1端产生低电平；当负载电源COM3连接端与负载断开时，微处理器I1端产生高电平，这样微处理器电路就可以判断电路系统中接入负载的情况。
下面对本发明中采用的现有技术的其他部分电路进行说明，首先，电源电路1包括与电源供电电源零线串连的电阻R1以及电阻R2，在电阻R1两端还并联有电容C1，同时供电电源接入由二极管组成的全波整流电路DB1，该整流电路DB1的两路输出端同时并联有用于滤波的电容C2，稳压二极管DZ1以及胆电容E1。本电源电路1采用典型的阻容降压电路，电容C1起到降压限流作用，而电阻R1对电容C1起到放电作用，电阻R2在本电路中起到防供电电源中的高压脉冲冲击充电电源。本电路采用二极管滤波器DB1作全波整流，它的转换效率较高，稳压二极管DZ1、胆电容E1以及电容C2对整流后的直流成分进行降压、稳压、低频滤波、高频滤波。
负载控制电路2包括连接在所述的整流电路DB1两输出端的三极管Q1，该三极管Q1的基极分别通过电阻R3以及二极管D2与该整流电路DB1输出的正极以及微处理器的输出端O1连接，该三极管Q1的发射极与地线连接，而集电极则分别通过二极管D1以及继电器K1的控制器与整流电路DB1输出的正极连接。其中二极管D1在电路中起到保护三极管Q1不受继电器吸合及释放时产生高压脉冲损坏三极管Q1，它吸收电路中高压脉冲同时也提高整个电路系统的抗干扰性。电阻R3提供三极管Q1的基极电流，而三极管Q1基极电流是由微处理器从输出端O1提供的，当微处理器的输出端O1输出低电平时三极管Q1截止，继电器K1释放，停止输出，当微处理器的输出端输O1出高电平时三极管Q1导通，继电器K1吸合，开始输出。
提示音电路3包括串连在上述的整流电路DB1两输出端的三极管Q2以及蜂鸣器LS1，该三极管Q2的基极与微处理器的输出端O2连接，该三极管Q2的集电极连接蜂鸣器LS1，而发射极直接与地线连接。其中微处理器的输出端O2输出高电平、三极管Q2导通、蜂鸣器LS1有电流流过，提示音电路3开始输出，以提供提示音，随后微处理器的输出端O2输出低电平、三极管Q2截止、蜂鸣器LS1无电流流过，停止提示音输出。
背光电路4包括串连在上述整流电路DB1两输出端的三极管Q3、发光二极管LED1以及电阻R5，其中三极管Q3的基极通过电阻R4与整流电路DB1的正极连接，并且收到微处理器输出端O3发出的信号控制，该三极管Q3的集电极与上述发光二极管LED1以及电阻R5串连，而其发射极与地线连接。其中电阻R5在本电路中对发光二极管LED1进行限流。当通过按键电路8有任意信号输入到微处理器中的过程中，微处理器的输出端O3输出高电平，三极管Q3导通、发光二极管LED1有电流流过，发光二极管LED1发光，若在预设时间内按键电路没有任何信号输入到微处理器时，微处理器的输出端O3输出低电平，三极管Q3截止、发光二极管LED1无电流流过并熄灭
充电电路5包括串行连接在整流电路DB1两输出端的电阻R6、二极管D4以及可充电电池BT1，其中可充电电池BT1正极与微处理器的供电端连接。电阻R6是限制电池的充电电流作用，二极管D4防止当无输入电源时电池会产生电流倒流现象。电池BT1的电源提供给微处理器电路，该电池BT1采用镍氢电池，该电池供电时间长，工作稳定。
另外本发明中的微处电路中的微处理采用现有的多种芯片都能够实现，例如凌阳公司生产的8位机芯片SPL081A；它由外围的时钟源、上电复位电路、芯片检测自己上电后的工作模式
显示电路中由LED或LCD驱动显示，它采用点阵方式或段码方式，并由微处理器的COM口和SEG口控制显示所需的字段，
另外按键输入电路采用多个按键设置操作，便于操作者操作。
上面已经详细的说明了本发明的倒计时式定时器的电路系统的电路结构，下面详细说明具有该电路系统的倒计时式定时器的工作过程。
