專利名稱：串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器128組家電接線座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實現(xiàn)家用電器自動化的計算機與家用電子和電器的接口裝置。
背景技術(shù)：
2010年9月提交國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查的實用新型“串行口聯(lián)絡(luò)線輸出數(shù)據(jù)管理的家用電子電器自動化接線座”(申請?zhí)?01020531823. 4)依靠串行口的四根輸入聯(lián)絡(luò)線檢測3個開關(guān)量輸出型傳感器的狀態(tài)以及1個開關(guān)量輸出型傳感器的狀態(tài)變化，通過串行口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線傳送二進制數(shù)據(jù)指令，而以其發(fā)送數(shù)據(jù)線T)(D控制該數(shù)據(jù)指令的輸出，可以管理4組家用電子或電器的運行。而實用新型“串行口聯(lián)絡(luò)線管理的8路傳感器 4組家用電器接線座”(申請?zhí)?01020556679.X)借助并入串出移位寄存器可以檢測8個開關(guān)量輸出型傳感器的狀態(tài)
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，屬于計算機與家用電子電器間的接口裝置，它以計算機為主機，通過計算機的串行口檢測8個開關(guān)量輸出型傳感器的輸出狀態(tài)，而從串行口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線傳送出二進制數(shù)據(jù)指令，以其發(fā)送數(shù)據(jù)線T)(D控制該指令數(shù)據(jù)的輸出，經(jīng)過與預(yù)置的指令碼進行比較，管理1 組家用電子或電器；包括RS232C接口、USB接口、USB轉(zhuǎn)串行口電路、 似232 ο 77 /CMO^電平轉(zhuǎn)換電路、8bit串入并出移位寄存器、256個8bit數(shù)據(jù)比較器電路、1 個RS觸發(fā)器電路、1 組電子開關(guān)電路、Sbit并入串出移位寄存器、8對傳感器接口接線端、穩(wěn)壓電源電路、防雷擊和浪涌電路以及電源線及其插頭。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是USB接口連接到USB轉(zhuǎn)串行口電路的相應(yīng)的信號輸入端，后者的信號輸出端與 RS232C接口的相應(yīng)端口線并聯(lián)；RS232C接口的第五針GND連接到電源負極，其第四針DTR、 第七針RTS、第三針T)(D分別連接到似232 ^ 7TZ/CMOS電平轉(zhuǎn)換電路的一個RS232C電平信號輸入端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)RTS的TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到Sbit串入并出移位寄存器與8bit并入串出移位寄存器的時鐘信號輸入端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)DTR 的TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到Sbit串入并出移位寄存器的一個串行信號輸入端與Sbit并入串出移位寄存器的并行輸入數(shù)據(jù)移位/裝載控制端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)T)(D 的TTL/CM0S電平信號輸出端連接到256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端石云；串行口的第八針CTS連接到M232 77Z/CM09電平轉(zhuǎn)換電路的一個 RS232C電平信號輸出端，與此相應(yīng)的該電平轉(zhuǎn)換電路的TTL/CM0S電平信號輸入端連接到 Sbit并入串出移位寄存器的串行信號輸出端；Sbit串入并出移位寄存器的8個信號輸出端 Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1QO與256個^it數(shù)據(jù)比較器電路的一組比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl依序并聯(lián)，256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的256個A = B信號輸出端分別連接一個下拉電阻到電源負極，還分別依序連接到128個RS觸發(fā)器電路的128對置1端S與復(fù)位端R ；128個RS 觸發(fā)器電路的1 個輸出端Q分別連接到一組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端；穩(wěn)壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪涌電路并聯(lián)，通過電源線及其插頭接到市電。