专利名称：串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座的制作方法
技术领域：
本实用新型属于应用电子技术领域，特别是涉及一种实现家用电器自动化的计算 机与家用电子和电器的接口装置。
背景技术：
计算机串行口与外部的通信属于全双工方式，即其接收数据线R)(D接收外部设备 传输过来的数据，所述传送和接收数据的过程往往依靠四根输出联络线和两根输入联络线 作为通信状态的呼叫与应答信号。2010年9月中旬提交国家知识产权局专利局审查的“串行口发送数据线管理的家 用电子电器自动化接线座”、“串行口查询管理的家用电子电器自动化接线座”等实用新型 以串行口的发送数据线T)(D传输出管理电器的指令数据，而实用新型“串行口联络线输出 数据管理的家用电子电器自动化接线座”却通过RS232C接口的两根输出联络线配合串入并 出移位寄存器传输出8位管理电器的指令数据，再以串行口的发送数据线T)(D控制指令数 据的输出与否。但是，这些实用新型都是通过RS232C接口的四根输入联络线配合上拉电阻 的形式输入外部信息，因此，都只能检测3个开关量输出型传感器的输出状态以及一个开 关量输出型传感器的输出状态的变化。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接 线座，它以计算机为主机，检测8个数字量输出型传感器的输出状态，通过串行口的两根输 出联络线传送二进制数据指令，而以其发送数据线T)(D控制指令数据的输出，以运行4组家 用电子或电器；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、似232 ο m/CMO 电平 转换电路、8bit串入并出移位寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电子开关电 路、Sbit并入串出移位寄存器、8对传感器接口接线端、稳压电源电路、防雷击和浪涌电路 以及市电电源线及其插头。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是USB接口连接到USB转串行口电路的相应的信号输入端，后者的信号输出端与 RS232C接口的相应端口线并联；RS232C接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针T)(D分别连 接到Λ5232 7TZ/CM对电平转换电路的三个RS232C电平信号输入端，该电平转换电路 对应RTS的TTL/CM0S电平信号输出端分别连接到Sbit串入并出移位寄存器与Sbit并入串 出移位寄存器的时钟信号输入端，该电平转换电路对应DTR的TTL/CM0S电平信号输出端分 别连接到8bit串入并出移位寄存器的串行信号输入端与Sbit并入串出移位寄存器的并行 输入数据移位/装载控制端，该电平转换电路对应T)(D的TTL/CM0S电平信号输出端连接到 数据输出使能电路的输出使能端；串行口的第八针CTS连接到/W232077Z/CMQS电平转 换电路的一个RS232C电平信号输出端，与此相应的该电平转换电路的TTL/CM0S电平信号 输入端连接到8bit并入串出移位寄存器的串行信号输出端；Sbit并入串出移位寄存器的8个并行信号输入端分别连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成8对传感器 接口接线端；8bit串入并出移位寄存器的8个信号并行输出端分别连接到数据输出使能电 路的8个数据输入端，数据输出使能电路的8个数据输出端分别连接一个下拉电阻到电源 负极，还分别连接到数据锁存电路的4对置1端S与复位端R ；数据锁存电路的4个输出端 Q分别连接到1组电子开关电路的控制信号输入端；稳压电源电路的交流输入端与防雷击 和浪涌电路并联，通过市电电源线及其插头接到市电，稳压电源电路的输出负极与RS232C 接口的第五针GND相连。所述稳压电源电路由电源变压器、二极管桥式整流电路、电容滤波电路以及三端 稳压集成电路7806组成，7806的两个输出端分别构成了本装置的电源正极与电源负极。所述防雷击和浪涌电路由一只熔断器和一个压敏电阻串连组成。所述Λ5232 7TZ/CMOS电平转换电路由两块MAX232结合四只电解电容组成。所述4组电子开关电路的结构相同，各自包括1路固态继电器电子开关电路和1 路直流继电器电子开关电路。