專利名稱：串行口查詢管理的8路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和電器的接口裝置。
背景技術：
實用新型“串行口查詢管理的家用電子電器自動化接線座”(專利號ZL 2010 2 0531787. 1)使用一個四位二進制計數器把計算機串行口的發送數據線T)(D傳送出的串行數據指令(譯碼)轉換成并行的四位二進制數指令，然后，再把這四位二進制數從計算機串行口的四根輸入聯絡線回傳至計算機，經過計算機檢驗、校正無誤以后才允許這四位二進制數通過后續的3-8譯碼電路控制四路電子開關即四組電子和電器的啟或停。此外，該裝置外部可配合四個傳感器，傳感器的狀態也是從計算機串行口的四根輸入聯絡線傳輸進計算機的。此即所謂通過串行口查詢式管理電子電器的方法。實際上，串行通信控件 MSComm32. OCX的事件屬性包括ComEvRing，即能夠檢測串行口的四根輸入聯絡線之一 RI (振鈴檢測)口線上的振鈴信號，但非其狀態變化，而且，串口通信控件不具有查詢RI 口線其電平高、低狀況的屬性。因此，上述實用新型專利只校驗了所述四位二進制數指令中的三位，舍棄了其中的一位，實施3-8譯碼，管理四路電子(開關)與插座(即電器)的得電與斷電； 對于傳感器，也只能檢測其相應的輸出是否產生了振鈴式信號。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，它構成家用電子電器與計算機的串行口之間的接口裝置。本裝置接收計算機串行口的發送數據線T)(D傳輸出的串行數據指令，將其轉換成四位二進制數據，再把該四位二進制數據分兩次由串行口的三根輸入聯絡線回傳入計算機，經過計算機檢驗、校正無誤以后， 獲得許可信號以4-16譯碼的方式輸出該指令給8路電子開關電路，管理8對家用電子或電器的啟動或停止；此外，本裝置還可以外接4個傳感器，允許計算機通過串行口的三根輸入聯絡線檢測四個傳感器的狀態；上述“檢驗暨校正四位數據指令、4-16譯碼輸出、檢測傳感器狀態”這三種動作由計算機通過串行口的兩根輸出聯絡線進行指揮。本實用新型包括9針RS232C接口、RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路、兩組4bit 三態門電路、兩路三態門電路、4對傳感器接口接線端、2-4譯碼電路、二進制計數器、4-16 譯碼電路、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RS232C接口的第四針DTR、第七針RTS、第三針T)(D分別連接到RS232<->TTL/CM0S 電平轉換電路的一個RS232C電平信號輸入端，該電平轉換電路相應的三個TTL/CM0S電平信號輸出端分別與2-4譯碼電路的兩個信號輸入端以及二進制計數器的時鐘信號輸入端相連接；一組4bit三態門電路的四個信號輸出端與另一組4bit三態門電路的四個信號輸出端一一對應相連，構成四個共同的信號輸出端，每個共同的信號輸出端經過一個上拉電阻連接到電源正極，每個共同的信號輸出端還連接到RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路的一個TTL/CM0S電平信號輸入端，該電平轉換電路相應的四個RS232C電平信號輸出端分別連接到RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針RI ；兩組4bit三態門電路由一塊74HC244或一塊74HC273組成，一組4bit三態門電路的四個信號輸入端分別連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端Q3Q2Q1Q0，另一組4bit三態門電路的四個信號輸入端分別與電源負極構成了 4對傳感器接口接線端；兩路三態門電路由兩個三態緩沖器組成，它倆的輸出使能端并聯，其輸入端分別連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之最高位Q3以及對應第九針RI的1對傳感器接口接線端之非電源負極端，它倆的輸出端分別與對應RS232C接口的第九針RI以及第八針CTS的RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路的兩個TTL/CM0S電平信號輸入端相連接；2-4譯碼電路由一塊74HC139組成，其低電平有效的使能端接電源負極，它的四個譯碼信號輸出端之/Υ0、/Υ1、Λ3與/Υ2分別連接到兩組 4bit三態門電路、數據輸出使能電路以及兩路三態門電路并聯起來了的輸出使能端；二進制計數器由CD4516組成，其復位端、預置數使能端、進位輸入端都接電源負極，計數模式端接電源正極，其四個計數信號輸出端分別連接到4-16譯碼電路的四個信號輸入端；4-16譯碼電路的16個信號輸出端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個信號輸出端分別經過一個下拉電阻連接到電源負極，并分別連接到數據鎖存電路的8對置1端S與復位端R ；數據鎖存電路由兩塊RS觸發器電路⑶4043并列組成， 它倆各自有四對R、S輸入控制端以及四個輸出端Q，一共構成數據鎖存電路的8個輸出端 Q，分別連接到一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7806組成，7806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電平轉換電路由兩塊MAX232結合四只電解電容組成。