专利名称：计算机一键开关机和复位装置以及方法
技术领域：
本发明涉及计算机领域，特别是涉及一种计算机一键开关机和复位装置以及方法。
背景技术：
众所周知，计算机的前面板包含了开关机按键、复位按键和其他LED指示灯，使用者通过触发开关机按键(PWR Button)实现计算机开机，再进入到操作系统中，如果遇到某些故障或特定情形可以通过触发复位按键(ResetButton)对计算机进行复位，或者在某些故障条件下，使用者可以保持触发开关机按键4秒对计算机进行强制关机。
但是，在很多情况下传统的设计会带来一些困扰，比如有时候使用者很难分清或者不留意将开关机按键当成复位按键，或者将复位按键当作开关机按键。而当计算机处在WINDOWS操作系统中，开关机按键一般被定义为待机或休眠功能，如果使用者想让系统进入待机状态，但是误将复位按键触发，结果使系统复位；同样的道理，如果使用者想让系统复位而误触发了开关机按键，就进入了本不想进入的待机状态，如果开关机按键被定义成关机功能，那就会丢失使用者未保存的数据。另外，使用者经常会对主板BIOS进行升级，在升级当中如果断电、关机、复位都会让计算机陷入瘫痪，没有专门的方法和工具很难将计算机恢复到正常的状态。事实上，使用者经常在BIOS刷新过程中，不经意或者未明确BIOS刷新是否结束的时候，因为触发了开关机或复位按键使计算机陷入瘫痪。
在这种情况下，计算机厂商通常会通过更改开关机和复位按键外形和位置的途径来解决问题途径一将开关机按键设计得比较大而醒目，复位按键设计得小而且不容易触发到，有的复位按键甚至需要铅笔头才能触发到，使用起来很不方便。
途径二将开关机按键和复位按键设计在相聚较远的位置，对于一个熟悉的人当然不错，但是一个没有使用过这台计算机的人很可能就找不到复位按键。
目前市场上有机械式的开关机按键和复位按键切换开关，能固定到计算机机箱的前面板，可以屏蔽开关机按键或复位按键，比如关闭状态时将复位按键屏蔽，开机后通过拨动切换开关将开关机按键屏蔽，只让复位按键可以工作。这种方法应用在一些服务器领域，但是这种设计只能维持一种功能，是以舍弃另一种功能的代价来换取可能存在的误操作，使用起来有明显的局限性。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种计算机一键开关机和复位装置，实现开关机、复位、防止误操作功能的一体化设计，达到安全使用计算机的目的。本发明的另一目的是提供一种计算机一键开关机和复位方法。
本发明的计算机一键开关机和复位装置，包括输入电路、输入信号处理电路和输出电路。其中，输入电路根据按键信号，将相应的高低电平输出到输入信号处理电路；输入信号处理电路对输入的高低电平及其持续时间进行判断，根据判断得到按键的触发状况，将相应的电平信号输出到输出电路；输出电路将输入信号处理电路输出的电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。
本发明的计算机一键开关机和复位方法，包括以下步骤步骤一，根据按键信号产生相应的高低电平；步骤二，对高低电平及其持续时间进行判断，得出按键的触发状况，并根据按键的触发状况分别输出相应的电平信号；步骤三，将电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。
与现有技术相比，通过本发明的计算机一键开关机和复位装置和方法，用户能够使用一个按键实现计算机的开关机、复位操作，同时可以避免在特定场合对开关机和复位按键的误操作，实现多种功能的同时，用户还可以在BIOS的设定画面中自由选择开关机和复位操作所对应的按键方式，实现用户的个性化需求。
图1是本发明计算机一键开关机和复位装置的结构示意图。
图2是本发明计算机一键开关机和复位装置的输入电路的示意图。
图3是本发明计算机一键开关机和复位装置的输出电路的示意图。
图4是本发明计算机一键开关机和复位装置的具体执行过程图。
图5是本发明中单片机与EEPROM及主板I2C总线的连接图。
具体实施例方式
以下将结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明的计算机一键开关机和复位装置，包括输入电路、输入信号处理电路和输出电路，上述各电路利用了计算机主机ATX电源。其中，输入电路根据按键信号，将相应的高低电平输出到输入信号处理电路，在本发明中，按键按下时，输出低电平，按键放开时，输出高电平；输入信号处理电路对输入的高低电平及其持续时间进行判断，根据判断得到按键的触发状况，即单次按键触发、两次按键触发和持续按键触发，再将相应的电平信号输出到输出电路；输出电路将输入信号处理电路输出的电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。通过本发明的计算机一键开关机和复位装置，可以只需要在计算机机箱面板上设置一个按键就可以实现计算机开关机和复位操作，同时解决了传统计算机中由于使用者的疏忽而导致的对开关机按键和复位按键的误操作。
