專利名稱：串行口txd線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于應用電子技術領域，特別是涉及一種計算機與家用電子電器的接
口裝置。
背景技術：
2010年9月中旬提交國家知識產權局專利局審查的實用新型專利“串行口發送數 據線管理的家用電子電器自動化接線座”以計算機為主機，在其RS232C接口的兩根輸出聯 絡線的配合下，從串行口的T)(D 口線發送出串行數據，該數據經過十進制計數器CD4017轉 換成并行數據指令，管理4對家用電子和電器，還通過RS232C接口的四根輸入聯絡線檢測 3個開關量輸出型傳感器的狀態以及1個傳感器的狀態的變化。而最近提交審查的實用新 型專利“串行口 T)(D線管理的8組家用電子電器自動化接線座”卻把T)(D 口線發送出的串 行數據經過二進制計數器與4-16譯碼器轉換成并行數據指令，管理8對電子和電器。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種串行口 T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動 化接線座，它以計算機為主機，從其RS232C接口的T)(D 口線發送出指令數據，通過比較器核 對指令數據，管理8組家用電子電器，還通過串行口的四根輸出聯絡線檢測3個開關量輸出 型傳感器的狀態以及1個傳感器的狀態的變化；包括9針RS232C接口、USB接口、USB轉串 行口電路、4對傳感器接口接線端、RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路、二進制計數器、16塊4 位比較器、數據輸出使能電路、數據鎖存電路、8組電子開關電路、穩壓電源電路、防雷擊和 浪涌電路以及市電電源線及其插頭。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是USB接口連接到USB轉串行口電路的相應的信號輸入端，后者的信號輸出端與 RS232C接口的相應端口線并聯；RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針 RI分別連接一個上拉電阻到電源正極，這四針與電源負極分別構成了 4對傳感器接口接線 端；RS232C接口的第三針T)(D、第四針DTR、第七針RTS分別連接到RS232 — TTL/CM0S電平 轉換電路的三個信號輸入端，相應的電平轉換電路的三個信號輸出端分別連接到二進制計 數器的時鐘信號輸入端及其清零端、數據輸出使能電路的輸出使能端；二進制計數器的四 個信號輸出端分別連接到16塊4位比較器各自的1組比較信號輸入端A3A2A1A0，16塊4 位比較器各自的輸出端A = B分別連接到數據輸出使能電路的16個信號輸入端，數據輸出 使能電路的16個信號輸出端各自連接一個下拉電阻到電源負極，還分別連接到數據鎖存 電路的8對置1端S與復位端R，數據鎖存電路的8個信號輸出端分別連接到1組電子開關 電路的控制信號輸入端；穩壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪涌電路并聯，通過市電 電源線及其插頭接到市電，穩壓電源電路的輸出負極與RS232C接口的第五針GND相連。所述穩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 穩壓集成電路7815組成，7815的兩個輸出端分別構成了本裝置的電源正極與電源負極。[0007]所述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。所述RS232 —TTL/CM0S電平轉換電路分成三路，各自的結構相同，包括一只三極 管、一個基極電阻、一個集電極電阻、一只施密特反相器以及工作狀態指示燈電路；其中，基 極電阻的一端作為該路電平轉換電路的信號輸入端，另一端連接到三極管的基極，電源正 極與集電極電阻、三極管的集電極、發射極以及電源負極組成串聯電路，三極管的集電極還 連接到施密特反相器的輸入端，施密特反相器的輸出端作為該路電平轉換電路的信號輸出 端；工作狀態指示燈電路包括一個限流電阻與一個發光二極管，施密特反相器的輸出端、限 流電阻、發光二極管以及電源正極組成串聯電路。所述8組電子開關電路的結構相同，各自包括1路固態繼電器電子開關電路和1 路直流繼電器電子開關電路。所述固態繼電器電子開關電路包括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和一塊固態繼電器；其中，基 極電阻的一端接NPN三極管的基極，另一端作為該電子開關電路的控制信號輸入端，基極 偏置電阻并聯在PNP三極管的發射結上，該PNP三極管的發射極接電源正極，其基極串聯一 個集電極電阻連接到NPN三極管的集電極，NPN三極管的發射極連接到電源負極，PNP三極 管的集電極串聯一個限流用集電極電阻連接到固態繼電器的控制信號輸入端中的正極，固 態繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態繼電器的兩個輸出端構成該固 態繼電器電子開關電路的輸出端。所述直流繼電器電子開關電路包括一只三極管及其基極電阻、一只二極管、一只 發光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，另一端作為該電子 開關電路的控制信號輸入端，三極管的發射極連接到電源負極，其集電極連接到發光二極 管的負極，發光二極管的正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 關的六個接線端構成了該直流繼電器電子開關電路的輸出端。