所述8組電子開關電路的結構相同，各自包括1路交流電電子開關電路和1路弱電電子開關電路。所述交流電電子開關電路包括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，另一端作為該路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路交流電電子開關電路的輸出端。所述弱電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，另一端連接到該路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路弱電電子開關電路的輸出端。4-16譯碼電路由兩塊3-8譯碼電路74HC138組成，它倆的使能端/El都連接到2_4 譯碼電路的譯碼輸出端/Y3，它倆的三個譯碼信號輸入端都連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之低三位Q2Q1Q0，它倆各自有8個譯碼信號輸出端，共構成4-16譯碼電路的 16個譯碼信號輸出端，一塊74HC138的使能端/E2與另一塊的使能端E3都連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之最高位Q3，前者的使能端E3與后者的使能端/E2分別接電源的正極與負極。本實用新型構成了計算機串行口與家用電子或電器之間的接口。它秉承了實用新型“串行口查詢管理的家用電子電器自動化接線座”(專利號ZL 2010 2 0531787. 1)的基本技術，在計算機軟件的管理下，借助串行口線DTR與RTS的狀態組合，有序地選通兩組 4bit三態門電路以及數據輸出使能電路，“檢測四個傳感器、檢驗并校正串行數據指令、譯碼輸出指令數據”。本實用新型的優點是增加了兩路三態門電路，利用2-4譯碼電路輸出的閑余的片選信號Λ2，使得計算機可以通過串行口檢測四個傳感器的狀態，由輸入聯絡線 CD或CTS查詢四位二進制計數器的四位計數結果之最高位Q3，經過校正指令數據，再采用 4-16譯碼電路，使得受控制的電子開關電路組數由4組增加到8組。
以下結合附圖，進一步說明本實用新型。
圖1是本實用新型的電路原理圖之一，包括RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路、兩組4bit三態門電路、傳感器接口電路、兩路三態門電路、2-4譯碼電路與穩壓電源電路。圖2是本實用新型的電路原理圖之二，包括二進制計數器、4-16譯碼電路、數據輸出使能電路與數據鎖存電路以及8組電子開關電路。圖3是本實用新型的電路原理圖之三4-16譯碼電路。圖4是本實用新型的電路原理圖之四一組電子開關電路。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，8. RS232C 接口，11. - 12. RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路，13.兩組4bit三態門電路，14. 2_4譯碼電路，21. 二進制計數器，22. 4-16譯碼電路，23.數據輸出使能電路，24.數據鎖存電路，31.直流電磁繼電器，32.固態繼電器SSR。
具體實施方式
圖1反映了計算機通過串行口查詢本裝置所配合的四個傳感器(即RSI、RS2、RS3 與RS4)以及二進制計數器(21)的四位計數結果的信息流程。其中，二進制計數器(21)的計數結果的最高位Q3以及對應RS232C接口第九針RI的傳感器RSl通過圖1上方的兩路三態門電路送往串行口的⑶與CTS 口線，由片選線/Y2操作，二進制計數器(21)的計數結果的低三位Q2Q1Q0由片選線/Yl來選通一組4bit三態門電路(13)送往串行口的DSR、⑶ 與CTS 口線。如此，避免了串行口輸入口線RI，計算機可以查詢二進制計數器(21)的四位計數狀態以及四個傳感器的狀態，便于通過串行口的發送數據線T)(D再傳輸出適當個數的字母“B”，達到校正指令數據的目的。圖1中，串行口僅有兩根輸出聯絡線，只能控制兩件事情，為了擴展其選通能力， 設計了 2-4譯碼電路(14)，使之可以管理四件事情，其中，2-4譯碼電路(14)的四個譯碼信號輸出端之/Υ0、/Υ1、Λ3分別用于選通兩組4bit三態門電路電路(13)與數據輸出使能電路(23)。如圖1所示，平時，DTR/RTS=00, /YO=O，四個傳感器RS1、RS2、RS3與RS4的輸出信號通過一組4bit三態門電路(13)輸入到RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針 CTS與第九針RI，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，適應開關量輸出型、+3V- +6V的電平輸出型、脈沖信號輸出型或電阻跳變型傳感