所述固态继电器电子开关电路包括1只NPN三极管、1只PNP三极管、1个基极电 阻、1个基极偏置电阻、1个集电极电阻、1个限流用集电极电阻、一只发光二极管和一块固 态继电器；其中，基极电阻的一端接NPN三极管的基极，另一端作为该电子开关电路的控制 信号输入端，基极偏置电阻并联在PNP三极管的发射结上，该PNP三极管的发射极接电源正 极，其基极串联一个集电极电阻与一只发光二极管到NPN三极管的集电极，NPN三极管的发 射极连接到电源负极，PNP三极管的集电极串联一个限流用集电极电阻连接到固态继电器 的控制信号输入端中的正极，固态继电器的控制信号输入端中的负极连接到电源负极；固 态继电器的两个输出端构成该固态继电器电子开关电路的输出端。所述直流继电器电子开关电路包括一只三极管及其基极电阻、一只二极管和一 个直流继电器；其中，基极电阻的一端接三极管的基极，另一端作为该电子开关电路的控制 信号输入端，三极管的发射极连接到电源负极，其集电极分别连接到二极管的正极和直流 继电器的线圈的一端，二极管的负极与直流继电器线圈的另一端都连接到电源正极；直流 继电器的两对单刀双掷开关的六个接线端构成了该直流继电器电子开关电路的输出端。所述8bit串入并出移位寄存器由一块74HC164组成。所述数据输出使能电路由八D锁存器74HC373组成，或由三态缓冲器74HC244组 成。所述数据锁存电路由四个RS触发器或D触发器组成。所述Sbit并入串出移位寄存器由一块74HC165组成，其片选端接到电源负极。本实用新型构成了计算机与家用电子电器之间的接口，在计算机软件的管理下， 以两根输出联络线传送指令数据，而以串行口发送数据线控制指令数据的输出，可以管理 4组电子开关电路，其优点是，通过一根输入联络线可以检测8个数字量输出型传感器的状 态，安全、便利，扩大了传感器与家用电器的组合应用场合。以下结合附图，进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的电路原理方框图。[0020]图2是一组电子开关电路的原理图。图中，1.-4.电子开关电路，5.稳压电源电路，51.防雷击和浪涌电路，6. USB接口， 7. USB 转串行口 电路，8. RS232C 接口，11. -12. Λ5232 <=> Γ7Ζ/CMOS电平转换电路，13. ^it 串入并出移位寄存器，14.数据输出使能电路，15.数据锁存电路，16. Sbit并入串出移位寄 存器，31.单刀双掷直流电磁继电器，32.固态继电器SSR。
具体实施方式
如图1所示，Sbit串入并行出移位寄存器(13)由74HC164组成，其串行信号输入 端A与清零端都接电源正极，其时钟信号输入端CLK的信号来自串行口的输出联络线RTS 送出的串入并行出时钟信号，输出联络线RTS、DTR配合74HC164可以传送出准确的8位二 进制数据指令，其操作要点是在时钟脉冲信号即RTS的上升沿到来之前，由DTR准备好需 要传送的一位数据Di到74HC164的另一个串行信号输入端B ；时钟脉冲信号的上升沿到 来，74HC164的并行输出端就会发生移位行动Q0 = Di, QO — Ql — Q2 —…一Q6 — Q7 ；每 次传送出数据指令之前先输出不少于8位0来清零74HC164的8位并行数据输出端。在“串入并行出Sbit指令数据”的过程中，Sbit串入并出移位寄存器(13)会产 生一些并行输出的中间状态，这些中间输出状态不应当输出到数据锁存电路(1 的8个 R、S控制端上，以免引起电子开关电路(1)- )的误动作。为此，设计了数据输出使能电路 (14)，它由八D锁存器74HC373组成，也可以由三态缓冲器例如74HC244组成，其输出使能 端由串行口发送数据线T)(D控制。串行口发送线平时处于高电平，异步串行通信的信息格式是“(1位低电平的)起 始位+传送的字符+奇偶校验位+(1、1. 5或2位高电平的)停止位”。因此，设置好匹配 74HC373工作速度的串行端口的传输速度，在“串入并行出Sbit指令数据”以后，再使用控 件MSComm32. OCX的Output属性将随机的字符串写入串行口输出寄存器中，则“每传送一个 字符其前面叠加有一个低电平的起始标志位”，这将选通数据输出使能电路(14)，把正确的 指令数据传递给数据锁存电路(1 的8个RS控制端之一。当数据输出使能电路(14)的输出使能端&无效的时候，其8个输出端呈现高阻 状态，数据锁存电路(1 的4对RS控制端分别被各自的下拉电阻引导到电源负极，不受该 高阻状态的影响。