专利名称：具有多种工作模式的计算机及工作方法
技术领域：
本发明是一种计算机，具体说是一种具有多种工作模式的计算机及工作方法，属于计算机设备制造领域。
背景技术：
目前所说的计算机，通常指采用X86架构的计算机系统，大多数采用常用的DOS/WINDOWS操作系统，也有少数特殊应用领域采用LINUX/UNIX/NETWARE操作系统，这种计算机成本低，应用方便，使用门槛低，在全世界的应用量最大，随着硬件和软件技术的发展，计算机可以胜任很多工作，除办公、商业用途外，还具有多种信息发布、收集及娱乐功能。
现有的计算机在使用中都是先开机，然后进入操作系统(例如WINDOWS系统)，安装各种应用软件，运行相关的应用软件来实现相应的功能，例如运行多媒体播放器，可以听音乐看影碟；运行网络软件可以上网查询、发布信息，运行财务软件可以计帐、运行办公软件可以起草公文等。
但是计算机的操作和普通电器的操作不同，尤其与普通家用电器的操作存在较大的差异，例如使用影碟机看碟片时，只要将碟片放入影碟机，其播放、停止、倒退、音量大小都是通过影碟机或遥控器上相应的按键来实现，而使用计算机看碟片时需要先开机，然后进入操作系统(例如WINDOWS系统)，运行多媒体播放器，其播放、停止、倒退、音量大小都是在播放器众多菜单中寻找需要的选项进行确认来实现的。对不熟悉计算机的人来说这种操作是复杂和困难的。用计算机上网时，许多消费者感到进WINDOWS和浏览器十分复杂，总之计算机在与家电的相互融合方面没有表现出家电一样的易用性。这就阻碍了计算机在家庭的进一步深入应用。
发明内容
本发明的目的提供一种具有多种工作模式的计算机及工作方法，即集“家电模式”、“信息模式”和“电脑模式”三种功能于一体。在计算机的“家电模式”下，用户和消费者可以不进入计算机的WINDOWS操作系统，甚至不打开计算机电源就可以象操作传统家电一样，通过计算机面板或遥控器上的按键操作，而不是通过鼠标或键盘与计算机屏幕操作来实现多媒体娱乐功能；在计算机的“信息模式”下，用户和消费者可以不进入计算机的WINDOWS操作系统，直接进入网络软件实现快速启动上网(从开机到上网小于35秒钟)和多媒体播放；在普通“电脑模式”下完成目前普通计算机的各种功能，用户可以采用遥控器来实现电脑的开机和关机，并利用遥控器操控电脑。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种具有多种工作模式的计算机，包括计算机电源、鼠标、键盘、硬盘、显示器、计算机主板、光驱，其特征在于计算机主机中有一以单片机处理器为核心，包括单片机串行接口、标准串行接口、多路音频转换和声音控制电路、IDE接口转接电路、按键编码电路、开关信号和复位信号控制电路的多功能控制电路；计算机电源中有一输出规格与普通ATX电源相同的辅助电源；计算机电源中的+5V待机电压连接到多功能控制电路；辅助电源的+5V、+12V输出端连接到多功能控制电路的工作电源输入端口，也连接到光驱的工作电源输入端口，辅助电源的输出控制端连接到多功能控制电路中的开关信号和复位信号控制电路的输出端，计算机主板的启动和复位信号输入端口也连接到多功能控制电路中的开关信号和复位信号控制电路的输出端；计算机的串行通讯口与多功能控制电路中的标准串行接口连接，光驱的串行通讯口与多功能控制电路中的单片机串行接口连接；光驱的IDE端口和计算机主板的IDE端口分别连接到多功能控制电路中的IDE接口转接电路；光驱的音频输出端CDOUT和计算机声卡的音频输出端分别连接到多功能控制电路中的多路音频转换和声音控制电路的音频输入端口，多路音频转换和声音控制电路的音频输出端口与音箱连接；操作按键与多功能控制电路中的按键编码电路连接，所述的多功能控制电路中的多路音频转换和声音控制电路、IDE接口转接电路、按键编码电路、开关信号和复位信号控制电路、单片机串行接口都与单片机处理器连接，单片机串行接口还通过电平转换器连接到标准串行接口。
所述的多功能控制电路中还有一用于接收遥控器按键编码和发射电路的按键信号的遥控接收电路，该电路与单片机处理器连接。
所述的操作按键和遥控器按键编码和发射电路的按键包括工作模式选择按钮“家电模式”按钮K2、“信息模式”按钮K3、“电脑模式”按钮K1和媒体控制按键播放、停止、快进、快退、上一首、下一首、弹盘、循环播放、到第一首、到最后一首等。