所述二進制計數器由⑶4516組成，其預置數據裝載控制端與進位信號輸入端都 接電源負極，計數模式控制端接電源正極。所述16塊4位比較器由16塊⑶4585組成，它們各自的另一組比較信號輸入端 B3B2B1B0的電平由開關設置，它們的級聯信號輸入端(A > B) in, (A < B) in都接到電源負 極，(A = B) in都接到電源正極。所述數據輸出使能電路由三塊非反相三態緩沖器⑶4503并列組成。所述數據鎖存電路由8個RS觸發器或D觸發器并列組成。本實用新型構成了計算機與家用電子或電器之間的接口，在計算機軟件的管理 下，自動檢測和運行所連接的家用電子或電器，傳感器與家用電器的組合適應于多種場合； 其特點是利用T)(D線配合DTR線發送出正確的二進制數據，用比較器與各組電子開關電路 所對應的預置的操作碼作比較，用RTS保證正確的比較結果傳送給8組電子開關電路。
以下結合附圖，進一步說明本實用新型。
圖1是傳感器接口電路與穩壓電源電路的方框圖。[0019]圖2是RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路的原理圖。圖3是二進制計數器、16塊4位比較器、數據輸出使能電路、數據鎖存電路、8組電 子開關電路的原理圖。圖4是一組電子開關電路的原理圖。圖中，01.-08.電子開關電路，5.穩壓電源電路，51.防雷擊和浪涌電路，6. USB接 口，7. USB轉串行口電路，8. RS232C接口，21. 二進制計數器，22. 16塊4位比較器，23.數 據輸出使能電路，24.數據鎖存電路，31.單刀雙擲直流電磁繼電器，32.固態繼電器SSR， 2201. -2216. 4 位比較器。
具體實施方式
傳感器的接口電路如圖1所示，其中，用Rsl，Rs2, Rs3, Rs4表示4個傳感器。通 過串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性來檢測傳感器感應事件所輸出的信號，適應多 類傳感器工作，包括輸出信號為開關量型、+3V +15V的電平型或脈沖信號型或電阻跳變 型的傳感器。串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性包括ComEvCTS :Clear_to_Send線 的狀態發生變化；ComEvDSR :Data_Set_Ready 線的狀態從 1 變到 0 ；ComEvCD :Carrier_ Detect線的狀態發生變化；ComEvRing 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。參見圖3，二進制計數器由⑶4516或其它的二進制計數電路組成，由RS232C 接口(8)的輸出口線DTR=“1”使得其復位端有效Q3Q2Q1Q0 = 0000。通過串行口數據發 送口線T)(D使得CD4516的輸出端出現所需要的狀態，其技術如下串行口發送線平時處于高電平。串行通信控件MSComm32. OCX Wkttings屬性確 定異步串行通信的信息格式“(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”。使用控件MSComm32. OCX的Output屬性將字符串寫入輸出寄 存器中，就可以傳輸出該字符串。例如MSComml. Output = 〃 ABCDE"，此即將ABCDE五個 字符依序從串行端口傳送出去。字母“B”的ASCII碼為“42H = 0100 0010B”，每次傳送， TXD發出的波形是=11110010000101"，會產生3個上升沿正跳變脈沖；而傳送字母“A” = "41H =OiOO 000IB", TXD發出的波形是:ΠΠοο οοοοοΠ—，只產生2個上升沿正跳變脈沖。如此， 先設置⑶4516的輸出端為清零狀態Q3Q2Q1Q0 = 0000，再連續傳送若干個字母“B”，導致 CD4516 的四位輸出端依次發生的情況是:3、6、9、12、15、18 = 16+2,21 = 16+5,24 = 16+8、 27 = 16+11,30 = 16+14,33 = 32+1,36 = 32+4,39 = 32+7,42 = 32+10,45 = 32+13,48 = 48+0，以后又開始新的一輪循環。由此可見，CD4516的四位輸出端出現了四位二進制數的 各種情況。計數器的一些中間計數結果會使得16塊4位比較器0201)42216)產生錯 誤的指令數據，但是，只有當計數器產生正確的數據以后才發生有效的RTS信號電平 “0”，使得數據輸出使能電路03)這時才放行16塊4位比較器02)的比較結果。數據輸出 使能電路03)采用CMOS電路而非74HC373J44，使得電源電壓可以高至15V，因為HCM0S， CMOS電路的工作電壓分別為2V-6V和3V-15VG500B)-18V(4000B)；為了避免其輸出端的高阻態所帶來的電磁感應干擾，它的16個輸出端分別連接了一個下拉電阻到電源負極。