进一步，上述的输入信号处理电路包括按键检测电路，根据输入的电平信号检测按键的状态；按键计时电路，由按键检测电路检测到低电平时触发，用于检测按键按下持续时间；按键计次电路，由按键检测电路检查到高电平时触发，用于对有效的单次按键进行计数。其中，按键计时电路包括第一计时器和第一计数器，按键计次电路包括第二计时器和第二计数器。后面将结合图4分别对单次按键触发、两次按键触发和持续按键触发的具体执行过程进行进一步描述。
图2是输入电路的示意图，即输入信号处理电路采样按键信号的电路的示意图。当按键按下时，输出低电平，当按键放开时，则输出高电平。其中的电容对触发的低电平信号进行整形并将整形后的低电平信号输出到输入信号处理电路，该电容的电容值在此可以为但不限于1uf。对于本领域普通技术人员而言，可以理解的是，可以根据不同的情况设置不同电容值的电容。
图3是输出电路的示意图。其中，输入信号处理电路将按键触发状况信号通过第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口输出到输出电路。第一输出端口的电平信号经一反相器反相后输出到主板的开关机按键逻辑电路(PWRButton Logic)。这样，当有单次按键触发信号时，第一输出端口输出低电平，反向为高电平后输出到主板的开关机按键逻辑电路，实现计算机开机功能。
第二输出端口的电平信号经一反相器反相后输出到主板的复位按键逻辑电路(Reset Button Logic)。这样，当有两次按键触发信号时，第二输出端口输出高电平，反向为低电平后输出到主板的复位按键逻辑电路，实现计算机复位功能。
第三输出端口连接到主板，并与主板电路的PWRCTL信号共同作为一个与门的输入，其输出连接到ATX电源的电源控制信号。当有持续按键触发信号时，端口3输出低电平，与门的输出也为低电平，实现持续按键触发对应的关机操作。
图4为本发明计算机一键开关机和复位装置的具体执行过程图。在输入信号处理电路上电工作后，第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口的初始电平应保持正确，以保证不会产生对主板开机和复位逻辑的误动作，在响应输入按键的触发动作时，才会输出相应的高低电平。因此，首先要进行初始化，包括初始化各输入输出端口，即输入端口为高电平，第二输出端口为低电平，第一输出端口和第三输出端口为高电平，将按键计时电路中的第一计时器及第一计数器清0，将按键计次电路中的第二计时器及第二计数器清0。
下面参考图4分别介绍单次按键触发、两次按键触发、持续4秒触发的具体执行过程。
持续4秒触发的执行过程为(1)按键检测电路检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下。
(2)启动第一计时器，第一计时器设置为10ms溢出，第一计时器溢出后(相当于延时10ms)第一计数器加1。
(3)判断第一计数器的值是否小于400，若是，重复上述检测步骤，直到计数器的值等于400，此时按键按下保持了4s(10ms×400)，由输出控制电路的第三输出端口输出低电平到输出电路，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现4s关机。
单次按键触发的执行过程为(1)按键检测电路检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下。
(2)启动第一计时器(10ms溢出)，第一计时器溢出后第一计数器加1。
(3)判断第一计数器的值是否小于400，若是，重复上述检测步骤，直到按键检测电路检测到高电平。在检测到高电平时，判断第一计数器的值是否大于3(目的是为了去除按键的抖动)，若是，则表示按键按下后在4s内放开，此即为一次有效按键，第一计数器清0，第二计数器加1。
(4)启动第二计时器，第二计时器设置为1.5s溢出。
(5)按键检测电路检测按键是否按下，若第二计时器溢出前一直没有按键按下，则可判断为单次按键触发，由输出控制电路的第一输出端口输出低电平到输出电路，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现单次按键对应的开机操作。
两次按键触发的执行过程为(1)按键检测电路检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下。