8bit串入并出移位寄存器由一塊74HC164組成。Sbit并入串出移位寄存器由一塊74HC165組成，其片選端接到電源負極，其級聯(lián)進位輸入端DS接到電源正極，其8個并行信號輸入端分別連接一個上拉電阻到電源正極， 還分別與電源負極構(gòu)成8對傳感器接口接線端。256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路由256個Sbit數(shù)據(jù)比較器組成，每個Sbit數(shù)據(jù)比較器有兩組比較信號輸入端即A7A6A5A4A3A2A1Atl和B7^ABjp2B1Btl ；各個8bit數(shù)據(jù)比較器的比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl分別依序并聯(lián)，構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的一組比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl ；每個8bit數(shù)據(jù)比較器的另一組比較信號輸入端BA^5Bjp2B1Btl 分別連接到一個單刀雙擲開關(guān)的公共端，于是共有8 X 256個單刀雙擲開關(guān)，這些單刀雙擲開關(guān)的另兩端分別連接到電源正極與電源負極；各個8bit數(shù)據(jù)比較器還有一個比較結(jié)果A =B的信號輸出端與一個比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端@，前者高電平有效，一共構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的256個比較結(jié)果A = B信號輸出端，后者低電平有效， 并聯(lián)構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端&。穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、二極管橋式整流電路、電容濾波電路以及三端穩(wěn)壓集成電路7806組成，7806的兩個輸出端分別構(gòu)成了本裝置的電源正極與電源負極。防雷擊和浪涌電路由一只熔斷器和一個壓敏電阻串連組成。冊232 771/0/09電平轉(zhuǎn)換電路由兩塊MAX232結(jié)合四只電解電容組成。1 組電子開關(guān)電路包括1 對電子開關(guān)電路，各對電子開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)相同，各自包括1路交流電電子開關(guān)電路和1路弱電電子開關(guān)電路。交流電電子開關(guān)電路包括1只NPN三極管、1只PNP三極管、1個基極電阻、1個基極偏置電阻、1個集電極電阻、1個限流用集電極電阻、一只發(fā)光二極管和一塊固態(tài)繼電器； 其中，基極電阻的一端接NPN三極管的基極，另一端作為該組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端，基極偏置電阻并聯(lián)在PNP三極管的發(fā)射結(jié)上，該PNP三極管的發(fā)射極接電源正極，其基極與集電極電阻、發(fā)光二極管以及NPN三極管的集電極串聯(lián)，NPN三極管的發(fā)射極連接到電源負極，PNP三極管的集電極串聯(lián)一個限流用集電極電阻連接到固態(tài)繼電器的控制信號輸入端中的正極，固態(tài)繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態(tài)繼電器的兩個輸出端構(gòu)成該交流電電子開關(guān)電路的輸出端。弱電電子開關(guān)電路包括一只三極管及其基極電阻、一只二極管和一個直流繼電器；其中，基極電阻的一端接三極管的基極，另一端作為該組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端，三極管的發(fā)射極連接到電源負極，其集電極分別連接到二極管的正極和直流繼電器的線圈的一端，二極管的負極與直流繼電器的線圈的另一端都連接到電源正極；直流繼電器的兩對單刀雙擲開關(guān)的六個接線端構(gòu)成了該弱電電子開關(guān)電路的輸出端。本實用新型構(gòu)成了計算機與家用電子電器之間的接口，以串行口的兩根輸出聯(lián)絡(luò)線輸出指令數(shù)據(jù)，而以發(fā)送數(shù)據(jù)線控制指令數(shù)據(jù)的輸出，其優(yōu)點是，一方面，只使用一根輸入聯(lián)絡(luò)線就可以檢測8個開關(guān)量輸出型傳感器的狀態(tài)，另一方面，還采用與預(yù)置的指令數(shù)據(jù)進行比較的方法，擴展可以管理的電子電器到1 組。以下結(jié)合附圖，進一步說明本實用新型。

圖1是本實用新型的電路原理方框圖，其中，Sa, ... , &代表傳感器。圖2是一組電子開關(guān)電路的原理圖。圖3是由4bit 二進制數(shù)據(jù)比較器組成一個Sbit 二進制數(shù)據(jù)比較器的電路原理圖。圖中，001.-128.電子開關(guān)電路，11.、12.電平轉(zhuǎn)換電路， 13. 8bit串入并出移位寄存器，15. 1 個RS觸發(fā)器電路，16. 8bit并入串出移位寄存器， 31.單刀雙擲直流電磁繼電器，32.固態(tài)繼電器SSR，5.穩(wěn)壓電源電路，51.防雷擊和浪涌電路，6. USB接口，7. USB轉(zhuǎn)串行口電路，8. RS232C接口，9. 256個8bit數(shù)據(jù)比較器電路， 91. -93. 4bit 二進制數(shù)據(jù)比較器。