如图1所示，8bit并入串出移位寄存器(16)由一块74HC165组成。当DTR即 74HC165的并行输入数据移位/装载控制端SHIFT/LOAD为低电平的时候，74HC165的8个 并行输入端的数据AB⑶EFGH被装载。当RTS即74HC165的时钟信号输入端每输入一个 正跳变的脉冲，74HC165被装载的8个并行输入端的数据依次发生一次移位A — B —… —G — H — %。因此，根据串行通信控件MSComm32. OCX的事件属性，从RS232C接口的第八 针CTS (或第一针CD、第九针RI)就可以中断响应的方式或查询的方式同步分析出8路数字 量输出型传感器Rsl，Rs2，Rs3，Rs4的状态。图1中，与74HC165的并行输入端相关的8个 上拉电阻Ra……&使得没有接入传感器Rsl，Rs2, Rs3, Rs4的时候其输入端处于稳定的电 平状态，以免高阻抗输入状态所带来的电磁感应影响。串行通信控件MSComm32. OCX的事件属性包括1 ComEvSend 传输寄存器中的字符数比threshold还少；6[0029]2 ComEvReceive 收到threshold个字符，该事件持续产生直到用Input属性从 接收寄存器中移除；3 ComEvCTS :Clear_to_Send 线的状态发生变化；4 ComEvDSR :Data_Set_Ready 线的状态从 1 变到 O ；5 ComEvCD :Carrier_Detect 线的状态发生变化；6 ComEvRing 检测到振铃信号，但是，不具备串口通信控件的属性MSComm32. CTSholding/. DSRholding/. DCDholding，无法查询检测其电平的高低情况，一些UART (非 同步接收-传输器)可能不支持此事件；7 ComEvEOF 收到数据结尾(ASCII为26)字符。Sbit串入并出移位寄存器(13)与Sbit并入串出移位寄存器(16)共用RTS作为 时钟信号输入端，共用DTR作为各自的串行信号输入端B与并行输入数据移位/装载控制 端SHIFT/LOAD。自然地，操作8bit串入并出移位寄存器(13)的时候会影响8bit并入串 出移位寄存器(16)的工作状态，这时，我们不去关心串行通信控件MSComm32. OCX的事件 属性就可以。操作8bit并入串出移位寄存器(16)的时候也会影响Sbit串入并出移位寄 存器(13)的工作状态，这时，只要串行口数据发送线T)(D不发送任何数据，就可以使得数据 输出使能电路(14)的输出使能端&处于高电平无效状态，从而Sbit串入并出移位寄存器 (13)的输出数据不会施加到数据锁存电路(1 的四对R、S控制端上，不影响电子开关电 路(1)- )的工作状态。
权利要求1.串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特征是，包括RS232C接 口、USB接口、USB转串行口电路、瓜232 ο m/CM对电平转换电路、8bit串入并出移位 寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电子开关电路、Sbit并入串出移位寄存器、 8对传感器接口接线端、稳压电源电路、防雷击和浪涌电路以及市电电源线及其插头；其 中，USB接口连接到USB转串行口电路的相应的信号输入端，后者的信号输出端与RS232C 接口的相应端口线并联；RS232C接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针T)(D分别连接到电平转换电路的三个RS232C电平信号输入端，该电平转换电路对应 RTS的TTL/CM0S电平信号输出端分别连接到Sbit串入并出移位寄存器与Sbit并入串出移 位寄存器的时钟信号输入端，该电平转换电路对应DTR的TTL/CM0S电平信号输出端分别连 接到Sbit串入并出移位寄存器的串行信号输入端与Sbit并入串出移位寄存器的并行输入 数据移位/装载控制端，该电平转换电路对应T)(D的TTL/CM0S电平信号输出端连接到数据 输出使能电路的输出使能端；串行口的第八针CTS连接到i^232o77X/CMOS电平转换电 路的一个RS232C电平信号输出端，与此相应的该电平转换电路的TTL/CM0S电平信号输入 端连接到8bit并入串出移位寄存器的串行信号输出端；Sbit并入串出移位寄存器的8个 并行信号输入端分别连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成8对传感器接 口接线端；8bit串入并出移位寄存器的8个信号并行输出端分别连接到数据输出使能电路 的8个数据输入端，数据输出使能电路的8个数据输出端分别连接一个下拉电阻到电源负 极，还分别连接到数据锁存电路的4对置1端S与复位端R ；数据锁存电路的4个输出端Q 分别连接到1组电子开关电路的控制信号输入端；稳压电源电路的交流输入端与防雷击和 浪涌电路并联，通过市电电源线及其插头接到市电，稳压电源电路的输出负极与RS232C接 口的第五针GND相连。