所述的多功能控制电路中还有一LCD驱动电路与单片机处理器连接，LCD驱动电路的输出与LCD显示器连接，该LCD显示器显示播放时间等信息。
所述的多功能控制电路中还有一实时时钟电路及一IIC串行EEROM电路与单片机处理器连接。
所述的操作按键板和LCD显示器安装在计算机主机箱面板上。
所述的多功能控制电路制成插卡形式安装在计算机主机内的PCI插槽或其他通用插槽上。
一种具有多种工作模式计算机的工作方法，其特征在于在计算机的不同硬盘分区安装了对应于不同工作模式的操作系统，计算机在BIOS进行完上电自检POST后，需要运行新增加的代码，此代码的主要功能是通过标准串行口、电平转换器、单片机串行口向多功能控制卡的单片机处理器发送一个命令串，单片机处理器接收到此命令串后，根据从按键编码电路接收到的工作模式信息，回送一个含有工作模式代码的命令串，主板接收到此命令串后，根据不同的模式代码使程序进入不同的硬盘分区，运行不同的操作系统，从而以不同的模式进入工作状态。
本发明与现有技术相比有许多优点和积极效果本发明通过在计算机主机内加装多功能控制电路，再适当改变计算机电源和内部连接线，使计算机具有了多种工作模式，实现了计算机主机不上电、不进入操作系统就可以象操作传统家电一样在计算机上进行多媒体娱乐，实现了快速上网，突破了使用计算机的常规概念，操作使用更简单、方便、快捷、节省，便于普及与推广。
图1为本发明一种具有多种工作模式的计算机实施例的电路框图。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1，一种具有多种工作模式的计算机，包括计算机电源1、鼠标2、键盘3、软驱4、硬盘5、显示器6、计算机主板7、光驱(CD-ROM或DVD)8、音箱10。计算机主机中有一以单片机处理器(9-9)为核心的多功能控制电路9，计算机电源1中有一输出规格与普通ATX电源相同的辅助电源(14)。多功能控制电路9还包括；电平转换器9-1、标准串行接口9-2、多路音频转换和声音控制电路9-3、IDE接口转接及复位信号处理电路9-4、LED显示驱动电路9-5、IIC串行EEROM电路9-6、按键编码电路及9-7、遥控接收电路9-8、开关信号和复位信号控制电路9-10、实时时钟电路9-11、单片机串行接口9-12，其中，多路音频转换和声音控制电路9-3、IDE接口转接电路9-4、LED显示驱动电路9-5、IIC串行EEROM电路9-5、按键编码电路9-7、遥控接收电路9-8、开关信号和复位信号控制电路9-10、实时时钟电路9-11及单片机串行接口9-12都与单片机处理器9-9连接；单片机串行接口9-12通过电平转换器9-1连接到标准串行接口9-2；计算机电源1中的+5V待机电压连接到多功能控制电路9；辅助电源(14)的+5V、+12V输出端连接到多功能控制电路9的工作电源输入端口，也连接到光驱8的工作电源输入端口，辅助电源(14)的输出控制端连接到多功能控制电路9中的开关信号和复位信号控制电路(9-10)的输出端，计算机主板7的启动和复位信号输入端口也连接到多功能控制电路9中的开关信号和复位信号控制电路(9-10)的输出端；计算机的串行通讯口与多功能控制电路9中的标准串行接口(9-2)连接，光驱8的串行通讯口与多功能控制电路9中的单片机串行接口(9-12)连接；光驱8的IDE端口和计算机主板的IDE端口分别连接到多功能控制电路9中的IDE接口转接电路(9-4)；光驱8的音频输出端CDOUT和计算机声卡的音频输出端分别连接到多功能控制电路9中的多路音频转换和声音控制电路(9-3)的音频输入端口，多路音频转换和声音控制电路(9-3)的音频输出端口与音箱连接；LCD驱动电路(9-5)的输出与LCD显示器11连接，该LCD显示器11显示播放时间等信息，操作按键12与多功能控制电路9中的按键编码电路(9-7)连接，遥控接收电路(9-8)用于接收遥控器按键编码和发射电路13的按键信号。
所述的操作按键12和遥控器按键编码和发射电路13安装在计算机主机箱面板上，它们的按键包括工作模式选择按钮“家电模式”按钮K2、“信息模式”按钮K3、“电脑模式”按钮K1和媒体控制按键播放、停止、快进、快退、上一首、下一首、弹盘、循环播放、到第一首、到最后一首等。操作按键板12和LCD显示器11。
