專利名稱：串行口txd線管理的8組家用電子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，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。
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線管理的8組家用電子電器自動化接 線座，它以計算機為主機，從其RS232C接口的T)(D 口線發送出二進制數據，該數據經過譯碼 生成指令數據，管理8對家用電子或電器，還通過串行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；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、4 位鎖存/4-16線譯碼器、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，電平轉換電路相應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、4位鎖存/4-16線譯碼器的信號鎖存控制端與信號輸出 禁止端，該譯碼器的兩個控制端是并聯在一起的；二進制計數器的四個信號輸出端分別連 接到4位鎖存/4-16線譯碼器的四個信號輸入端，該譯碼器的16個信號輸出端分別連接到 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。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，其預置數使能端LOAD與進位輸入端&都接電 源負極，其計數模式控制端接電源正極。所述4位鎖存/4-16線譯碼器由⑶4514組成。所述數據鎖存電路由8個D觸發器或者RS觸發器組成。本實用新型構成了計算機與家用電子或電器之間的接口，在軟件的管理下，自動 檢測和運行家用電子或電器，可以選用的傳感器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，傳感器與家用電器的組合適應于多種場合；其特點是 利用串行口的輸出聯絡線T)(D配合DTR線發送出正確的二進制數據，使用RTS線保證正確 譯碼并輸出數據指令，控制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。圖2是RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路的原理圖。圖3是計數器、4位鎖存/4-16線譯碼器、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。
5[0021]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. 4位鎖存/4-16線譯碼器， 23.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。
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。串 行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性包括ComEvCTS :Clear_to_knd線的狀態發生變 化；ComEvDSR :Data_Set_Ready 線的狀態從 1 變至丨J O ；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。計算機的RS232C接口的邏輯O對應電平+3V +15V，邏輯1對應電平-3V (-15) V, HCMOS, CMOS電路的工作電壓分別為:2V-6V和3V-15V (4500B) -18V (4000B)。因此，采用 三極管設計了 RS232 — TTL/CM0S電平轉換電路，如圖2所示。參見圖3，二進制計數器由⑶4516或其它二進制計數器組成，處于計數狀態， 預置數無效。如果RS232C接口(8)的輸出口線DTR=“1”，經過RS232 —TTL/CM0S電平轉 換電路以后變成TTL/CM0S高電平“1”，使得CD4516的復位端有效Q3Q2Q1Q0 = 0000。通 過串行口的T)(D 口線可以使得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”。例如=MSComml. Settings = " 9600,η, 8,1"為其默認參數值， 意思是“所使用的通信端口以每秒9600BU的速度傳輸，不做奇偶校驗，每個數據單元是8 個Bit，而停止位是1個Bit”。使用控件MSComm32. OCX的Output屬性將字符串寫入輸出 寄存器中，就可以傳輸出一個字符串。例如MSComml. Output = 〃 ABCDE"，此即將ABCDE 五個字符通過RS232C接口依序傳送出去。字母“B”其ASCII碼為“42H = 0100 0010B”，每
次傳送“B”，串行口線T)(D發出的波形是 四「，會產生3個上升沿正跳變脈沖；而 傳送字母“A” = "4IH = 0100 000IB", TXD發出的波形是11110010000011~，只產生2個上升 沿正跳變脈沖。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”，CD4516的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，如此，⑶4516的輸出端出現了四位二進制數的各種 情況。4位鎖存/4-16線譯碼器0 由⑶4514組成，當其信號鎖存控制端STROBE從高 電平跳變到低電平的時候，其四個輸入端的信號DCBA被鎖存進入其中的鎖存器，當其信號 輸出禁止端INHIBIT處于高電平的時候，它的16個信號輸出端全部處于低電平“0”，而當 INHIBIT處于低電平的時候，被鎖存了的四個信號才會被譯碼輸出對應的16個信號輸出 端之一為高電平。因此，控制端STROBE和INHIBIT可以由串行口的輸出聯絡線RTS控制 平時，RTS = 1，二進制計數器的四個信號輸出端上出現了正確的二進制數據指令以后，使得RTS = 1 — 0 — 1即可保證輸出正確的指令數據，從而控制數據鎖存電路03)以 及其后的8組電子開關電路(01)-(08)發生相應的動作。
權利要求1.串行口T)(D線管理的8組家用電子電器自動化接線座，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、4位鎖存/4-16線譯碼器、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，電平轉換電路 相應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、4位鎖存 /4-16線譯碼器的信號鎖存控制端與信號輸出禁止端，該譯碼器的兩個控制端是并聯在一 起的；二進制計數器的四個信號輸出端分別連接到4位鎖存/4-16線譯碼器的四個信號輸 入端，該譯碼器的16個信號輸出端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線管理的8組家用電子電器自動化接線座，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線管理的8組家用電子電器自動化接線座，其特 征是，所述4位鎖存/4-16線譯碼器由⑶4514組成。
4.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理的8組家用電子電器自動化接線座，其特 征是，所述數據鎖存電路由8個D觸發器或者RS觸發器組成。
5.根據權利要求1所述的串行口T)(D線管理的8組家用電子電器自動化接線座，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線管理的8組家用電子電器自動化接線座，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線管理的8組家用電子電器自動化接線座，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。
專利摘要串行口TXD線管理的8組家用電子電器自動化接線座，屬于計算機與家電的接口裝置，從計算機RS232C接口的TXD線送出二進制數據，該數據經過譯碼生成指令，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、4位鎖存/4-16線譯碼器、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、譯碼器的信號鎖存控制端與信號輸出禁止端，后述兩者并聯；計數器的信號輸出到譯碼器，譯碼器的16個輸出信號送到數據鎖存電路。用于家用電器自動化。
文檔編號H03K19/0175GK201878127SQ20102055677
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