ο涉及到的串行通信控件MSComm32. OCX的事件屬性包括1 ComEvSend 傳輸寄存器中的字符數比threshold還少；2 ComEvReceive 收到threshold個字符，該事件持續產生直到用Input屬性從接收寄存器中移除；3 ComEvCTS :Clear_to_Send 線的狀態發生變化；4 ComEvDSR :Data_Set_Ready 線的狀態從 1 變到 O ；5 ComEvCD :Carrier_Detect 線的狀態發生變化；6 ComEvRing 檢測到振鈴信號，但是，不具備串口通信控件的屬性(例如 MSComm32. CTSholding、MSComm32. DSRholding 與 MSComm32. 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；因此，檢測與此相接的傳感器有些特殊；7 ComEvEOF 收到數據結尾字符(ASCII碼為沈)。圖2反映了串行數據指令“串轉并、譯碼、輸出”的流程。在檢驗、校正串行數據指令的過程當中，二進制計數器(21)會產生一些隨機計數狀態，這些隨機的計數狀態不得經過4-16譯碼電路(22)施加到數據鎖存電路(24)的16個輸入控制端上，否則會引起電子開關電路(01)- (08)的錯誤動作。為此，設計了數據輸出使能電路(23)，由2-4譯碼電路(22)的四個譯碼信號輸出端之Λ3在二進制計數器(21)輸出的指令數據得到校正以后來選通，把正確的指令數據傳遞給數據鎖存電路(24)的16個輸入控制端。圖2中的數據輸出使能電路(23)由兩塊八D鎖存器 74HC273或74HC373并列組成，也可以由兩塊三態緩沖器電路例如 74ΛΓ244并列組成，它倆的輸出使能端都由Λ3控制，不由/Yl或/Y2控制，因為，若其它電路由/Y3控制的時候，從DTR/RTS = 00 -> 01 -> 11需要經歷一個中間狀態，其歷時雖然僅為計算機執行一條相關指令所需的若干微秒，但畢竟會影響到數據輸出使能電路(23) 的動作，從而會帶來電子開關電路(01)- (08)的錯誤動作。如圖2所示，當數據輸出使能電路(23)的輸出使能端51無效的時候，其16個輸
出端呈現高阻狀態，數據鎖存電路(24)的8對R、S控制端分別被各自的下拉電阻引導到電源負極，不影響數據鎖存電路(24)的工作狀態。數據鎖存電路(24)由兩塊RS觸發器例如 ⑶4043并列組成，也可以16個D觸發器并列組成。[0036]圖2中的4-16譯碼電路(22)由兩塊3-8譯碼電路組成，具體電路如圖3所示。圖 3中，兩塊74HC138的使能端/El都連接到片選信號/Y3，在校正串行數據指令以后才允許 4-16譯碼電路(22)投入工作，實現了圖2中數據輸出使能電路(23)之管制數據輸出的功能，因此，單獨的數據輸出使能電路(23)是可以省去的。下面說明用串行口的T)(D 口線操作一個二進制計數器(21)，能使其四位計數輸出端出現0到15共16種完全的計數狀態。串行口發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”，通過修改串行通信控件 MSComm32. OCX 的 kttings 屬性來實現，例如命令 MSComml. Settings=" 9600, η, 8，1”， 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”。當程序需要傳輸出一個字符串的時候，使用控件MSComm32. OCX的OutPut屬性將字符串寫入輸出寄存器中，例如MSComml. OutPut=”ABCDE”，此即將 AB⑶E五個字符通過RS232C接口依序傳送出去。假設傳送字母“B”，其ASCII碼為“42H =
0100 0010B”，串行口線T)(D發出的波形是ΟΟ ΟΟΟΟ ΟΓ，會產生3個上升沿正跳變脈沖；而傳送字母“A” = "4IH = 0100 000IB",串行口線T)(D發出的波形是 Ι ΟΟ ΟΟΟΟΟ Γ ,
只產生2個上升沿正跳變脈沖。如圖2所示，二進制計數器(21)的時鐘脈沖信號輸入端是正跳邊有效。假設二進制計數器(21)的輸出端的狀態為Q3Q2Q1Q0 = 0000。現在連續傳送若干個字母“B”，二進制計數器(21)的輸出端依次發生的計數結果是0011=3，0110=6，1001=9，1100=12，1111=15， 10010=18，10101=21，11000=24，11011=27，11110=30，100001=33，100100=36，100111=39， 101010=42，101101=45，110000=48,110011=51，等等。從上述二進制計數結果可以看到，所關心的低四位依次出現了 Q3Q2Q1Q0 = 3，6，9，12，15，2，5，8，11，14，1，4，7，10，13，0，3，其中，除了最后的十進制數“3”與第一個十進制數出現重復以外，前面的16個十進制數0， 1，…，15是四位二進制計數器完全的16個計數狀態。以此二進制計數結果配合后面的 4-16譯碼電路(22)，可以控制八組電子開關的啟動與停止。
權利要求1.串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，包括9針RS232C接口、RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路、兩組4bit三態門電路、兩路三態門電路、4對傳感器接口接線端、2-4譯碼電路、二進制計數器、4-16譯碼電路、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，RS232C接口的第四針DTR、第七針RTS、第三針TXD分別連接到RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路的一個RS232C 