(2)启动第一计时器(10ms溢出)，第一计时器溢出后第一计数器加1。
(3)判断第一计数器的值是否小于400，若是，重复上述检测步骤，直到按键检测电路检测到高电平。在检测到高电平时，判断第一计数器的值是否大于3，若是，则表示按键按下后在4s内放开，此即为一次有效按键，第一计数器清0，第二计数器加1。
(4)启动第二计时器，第二计时器设置为1.5s溢出。
(5)按键检测电路检测按键是否按下，若第二计时器溢出前有按键按下，则执行上述单次按键触发的执行过程，再次判断有无一次有效按键，若有，第二计数器加1变为2，可判断为两次按键触发，由输出控制电路的第二输出端口输出高电平到输出电路，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现两次按键对应的复位操作。
本发明中，将两次按键之间的间隔时间设置为1.5s，根据用户习惯也可设置为其它值如2s，这并不影响本发明装置所完成的功能。另外4s关机是行内标准，也可根据需要更改如3s关机。并且，虽然本发明以单次按键触发、两次按键触发作为区分开机操作和复位操作，但是可以理解的是，本发明中并不限于这样的次数，可以根据不同的情况设置不同的次数分别表示开机操作和复位操作。
作为本发明的另一实施例，上述输入信号处理电路为一单片机，该单片机包括输入端口、输出端口、执行和存储单元、计数器和计时器，单片机执行的具体过程同所述输入信号处理电路。
如图5所示，单片机还可具有与计算机主板I2C总线连接的I/O端口，单片机的I/O端口可以模拟成I2C总线接口与主板和EEPROM相连，实现I2C的通讯。用户可以在BIOS的设定画面中自由选择开关机和复位操作所对应的按键方式，实现用户的个性化需求。设定完成后，BIOS会将设置信息写入单片机的EEPROM进行保存，即使断电也不会丢失，这样在初始化时，单片机每次上电都会先读取EEPROM的信息，只须在执行过程中，改变输出端口对应的高低电平信号即可。例如，EEPROM可有如下参数地址(add)数据(data)属性(property)
0x01 [按键一次]，开关机
0x02 [按键二次]，复位
0x04 [按键保持4秒]，强制关机
0x0f 空操作这样用户可以透过BIOS的CMOS Setup自由变换“按一次”，“连按两次”，“按下保持4秒”等几种方式对应的实际操作。用户也可以选择“按一次”、“连按两次”等操作是否为空操作，比如只允许“连按两次”代表复位，其他任何操作都是空操作，可以实现用户在诸如在服务器工作时不允许人为关闭计算机的目的。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种计算机一键开关机和复位装置，包括输入电路、输入信号处理电路和输出电路，其中，输入电路根据按键信号，将相应的高低电平输出到输入信号处理电路；输入信号处理电路对输入的高低电平及其持续时间进行判断，根据判断得到按键的触发状况，再将相应的电平信号输出到输出电路；输出电路将输入信号处理电路输出的电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。
2.如权利要求1所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，所述按键的触发状况包括单次按键触发、两次按键触发和持续按键触发。
3.如权利要求2所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，按键的触发状况为所述单次按键触发时，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现单次按键对应的开机操作。
4.如权利要求2所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，按键的触发状况为所述两次按键触发时，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现两次按键对应的复位操作。
5.如权利要求2所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，按键的触发状况为所述持续按键触发时，输出电路输出相应电平信号到主板电路，实现持续按键对应的关机操作。
6.如权利要求1或2所述的计算机一键开关机和复位装置，其特征在于，所述输入信号处理电路包括按键检测电路，根据输入的电平信号检测按键的状态；按键计时电路，由按键检测电路检测到低电平时触发，用于检测按键按下持续时间；按键计次电路，由按键检测电路检查到高电平时触发，用于对有效的单次按键进行计数。