2.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其 特征是，所述稳压电源电路由电源变压器、二极管桥式整流电路、电容滤波电路以及三端稳 压集成电路组成，三端稳压集成电路的两个输出端分别构成了本装置的电源正极与电源负 极。
3.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特 征是，所述防雷击和浪涌电路由一只熔断器和一个压敏电阻串连组成。
4.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特 征是，所述4组电子开关电路的结构相同，各自包括1路固态继电器电子开关电路和1路 直流继电器电子开关电路。
5.根据权利要求4所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特 征是，所述固态继电器电子开关电路包括1只NPN三极管、1只PNP三极管、1个基极电阻、 1个基极偏置电阻、1个集电极电阻、1个限流用集电极电阻、一只发光二极管和一块固态继 电器；其中，基极电阻的一端接NPN三极管的基极，另一端作为该电子开关电路的控制信号 输入端，基极偏置电阻并联在PNP三极管的发射结上，该PNP三极管的发射极接电源正极， 其基极串联一个集电极电阻与一只发光二极管到NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射 极连接到电源负极，PNP三极管的集电极串联一个限流用集电极电阻连接到固态继电器的 控制信号输入端中的正极，固态继电器的控制信号输入端中的负极连接到电源负极；固态 继电器的两个输出端构成该固态继电器电子开关电路的输出端。
6.根据权利要求4所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特 征是，所述直流继电器电子开关电路包括一只三极管及其基极电阻、一只二极管和一个直 流继电器；其中，基极电阻的一端接三极管的基极，另一端作为该电子开关电路的控制信号 输入端，三极管的发射极连接到电源负极，其集电极分别连接到二极管的正极和直流继电 器的线圈的一端，二极管的负极与直流继电器线圈的另一端都连接到电源正极；直流继电 器的两对单刀双掷开关的六个接线端构成了该直流继电器电子开关电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，其特 征是，所述数据输出使能电路由八D锁存器74HC373组成，或由三态缓冲器74HC244组成。
专利摘要串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座，属于计算机与家电的接口装置，以二根输出联络线管理4组电子开关，而以一根输入联络线输入8个数字量输出型传感器的信息；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、电平转换电路、8bit串入并出移位寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电子开关电路、8bit并入串出移位寄存器、8对传感器接口接线端、稳压电源电路以及防雷击和浪涌电路。其中，经过电平转换电路，TXD连接到数据输出使能电路的输出使能端，DTR和CTS分别连接到并入串出移位寄存器的SHIFT/LOAD端与串行信号输出端，DTR还接到串入并出移位寄存器的串行信号输入端，两个移位寄存器的时钟信号输入端都接到RTS。用于自动化运行家用电子电器。
文档编号G06F13/40GK201828910SQ201020556679
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者曾艺 申请人:重庆工商大学