權利要求1.串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座，其特征是，包括9針 RS232C接口、USB接口、USB轉串行口電路、4對傳感器接口接線端、RS232 — TTL/CM0S電平 轉換電路、二進制計數器、16塊4位比較器、數據輸出使能電路、數據鎖存電路、8組電子開 關電路、穩壓電源電路、防雷擊和浪涌電路以及市電電源線及其插頭；其中，USB接口連接 到USB轉串行口電路的相應的信號輸入端，后者的信號輸出端與RS232C接口的相應端口線 并聯；RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針RI分別連接一個上拉電 阻到電源正極，這四針與電源負極分別構成了 4對傳感器接口接線端；RS232C接口的第三 針T)(D、第四針DTR、第七針RTS分別連接到RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路的三個信號輸 入端，相應的電平轉換電路的三個信號輸出端分別連接到二進制計數器的時鐘信號輸入端 及其清零端、數據輸出使能電路的輸出使能端；二進制計數器的四個信號輸出端分別連接 到16塊4位比較器各自的1組比較信號輸入端A3A2A1A0，16塊4位比較器各自的輸出端 A = B分別連接到數據輸出使能電路的16個信號輸入端，數據輸出使能電路的16個信號 輸出端各自連接一個下拉電阻到電源負極，還分別連接到數據鎖存電路的8對置1端S與 復位端R，數據鎖存電路的8個信號輸出端分別連接到1組電子開關電路的控制信號輸入 端；穩壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪涌電路并聯，通過市電電源線及其插頭接到 市電，穩壓電源電路的輸出負極與RS232C接口的第五針GND相連。
2.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路分成三路，各自的結構相同，包括一只三 極管、一個基極電阻、一個集電極電阻、一只施密特反相器以及工作狀態指示燈電路；其中， 基極電阻的一端作為該路電平轉換電路的信號輸入端，另一端連接到三極管的基極，電源 正極與集電極電阻、三極管的集電極、發射極以及電源負極組成串聯電路，三極管的集電極 還連接到施密特反相器的輸入端，施密特反相器的輸出端作為該路電平轉換電路的信號輸 出端；工作狀態指示燈電路包括一個限流電阻與一個發光二極管，施密特反相器的輸出端、 限流電阻、發光二極管以及電源正極組成串聯電路。
3.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述16塊4位比較器各自的另一組比較信號輸入端B3B2B1B0的電平由開關設 置，它們的級聯信號輸入端(A > B) in, (A < B) in都接到電源負極，(A = B) in都接到電源 正極。
4.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述數據輸出使能電路由三塊非反相三態緩沖器CD4503并列組成。
5.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述8組電子開關電路的結構相同，各自包括1路固態繼電器電子開關電路和1 路直流繼電器電子開關電路。
6.根據權利要求5所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述固態繼電器電子開關電路包括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和一塊固態繼電器；其中， 基極電阻的一端接NPN三極管的基極，另一端作為該電子開關電路的控制信號輸入端，基 極偏置電阻并聯在PNP三極管的發射結上，該PNP三極管的發射極接電源正極，其基極串聯 一個集電極電阻連接到NPN三極管的集電極，NPN三極管的發射極連接到電源負極，PNP三極管的集電極串聯一個限流用集電極電阻連接到固態繼電器的控制信號輸入端中的正極， 固態繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態繼電器的兩個輸出端構成該 固態繼電器電子開關電路的輸出端。
7.根據權利要求5所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述直流繼電器電子開關電路包括一只三極管及其基極電阻、一只二極管、一 只發光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，另一端作為該電 子開關電路的控制信號輸入端，三極管的發射極連接到電源負極，其集電極連接到發光二 極管的負極，發光二極管的正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 開關的六個接線端構成了該直流繼電器電子開關電路的輸出端。
8.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座， 其特征是，所述數據鎖存電路由8個RS觸發器或D觸發器并列組成。
專利摘要串行口TXD線管理核對指令式8組家用電器自動化接線座，屬于計算機與家電的接口裝置，從串行口的TXD線發送出二進制數據，用比較器核對指令數據，管理8組家用電子電器，還通過串行口的輸入聯絡線檢測3個傳感器的狀態以及1個傳感器狀態的變化；包括RS232C接口、USB接口、USB轉串行口電路、4對傳感器接口接線端、RS232→TTL/CMOS電平轉換電路、二進制計數器、16塊4位比較器、數據輸出使能電路、數據鎖存電路、8組電子開關電路、穩壓電源電路以及防雷擊和浪涌電路。其中，信號TXD、DTR、RTS分別送往計數器的時鐘輸入端及其清零端、數據輸出使能電路的使能端；4位比較器的一組輸入信號來自計數器，另一組預置，其比較結果控制電子開關電路。用于家用電器自動化。
文檔編號H03K19/0175GK201878126SQ201020556709
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者曾湘, 曾藝 申請人:重慶工商大學