具體實施方式
如圖1所示，Sbit串入并出移位寄存器(13)由74HC164組成，其串行信號輸入端 A與清零端都接電源正極，輸出聯(lián)絡(luò)線RTS、DTR配合74HC164可以傳送出準(zhǔn)確的8位二進制數(shù)據(jù)，其操作要點是在時鐘脈沖信號即RTS的上升沿到來之前，由DTR準(zhǔn)備好需要傳送的一位數(shù)據(jù)Di到74HC164的另一個串行信號輸入端B ；時鐘脈沖信號的上升沿到來，74HC164 的并行輸出端就會發(fā)生移位行動Q0 = Di，QO — Ql — Q2 — . . . — Q6 — Q7 ；每次傳送出數(shù)據(jù)指令之前先輸出不少于8位0來清零74HC164的8位并行數(shù)據(jù)輸出端。256個8bit數(shù)據(jù)比較器電路(9)由256個8bit數(shù)據(jù)比較器組成，而一個8bit 二進制數(shù)據(jù)比較器可以由三塊四位二進制數(shù)據(jù)比較器集成電路(91)、(9 與(9 組成，如圖 3所示。比較器(92)和(91)的一組數(shù)據(jù)輸入端A3A2A1Atl, A3A2A1Aq依次構(gòu)成了該比較器的一組比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Ay比較器(92)和(91)的另一組數(shù)據(jù)輸入端^hB1Btl, B3B2B1Btl依次構(gòu)成了該比較器的另一組比較信號輸入端B7B6B5B4B3B2B1Btl,它們由八個單刀雙擲開關(guān)來預(yù)置指令碼。利用比較器(93)的一組比較信號輸入端^B2B1Btl之最高位&構(gòu)成該rn^it 二進制數(shù)據(jù)比較器的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端@，即如果沅= TXD = U 比較器(93)的輸出信號A = B端總是為低電平。因此，圖1中的下拉電阻R000，...，R255 并非必需的。256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路(9)的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端&由串行口發(fā)送數(shù)據(jù)線T)(D控制，保證了 “串入并行出Sbit指令數(shù)據(jù)”的過程中指令被正確地傳輸給1 個RS觸發(fā)器電路(1 的R、S控制端，其依據(jù)是串行口發(fā)送線平時處于高電平， 異步串行通信的信息格式是“ (1位低電平的)起始位+傳送的字符+奇偶校驗位+ (1、1. 5 或2位高電平的)停止位”。如圖1所示，8bit并入串出移位寄存器(16)由一塊74HC165組成。當(dāng)DTR即 74HC165的并行輸入數(shù)據(jù)移位/裝載控制端SHIFT/LOAD為低電平的時候，74HC165的 8個并行輸入端的數(shù)據(jù)AB⑶EFGH被裝載。當(dāng)RTS即74HC165的時鐘信號輸入端每輸入一個正跳變的脈沖，74HC165中被裝載的8個并行輸入端的數(shù)據(jù)依次發(fā)生一次移位A —B —... —G —H —%。因此，根據(jù)串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性，從RS232C 接口的第八針CTS (或第一針CD、第六針DSR，非第九針RI)就可以中斷響應(yīng)的方式或查詢的方式分析出8路數(shù)字量輸出型傳感器&，...，&的狀態(tài)。圖1中，74HC165的并行輸入端
連接有8個上拉電阻Ra......Rh，以便沒有接入傳感器&，...，&的時候其輸入端也處于穩(wěn)
定的電平狀態(tài)。串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性包括IComEvSend 傳輸寄存器中的字符數(shù)比threshold還少；2ComEv Receive 收到threshold個字符，該事件持續(xù)產(chǎn)生直到用Input屬性從接收寄存器中移除；3ComEvCTS :Clear_to_Send 線的狀態(tài)發(fā)生變化；4ComEvDSR :Data_Set_Ready 線的狀態(tài)從 1 變到 0 ；5ComEvCD :Carrier_Detect 線的狀態(tài)發(fā)生變化； 6ComEvRing 檢測到振鈴信號，但是，不具備串口通信控件的屬性MSComm32. CTSholding/. DSRholding/. DCDholding，無法查詢檢測其電平的高低情況，一些UART (非同步接收-傳輸器)可能不支持此事件；7ComEvE0F 收到數(shù)據(jù)結(jié)尾(ASCII為26)字符。Sbit串入并出移位寄存器(13)與Sbit并入串出移位寄存器(16)共用RTS作為時鐘信號輸入端，共用DTR作為各自的串行信號輸入端B與并行輸入數(shù)據(jù)移位/裝載控制端SHIFT/LOAD的信號。