多功能控制电路9制成插卡形式安装在计算机主机内的PCI插槽或其他通用插槽上。
在本实施例中，硬盘符合ATA-5规范要求，目前主流的硬盘和未来硬盘都支持这种数据传输协议，属于通用的电脑配件，MAXTOR、SEGATE、WD、IBM等主流硬盘厂商都大批量生产，容量有40GB、60GB、80GB、120GB、160GB等多种规格；未来符合S-ATA规范的硬盘也满足本实施例的要求。
主板7符合ATX/MICRO-ATX/FLEX-ATX，或特殊定制的符合ATX电器规格的主板都符合本方案要求，这些主板都具有前置音频和USB接口，如果不具有音频接口，那么主板上声卡的音频输出和MIC信号，可以采用外置的音频线与多功能控制电路9连接。目前所有OEM主板都具有前置音频和USB接口，因此主板上声卡的音频输出可以通过机箱内部的特制音频线由前置音频接口连接到多功能控制卡9上的音频输入端；这种连接方案的目的是使声卡的声音信号可以通过外部或内部的连线输入到多功能控制卡9的多路音频转接和声音控制电路9-3，经过多功能控制卡的处理后，通过多功能控制卡的音频输出接口连接到外部的声音设备—音箱10上，从而使得音箱中获得主板上声卡的声音。
计算机电源1符合ATX-2.03要求，能够支持目前INTEL P4处理器主板的供电要求。该电源特殊之处在于增加了前述的一路辅助电源电路14，在主机电源关闭后，辅助电源14可以单独完成给光驱的供电。本实施例中CD-ROM特殊之处在于比普通的CD-ROM增加了一个RS232串行接口，该接口的功能在大多数CD-ROM的主控器中都具有，只要稍加修改PCB，将该接口引出，并在CD-ROM的监控程序中增加串行口通信协议即可，这样该CD-ROM就可以通过串行口接收单片机处理器发送的命令，例如播放、停止、音量大小、选曲、回送CD-ROM的状态等。由于该串行接口通常采用TTL/CMOS电平，因此可以直接与多功能控制卡9上的单片机的串行口(或IO口)9-12连接，中间不需要增加电平转换器电路，有利于降低成本。
多功能控制卡9通过一个串行接口与主板通讯，该串行接口需要增加一个电平转换器(例如MAX232A、ICL232等)，实现TTL/CMOS到标准RS232的之间的相互转换。
在多功能控制卡9上单片机控制软件中，采用点名的方式分别与CD-ROM和主板通讯，只有被点中的设备才能与多功能控制卡通讯，该协议采用9600BPS传输速率。通讯过程简述如下多功能控制卡9与CD-ROM的通讯信息前面必须包括一个特殊的信息数(以下称为控制头信息)，设该控制头信息为00，如果CD-ROM收到的控制头信息为00，则认为该信息流是发给自己的，并接受这个信息流，据根据信息流内容的不同，执行不同的动作，并返回相应信息给控制器，同样返回多功能控制卡9的控制头也必须是00。
多功能控制卡与主板的通讯控制头信息设为FF，如果向主板发送信息，则必须以FF开头，主板向多功能控制卡发送信息也必须以FF开头。
本实施例的具体工作过程如下在待机状态，计算机主板和多功能控制卡上的单片机电路都由5V待机电压供电，以便随时等候开机命令。
使用者首先在计算机的面板或遥控器上选择工作模式，家电模式、信息模式或电脑模式。
当按一下计算机面板或遥控器上按钮K2时，就选择了“家电模式”，多功能控制卡9中的单片机处理器9-9通过按键编码电路9-7接收到此按钮K2信号后，从开关信号和复位信号控制电路9-10发出信号给辅助电源14的输出控制端，使得辅助电源输出+12V、+5V被连接到CD-ROM和多功能控制卡，而计算机主板无工作电源供电，处于关闭状态，没有任何响应信息，计算机的启动信号处于关闭状态。多功能控制卡9通过单片机串行接口9-12只控制CD-ROM的工作，在这种模式下，CD-ROM中的声音信号通过模拟音频输出(CDOUT)口输入到多功能控制卡9上的多路音频转换和声音控制电路9-3，经处理后从音频输出接口输出到音箱10，而各种控制信号是由多功能控制卡9上的单片机处理器9-9根据遥控器13或计算机面板上的操作按键12信号发出的，因此通过选择遥控器或计算机面板上的操作按键可以实现CD的播放、停止、控制播放的进度，并可以通过计算机面板上的LCD显示屏显示播放的信息和时间，由于多功能控制卡9上具有实时时钟电路9-11，因此可以设定时间，在预定的时刻播放已经放进的CD光盘，达到预约播放的功能。这就实现了在计算机不开机状态(即计算机的常规配置主板、硬盘、软驱、计算机键盘、鼠标、显示器都不工作)下，更不用进入计算机的操作系统就播放CD的娱乐功能。