電平信號輸入端，該電平轉換電路相應的三個TTL/CM0S電平信號輸出端分別與2-4譯碼電路的兩個信號輸入端以及二進制計數器的時鐘信號輸入端相連接；一組4bit三態門電路的四個信號輸出端與另一組4bit三態門電路的四個信號輸出端一一對應相連，構成四個共同的信號輸出端，每個共同的信號輸出端經過一個上拉電阻連接到電源正極，每個共同的信號輸出端還連接到RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路的一個TTL/CM0S電平信號輸入端，該電平轉換電路相應的四個RS232C電平信號輸出端分別連接到RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針RI ；兩組4bit三態門電路由一塊74HC244或一塊 74HC273組成，一組4bit三態門電路的四個信號輸入端分別連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端Q3Q2Q1Q0，另一組4bit三態門電路的四個信號輸入端分別與電源負極構成了 4對傳感器接口接線端；兩路三態門電路由兩個三態緩沖器組成，它倆的輸出使能端并聯，其輸入端分別連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之最高位Q3以及對應第九針RI的1對傳感器接口接線端之非電源負極端，它倆的輸出端分別與對應RS232C接口的第九針RI以及第八針CTS的RS232<->TTL/CM0S電平轉換電路的兩個TTL/CM0S電平信號輸入端相連接；2-4譯碼電路的四個譯碼信號輸出端之/Y0、/YU /Y3與/Y2分別連接到兩組4bit三態門電路、4-16譯碼電路以及兩路三態門電路并聯起來了的輸出使能端；二進制計數器其四個計數信號輸出端分別連接到4-16譯碼電路的四個信號輸入端；4-16譯碼電路的16個信號輸出端分別經過一個下拉電阻連接到電源負極，并分別連接到數據鎖存電路的8對置1端S與復位端R ；數據鎖存電路由兩塊RS觸發器電路⑶4043并列組成，它倆各自有四對R、S輸入控制端以及四個輸出端Q，一共構成數據鎖存電路的8個輸出端Q，分別連接到一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所述的串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，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組成，三端穩壓集成電路的兩個輸出端分別構成了本裝置的電源正極與電源負極。
3.根據權利要求1所述的串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，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。
4.根據權利要求1所述的串行口查詢管理的8路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路交流電電子開關電路和1路弱電電子開關電路。
5.根據權利要求4所述的串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，所述交流電電子開關電路包括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，另一端作為該路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路交流電電子開關電路的輸出端。
6.根據權利要求4所述的串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，所述弱電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，另一端連接到該路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路弱電電子開關電路的輸出端。
7.根據權利要求1所述的串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座，其特征是，4-16譯碼電路由兩塊3-8譯碼電路74HC138組成，它倆的使能端/El都連接到2_4譯碼電路的譯碼輸出端/Y3，它倆的三個譯碼信號輸入端都連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之低三位Q2Q1Q0，它倆各自有8個譯碼信號輸出端，共構成4-16譯碼電路的16 個譯碼信號輸出端，一塊74HC138的使能端/E2與另一塊的使能端E3都連接到二進制計數器的四個計數信號輸出端之最高位Q3，前者的使能端E3與后者的使能端/E2分別接電源的正極與負極。
專利摘要串行口查詢管理的8路家用電子電器自動化接線座屬于計算機串行口與家用電子電器之間的接口裝置。它接收TXD口線傳輸出的串行數據指令，將其轉換成四位二進制數據，再分兩次由輸入聯絡線DSR、CTS與CD回送計算機檢驗、校正，然后經4-16譯碼輸出該指令給8路電子開關電路，還允許計算機通過輸入聯絡線DSR、CTS與CD檢測四個傳感器的狀態；上述“校正指令、4-16譯碼輸出、檢測狀態”三種動作由輸出聯絡線DTR與RTS聯合指揮。本裝置包括RS232C接口、RS232<->TTL/CMOS電平轉換電路、兩組4bit三態門電路、兩路三態門電路、4對傳感器接口接線端、2-4譯碼電路、二進制計數器、4-16譯碼電路、數據鎖存電路以及8組電子開關電路。用于自動化運行8對家用電子與電器。
文檔編號H03K19/0175GK202206364SQ201120229838
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者徐其明, 曾藝, 杜娟 申請人:向嬌