7.如权利要求2所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，所述两次按键触发的两次按键的时间间隔为1.5秒。
8.如权利要求2所述的计算机一键开关机和复位装置，其中，所述持续按键触发的持续时间为4秒。
9.如权利要求1或2所述的计算机一键开关机和复位装置，其特征在于，所述输入信号处理电路为单片机。
10.如权利要求9所述的计算机一键开关机和复位装置，其特征在于，所述单片机具有与计算机主板I2C总线连接的I/O端口，计算机BIOS中按键触发状况对应的操作的设置信息可写入一EEPROM进行保存。
11.一种计算机一键开关机和复位方法，包括以下步骤步骤一，根据按键信号产生相应的高低电平；步骤二，对高低电平及其持续时间进行判断，得出按键的触发状况，并根据按键的触发状况分别输出相应的电平信号；步骤三，将电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。
12.如权利要求11所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述按键的触发状况包括，单次按键触发、两次按键触发和持续按键触发。
13.如权利要求12所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述持续按键触发的执行过程为(1)检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下；(2)启动第一计时器，第一计时器溢出后第一计数器加1；(3)判断第一计数器的值是否小于第一设定值，若是，重复上述检测步骤，直到计数器的值等于第一设定值，输出相应电平信号到主板电路，实现持续按键触发对应的关机操作。
14.如权利要求12所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述单次按键触发的执行过程为(1)检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下；(2)启动第一计时器，第一计时器溢出后第一计数器加1；(3)判断第一计数器的值是否小于第一设定值，若是，重复上述检测步骤，直到检测到高电平，判断第一计数器的值是否大于第二设定值，若是，第一计数器清0，第二计数器加1；(4)启动第二计时器；(5)检测按键是否按下，若第二计时器溢出前一直没有按键按下，输出相应电平信号到主板电路，实现单次按键对应的开机操作。
15.如权利要求12所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述两次按键触发的执行过程为(1)检测按键是否按下，若输入为低电平，则表示按键按下；(2)启动第一计时器，第一计时器溢出后第一计数器加1；(3)判断第一计数器的值是否小于第一设定值，若是，重复上述检测步骤，直到检测到高电平，判断第一计数器的值是否大于第二设定值，若是，第一计数器清0，第二计数器加1；(4)启动第二计时器；(5)检测按键是否按下，若第二计时器溢出前有按键按下，则执行上述单次按键触发的执行过程，再次判断有无一次有效按键，若有，第二计数器加1变为2，输出相应电平信号到主板电路，实现两次按键对应的复位操作。
16.如权利要求12所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述两次按键触发的两次按键的时间间隔为1.5秒。
17.如权利要求12所述的计算机一键开关机和复位方法，其中，所述持续按键触发的持续时间为4秒。
全文摘要
本发明提供一种计算机一键开关机和复位装置以及方法。该装置包括输入电路、输入信号处理电路和输出电路。其中，输入电路根据按键信号，将相应的高低电平输出到输入信号处理电路；输入信号处理电路对输入的高低电平及其持续时间进行判断，根据判断结果将相应的电平信号输出到输出电路；输出电路将输入信号处理电路输出的电平信号转换成相应的高电平或低电平信号，并将转换后的信号输出到计算机主板电路，控制计算机的开关机及复位。本发明的装置只需要在计算机机箱面板上设置一个按键就可以实现计算机开关机和复位操作，解决了传统计算机中由于使用者的疏忽而导致的对开关机按键和复位按键的误操作。
文档编号G06F1/24GK1987732SQ200510132339
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者呙嘉维, 安岩 申请人:联想(北京)有限公司