自然地，操作Sbit串入并出移位寄存器(13)的時候會影響Sbit 并入串出移位寄存器(16)的工作狀態(tài)，這時，不去關(guān)心串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性就可以。操作8bit并入串出移位寄存器(16)的時候也會影響Sbit串入并出移位寄存器(13)的工作狀態(tài)，這時，只要串行口數(shù)據(jù)發(fā)送線T)(D不發(fā)送任何數(shù)據(jù)，就可以使得256 個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路(9)的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端&處于高電平無效狀態(tài)，從而256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路(9)的256個比較結(jié)果A = B信號輸出端都處于低電平，不影響1 個RS觸發(fā)器電路(1 的1 對R和S控制端，亦即不影響電子開關(guān)電路 (001)-(128)的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是包括 RS232C接口、USB接口、USB轉(zhuǎn)串行口電路、RS232 TTL / CMOS電平轉(zhuǎn)換電路、8b i t串入并出移位寄存器、256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路、1 個RS觸發(fā)器電路、1 組電子開關(guān)電路、 Sbit并入串出移位寄存器、8對傳感器接口接線端、穩(wěn)壓電源電路、防雷擊和浪涌電路以及電源線及其插頭；其中，USB接口連接到USB轉(zhuǎn)串行口電路的相應(yīng)的信號輸入端，后者的信號輸出端與RS232C接口的相應(yīng)端口線并聯(lián)；RS232C接口的第五針GND連接到電源負極，其第四針DTR、第七針RTS、第三針T)(D分別連接到瓜232 ο 77Ζ/CMOS電平轉(zhuǎn)換電路的一個 RS232C電平信號輸入端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)RTS的TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到Sbit串入并出移位寄存器與Sbit并入串出移位寄存器的時鐘信號輸入端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)DTR的TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到Sbit串入并出移位寄存器的一個串行信號輸入端與8bit并入串出移位寄存器的并行輸入數(shù)據(jù)移位/裝載控制端，該電平轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)T)(D的TTL/CM0S電平信號輸出端連接到256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端& ；串行口的第八針CTS連接到/^232 7TZ/CMOS 電平轉(zhuǎn)換電路的一個RS232C電平信號輸出端，與此相應(yīng)的該電平轉(zhuǎn)換電路的TTL/CM0S電平信號輸入端連接到8bit并入串出移位寄存器的串行信號輸出端；Sbit串入并出移位寄存器的8個信號輸出端^ 與256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的一組比較信號輸入端 A7A6A5A4A3A2A1A0依序并聯(lián)，256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的256個A = B信號輸出端分別連接一個下拉電阻到電源負極，還分別依序連接到1 個RS觸發(fā)器電路的1 對置1端S與復(fù)位端R 個RS觸發(fā)器電路的1 個輸出端Q分別連接到一組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端；穩(wěn)壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪涌電路并聯(lián)，通過電源線及其插頭接到市電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是8bit串入并出移位寄存器由一塊74HC164組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是8bit并入串出移位寄存器由一塊74HC165組成，其片選端接到電源負極，其級聯(lián)進位輸入端DS接到電源正極，其8個并行信號輸入端分別連接一個上拉電阻到電源正極，還分別與電源負極構(gòu)成8對傳感器接口接線端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路由256個Sbit數(shù)據(jù)比較器組成，每個Sbit數(shù)據(jù)比較器有兩組比較信號輸入端即A7A6A5A4A3A2A1Atl和BPel^hhBiB^ ；各個Sbit數(shù)據(jù)比較器的比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl分別依序并聯(lián)，構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的一組比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl;每個Sbit數(shù)據(jù)比較器的另一組比較信號輸入端 B7B6B5B4B3B2B1Btl分別連接到一個單刀雙擲開關(guān)的公共端，于是共有8 X 256個單刀雙擲開關(guān)， 這些單刀雙擲開關(guān)的另兩端分別連接到電源正極與電源負極；各個Sbit數(shù)據(jù)比較器還有一個比較結(jié)果A = B的信號輸出端與一個比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端石云，前者高電平有效，一共構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的256個比較結(jié)果A = B信號輸出端，后者低電平有效，并聯(lián)構(gòu)成256個Sbit數(shù)據(jù)比較器電路的比較結(jié)果A = B信號輸出允許控制端遠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、二極管橋式整流電路、電容濾波電路以及三端穩(wěn)壓集成電路7806組成，7806的兩個輸出端分別構(gòu)成了本裝置的電源正極與電源負極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是防雷擊和浪涌電路由一只熔斷器和一個壓敏電阻串連組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是1 組電子開關(guān)電路包括1 對電子開關(guān)電路，各對電子開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)相同，各自包括1路交流電電子開關(guān)電路和1路弱電電子開關(guān)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是交流電電子開關(guān)電路包括1只NPN三極管、1只PNP三極管、1個基極電阻、 1個基極偏置電阻、1個集電極電阻、1個限流用集電極電阻、一只發(fā)光二極管和一塊固態(tài)繼電器；其中，基極電阻的一端接NPN三極管的基極，另一端作為該組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端，基極偏置電阻并聯(lián)在PNP三極管的發(fā)射結(jié)上，該PNP三極管的發(fā)射極接電源正極，其基極與集電極電阻、發(fā)光二極管以及NPN三極管的集電極串聯(lián)，NPN三極管的發(fā)射極連接到電源負極，PNP三極管的集電極串聯(lián)一個限流用集電極電阻連接到固態(tài)繼電器的控制信號輸入端中的正極，固態(tài)繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態(tài)繼電器的兩個輸出端構(gòu)成該交流電電子開關(guān)電路的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器1 組家電接線座，其特征是弱電電子開關(guān)電路包括一只三極管及其基極電阻、一只二極管和一個直流繼電器；其中，基極電阻的一端接三極管的基極，另一端作為該組電子開關(guān)電路的控制信號輸入端，三極管的發(fā)射極連接到電源負極，其集電極分別連接到二極管的正極和直流繼電器的線圈的一端，二極管的負極與直流繼電器的線圈的另一端都連接到電源正極；直流繼電器的兩對單刀雙擲開關(guān)的六個接線端構(gòu)成了該弱電電子開關(guān)電路的輸出端。
專利摘要串行口聯(lián)絡(luò)線管理核對指令式8路傳感器128組家電接線座是一種計算機與家電的接口裝置，通過串行口的TXD配合兩根聯(lián)絡(luò)線管理128組電子電器，用一根輸入聯(lián)絡(luò)線檢測8路傳感器；包括RS232C接口、USB接口、電平轉(zhuǎn)換電路、8bit串入并出移位寄存器、256個8bit數(shù)據(jù)比較器電路、128個RS觸發(fā)器電路、128組電子開關(guān)電路、8bit并入串出移位寄存器以及穩(wěn)壓電源電路。其中，RTS分別作為上述兩種移位寄存器的時鐘信號，DTR分別作為8bit串入并出移位寄存器的串行輸入信號以及8bit并入串出移位寄存器的數(shù)據(jù)移位/裝載控制信號，TXD作為所述比較器電路的輸出允許控制信號，該比較器電路控制128個RS觸發(fā)器電路及其電子開關(guān)電路；CTS接收8bit并入串出移位寄存器輸出的串行信號。用于現(xiàn)有電器的網(wǎng)絡(luò)化管理。
文檔編號H03K19/0175GK202050397SQ20102069621
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者曾藝 申請人:重慶工商大學(xué)