一、当所述的电源电路1连接到供电电源上之后，整个电路系统会首先判断充电电路5中的可充电电池BT1是否能够支持微处理器正常工作，否则应先向可充电池电池BT1充电，当微处理器能够正常工作之后负载控制电路2中的继电器K1接通，由负载控制电路2向负载提供电源；
二、通过第一步中向负载提供的电源将通过检测电流电路9检测连接负载之后的电流并输出给微处理器的输入端I1进行检测；
三、微处理器通过步骤二中输入的检测电流判断整个电路是否已经为负载供电，如果是则微处理器执行倒计时程序，如果不是微处理器不执行倒计时程序；
四、倒计时程序终止，断开负载控制电路2中的继电器K1，停止向负载提供电源。
进一步的说明，上述的倒计时程序包括通过按键电路设置其时间参数的设置过程以及微处理器执行倒计时程序的执行过程，在倒计时程序设置过程中，通过增加或者减少固定的时间段来控制倒计时程序中倒计时时间参数，即控制倒计时时间的长短，并通过显示电路对外显示设置结果；在倒计时程序执行过程中，微处理器通过倒计时时间参数来判断是否继续为所述负载提供电源。
另外在进入倒计时程序的设置过程之前，微处理器设置有密码保护程序，该密码保护程序规定首先需要通过按键电路正确的向微处理器输入预设的密码，微处理器才允许进入倒计时程序中所述的设置过程。本系统优选采用初始化默认密码设置，并且可以修改该默认密码以提供该密码保护程序更强的保护功能并增强该密码保护程序的灵活性。
当通过密码保护程序进入该设置过程之后，可以通过增加和减少固定时间段来设置倒计时程序的时间参数，例如可以采用“小时”“分钟”模式来增加以小时或者分钟为单位的固定时间段来设置倒计时程序中倒计时时间的长短，例如设定10分钟为一个固定的时间段，通过增加一个该固定的时间段就可以为倒计时时间增加10分钟，同时为了方便不同用户的需要还可以对该倒计时时间设定采用“12”或者“24”两种不同的小时制。但是在该设置过程中如果在预定时间内通过按键电路8没有任何输入信号进入微处理器，那么微处理器控制自动退出该设置过程，上述的预定时间优选为10秒。同时为了方便用户夜晚使用该倒计时式定时器，一旦用户使用键盘对定时器进行操作，显示器的背光电路4打开，而在之后的预设时间内没有再对定时器键盘进行任何操作，那么微处理器关闭背光电路4，上述的预设时间优选10秒。在本倒计时程序的设置过程中还具有能够在预定时间内解除该倒计时程序的功能，即在预定的时间内微处理器不执行倒计时程序，例如该解除功能设定倒计时式防沉迷定时器在每天18:00到次日6:00不执行倒计时程序，微处理器即会在上述的这个时间段直接控制负载控制电路2向负载提供电源而不执行倒计时程序，当然在设置该解除功能之前也需要通过密码保护程序首先输入正确的密码。
另外需要说明的是在步骤三中微处理器进入倒计时程序后，倒计时时间剩余到一个阀值后微处理器会通过控制提示音电路3提示用户倒计时程序将在预定时间内关闭整个定时器，停止向负载供电。提示音电路3优选通过至少一组的预定间隔时间报警音提示倒计时程序即将结束，优选三组，该报警提示音通过所述提示音电路3中的蜂鸣器LS1发出，例如，当倒计时程序中的倒计时时间剩余三分钟、二分钟以及一分钟分别报警提示，其中可以在倒计时时间剩余三分钟时，提示音电路3中的蜂鸣器LS1响1秒停3秒，连续响3次；在倒计时时间剩余二分钟时，提示音电路3中的蜂鸣器LS1响1秒停2秒，连续响4次；在倒计时时间剩余一分钟时，提示音电路3中的蜂鸣器LS1响1秒停1秒，连续响5次。
通过采用上述的工作方式就能够很好的利用具有本发明提供电路系统的定时器的定时功能及其工作方法防止青少年沉迷于娱乐电子器件。
因此本发明提供了一种能够完成定时器倒计时功能的定时器的电路系统，以及具有该电路系统的倒计时功能的定时器的工作方法。使得改进之后的定时器对利用娱乐器件的时间控制更加灵活方便。
另外本发明的保护范围并不局限于上述说明书中的实施例，而是只要满足本发明的权利要求技术方案的组合就落入了本发明的保护范围当中。