当按一下计算机面板或遥控器上信息家电按钮K3或普通电脑按钮K1时，就选择了“信息模式”或“电脑模式”，多功能控制卡9中的单片机处理器9-9通过按键编码电路9-7接收到此按钮K3、K1信号后，从开关信号和复位信号控制电路9-10发出开机信号给计算机主机，计算机进入上电自检(POST)的启动阶段，在BIOS进行完上电自检POST后，需要运行增加的代码，此增加代码的方法也是本专利的发明部分，其主要功能是通过标准串行口9-2、电平转换器9-1、单片机串行口9-12向多功能控制卡9的单片机处理器9-9发送一个命令串，例如01 02 03 04，单片机处理器9-9接收到后，回送01 02 03 04 K3或者K1键码(在这里设K3键码定义为0A，K1键码定义为0B)最后以00结束。主板接收到此键码信息后，根据接收到的不同键码信号传递给硬盘上MBR(主引导分区)不同的参数，使程序进入不同的硬盘分区(K3进入硬盘的HPA区域的操作系统，K1进入正常分区的操作系统)，运行不同的操作系统。
如果主板接收到的是K3键码信息，则进入硬盘的HPA区域，此区域安装的是嵌入式的LINUX操作系统，该操作系统只保留了网络浏览器、多媒体播放、照片浏览、记事本等娱乐性常用模块，因此系统作的很小，代码精简，运行可靠，可以完成上网、多媒体播放等功能，并可以通过遥控器控制。这种方式的特点是启动快速，系统稳定，可以随时关机，这样就达到了快速启动上网的目的。
如果主板接收到的是K1键码信息则启动MBR指向硬盘的FAT分区，在该分区上安装WINDOWS操作系统，则从WINDOWS启动进入普通电脑模式。
本发明的软件主要包括两大部分一是计算机BIOS代码部分的修改和硬盘MBR(主引导区)程序代码的修改，多功能控制卡的WINDOWS驱动程序和LINUX驱动程序，其主要功能见上。
二是多功能控制卡9的控制软件，该部分软件完成如下功能与CD-ROM、通用主板的通讯；完成对CD-ROM的操作控制；接受主板发出的命令，回送指定的键码；接收计算机面板或遥控器的输入命令；完成对遥控器的解码并执行相应的命令；完成实时时钟的读写控制；根据上述信息完成相应输出，包括开机信号输出、报警输出、定时启动播放CD光盘、将时间及相关信息显示在计算机面板上的LCD显示屏上。
权利要求
1.一种具有多种工作模式的计算机，包括计算机电源(1)、鼠标(2)、键盘(3)、硬盘(5)、显示器(6)、计算机主板(7)、光驱(8)，其特征在于计算机主机中有一以单片机处理器(9-9)为核心、包括；单片机串行接口(9-12)、标准串行接口(9-2)、多路音频转换和声音控制电路(9-3)、IDE接口转接电路(9-4)、按键编码电路(9-7)、开关信号和复位信号控制电路(9-10)的多功能控制电路(9)，计算机电源(1)中有一输出规格与普通ATX电源相同的辅助电源(14)，计算机电源(1)中的+5V待机电压连接到多功能控制电路(9)；辅助电源(14)的+5V、+12V输出端连接到多功能控制电路(9)的工作电源输入端口，也连接到光驱(8)的工作电源输入端口，辅助电源(14)的输出控制端连接到多功能控制电路(9)中的开关信号和复位信号控制电路(9-10)的输出端，计算机主板(7)的开机和复位信号输入端口也连接到多功能控制电路(9)中的开关信号和复位信号控制电路(9-10)的输出端；计算机的串行通讯口与多功能控制电路(9)中的标准串行接口(9-2)连接，光驱(8)的串行通讯口与多功能控制电路(9)中的单片机串行接口(9-12)连接；光驱(8)的IDE端口和计算机主板(7)的IDE端口分别连接到多功能控制电路(9)中的IDE接口转接电路(9-4)；光驱(8)的音频输出端CDOUT和计算机声卡的音频输出端分别连接到多功能控制电路(9)中的多路音频转换和声音控制电路(9-3)的音频输入端口，多路音频转换和声音控制电路(9-3)的音频输出端口与音箱(10)连接；操作按键(12)与多功能控制电路(9)中的按键编码电路(9-7)连接，所述的多功能控制电路(9)中的多路音频转换和声音控制电路(9-3)、IDE接口转接电路(9-4)、按键编码电路(9-7)、开关信号和复位信号控制电路(9-10)、单片机串行接口(9-12)都与单片机处理器(9-9)连接，单片机串行接口(9-12)还通过电平转换器(9-1)连接到标准串行接口(9-2)。
2.按照权利要求1所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的多功能控制电路(9)中还有一用于接收遥控器按键编码和发射电路(13)的按键信号的遥控接收电路(9-8)与单片机处理器(9-9)连接。
3.按照权利要求1或2所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的操作按键(12)和遥控器按键编码和发射电路(13)的按键包括工作模式选择按钮“家电模式”按钮K2、“信息模式”按钮K3、“电脑模式”按钮K1和媒体控制按键播放、停止、快进、快退、上一首、下一首、弹盘、循环播放、到第一首、到最后一首等。
4.按照权利要求3所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的多功能控制电路(9)中还有一LCD驱动电路(9-5)与单片机处理器(9-9)连接，LCD驱动电路(9-5)的输出与LCD显示器(11)连接，该LCD显示器(11)显示播放时间等信息。
5.按照权利要求4所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的多功能控制电路(9)中还有一实时时钟电路(9-11)及IIC串行EEROM电路(9-6)与单片机处理器(9-9)连接。
6.按照权利要求1或2所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的操作按键板(12)和LCD显示器(11)安装在计算机主机箱面板上。
7.按照权利要求5所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的操作按键板(12)和LCD显示器(11)安装在计算机主机箱面板上。
8.按照权利要求1或2所述的一种具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的多功能控制电路(9)制成插卡形式安装在计算机主机内的PCI插槽或其他通用插槽上。
9.按照权利要求7所述的具有多种工作模式的计算机，其特征在于所述的多功能控制电路(9)制成插卡形式安装在计算机主机内的PCI插槽或其他通用插槽上。
10.按照上述权利要求所述的具有多种工作模式计算机的工作方法，其特征在于在计算机的不同硬盘分区安装了对应于不同工作模式的操作系统，计算机在BIOS进行完上电自检POST后，需要运行新增加的代码，此代码的主要功能是通过标准串行口(9-2)、电平转换器(9-1)、单片机串行口(9-12)向多功能控制卡(9)的单片机处理器(9-9)发送一个命令串，单片机处理器(9-9)接收到此命令串后，根据从按键编码电路(9-7)接收到的工作模式信息，回送一个含有工作模式代码的命令串，主板接收到此命令串后，根据不同的模式代码使程序进入不同的硬盘分区，运行不同的操作系统，从而以不同的模式进入工作状态。
全文摘要
本发明提供了一种具有多种工作模式的计算机及工作方法，其特点是计算机主机中有一主要由单片机电路、多路音频转换和声音控制电路、串行通讯口、遥控接收电路、开关机控制电路、组成的多功能控制卡，计算机电源中有一输出规格与普通ATX电源相同的辅助电源。光驱上的串口RS232与多功能控制卡上的串行通讯口连接，辅助电源电路能够在计算机不开机状态下给光驱和多功能控制卡供电。使计算机具有了“家电模式”、“信息模式”和“电脑模式”三种工作方式，在“家电模式”下可以不打开计算机主机播放CD；在“信息模式”下可以不进入WINDOWS直接快速启动上网和多媒体播放；在“电脑模式”下完成目前普通计算机的各种功能。
文档编号G06F1/30GK1567135SQ03138738
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者王耀庭, 陈爱华, 李龙伟, 于晓东 申请人:青岛海信计算机有限公司