专利名称：一种电子白板与计算机进行数据通讯的连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机与外部数据通讯连接装置，特别涉及一种电子白 板与计算机之间进行数据通讯的连接装置。
背景技术：
目前，互动式电子白板与计算机有线连接的方式，普遍采用两种接n标
准 一种是采用计算机标准RS-232接口。这种有线连接的方式线缆可传输的 最大距离为15米左右。这是由于标准串行接口，本质上是靠鉴别电压大小来 传输数字信号，当串口连接电缆长度超过这个距离时，空中的电磁波就会在 导线上感应出一定强度的电压信号，这就是杂波干扰。当干扰电压信号强度 达到正常信号大小的时候，对靠鉴别电压大小来的数字通讯电路来说，就会 产生无法鉴别的错误，造成通讯误码。
另一种是采用计算机标准USB接口 。这种直接连接方式的优点是速度快， 但是，其电缆可传输的最大距离为5米。实质上，也是由于外界电磁感应信 号干扰了正常通讯信号。因此，现有技术中还不能实现电子白板与计算机之 间的远距离数据通讯。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够实 现电子白板与计算机之间可以远距离进行数据通讯的连接装置。
本发明所采用的技术方案是电子白板与计算机数据通讯连接装置，包 括电子白板输入检测电路，电子白板CPU电路，通讯协议转换电路和与计 算机连接用的USB接口，其特征在于，还包括，对通讯数据进行放大的差分
放大器电路、标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，所述的差分放大器 电路分别对通讯数据信号进行差分放大处理后，分别输入给电子白板CPU电路和通讯协议转换电路。
所述的差分放大器电路，还包括，差分放大器的输入脉冲整形电路，所 述的差分放大器的输入脉冲整形电路，将待传输的通讯数据整形后，通过所
述的标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，传输给所述的差分放大器电路。
所述的差分放大器的输入脉冲整形电路是通过与门和非门进行整形的。
所述的标准网线RJ-45接口设置有两个， 一个是RJ-45A，另一个是 RJ-45B，所述的标准网线传输线缆设置有l颗，所述的标准网线传输线缆中 有8根传输导线，相邻的2根导线搅在一起，组成4对互相搅在一起的导线， 用于连接所述的RJ-45A和RJ-45B接口 ，用2根导线传输一个数字信号。
本发明的有益效果是在本装置中采用了差分放大器，能够抵抗外界电 磁感应电压的干扰，并对衰减的电平信号进行放大。将电子白板与计算机之 间规定的通讯距离增加到原来的IO倍以上，实际测试效果良好。
图i是本发明电子白板与计算机之间进行数据通讯的连接装置组成的方 框图2是本发明电子白板与计算机之间进行数据通讯的连接装置的原理示 意图；
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明 图1是本发明电子白板与计算机之间进行数据通讯的连接装置组成的方 框图；如图1所示，电子白板与计算机数据通讯连接装置，包括电子白板 输入检测电路，电子白板CPU电路IC1，通讯协议转换电路和与计算机连接 用的USB接口，对通讯数据进行放大的差分放大器电路、标准网线RJ-45接 口和标准网线传输线缆，差分放大器电路分别对通讯数据信号进行差分放大200910070186 处理后，分别输入给电子白板CPU电路IC1和通讯协议转换电路，差分放大 器电路还包括，差分放大器的输入脉冲整形电路。差分放大器的输入脉冲整
形电路，将待传输的通讯数据整形后，通过标准网线RJ-45接口和标准网线
传输线缆，传输给所述的差分放大器电路。差分放大器的输入脉冲整形电路
是通过与门和非门进行整形的。标准网线RJ-45接口设置有两个， 一个是 RJ-45A,另一个是RJ-45B，标准网线传输线缆设置有1颗，标准网线传输线 缆中有8根传输导线，相邻的2根导线搅在一起，组成4对互相搅在一起的 导线，用于连接RJ-45A和RJ-45B接口，用2根导线传输一个数字信号。
本发明将一个电压信号分解成高电平信号和低电平信号，用两根导线 传输一个数字信号，然后在接收的末端使用差分放大器放大信号，最后采用 标准网线RJ-45接口传输方式。经实际测试使用，这种传数字信号传输方式 可以使通讯距离达到100米以上。
图2是本发明电子白板与计算机之间进行数据通讯的连接装置的原理示 意图；如图2所示，其中，图2中IC1是电子白板智能数字中央处理器。 图2中Hi， H2， VI， V2是安装在电子白板四周边框上的检测电极。数字电子白 板CPU电路IC1通过测量连接的这四个电极的电压大小，就能够检测到是否 有人用手指按压被Hl， H2， VI， V2包围起来的白板表面及其按压位置。
电子白板CPU电路IC1将测量的信号经过计算并转化成数字信号输出到 TX1引脚上。电子白板CPU电路IC1的数据输出引脚TX1连接逻辑电路"与 门"F1的T1输入引脚；同时并联到"非门"F2的T2输入引脚；"与门"逻 辑电路F1的输出引脚Yl连接到标准网线头RJ-45A的Bl引脚上；"非门" 逻辑电路F2的输出引脚Y2连接到标准网线接口 RJ-45A的B2引脚上；电子 白板CPU电路IC1的数据输入引脚RX1连接到差分运算放大器P1的输出引脚 Y3上；差分运算放大器Pl的负输入端引脚XI连接到标准网线接口 RJ-45A 的B6引脚上；另一个正输入端引脚X2连接到标准网线接口 RJ-45A的B3引
5脚上。电子白板CPU电路IC1的引脚GN1是电源的负极，连接到标准网线接 口 RJ-45A的B7引脚上，同时，并联在标准网线接口RJ-45A的B8引脚上。 电子白板CPU电路IC1的引脚VC1是电源的正极，连接到标准网线接口 RJ-45A 的B4引脚上，同时并联在标准网线接口 RJ-45A的B5引脚上。
图2中的USB是电子白板连接所需要配备的标准计算机接口，其中，VC 是电源正极引脚，D1和D2是数据引脚，GN是电源负极引脚。IC2是通讯协 议转换电路芯片。计算机USB接口的VC引脚连接到通讯协议转换电路IC2 的VC2引脚上，同时，并联在标准网线接口RJ-45B的U4和U5引脚上；计算 机的USB接口的GN引脚连接到通讯协议转换电路IC2的GN2引脚上，同时， 并联在标准网线接口 RJ-45B的U7和U8引脚上；计算机的USB接口的数据 Dl引脚连接到通讯协议转换电路IC2的D3引脚上；其D2引脚连接到通讯协 议转换电路IC2的D4引脚上。
通讯协议转换电路IC2的数据输出引脚TX2连接逻辑电路"与门"F3的 T3输入引脚；同时，并联到逻辑电路"非门"F4的T4输入引脚上；"与门" 逻辑屯路F3的输出引脚Y3连接到标准网线接口 RJ-45B的U3引脚上；"非 门"逻辑电路F4的输出引脚Y4连接到标准网线接口 RJ-45B的Lf6引脚上； 通讯协议转换电路IC2的数据输入引脚RX2连接到差分运算放大器P2的输出 引脚Y5上；差分运算放大器P2的正输入端引脚X3连接到标准网线接口 RJ-45B的Ul引脚上，另一个负输入端引脚X4连接到标准网线接口 RJ-45B 的U2引脚上。
图2中L1， L2， L3， L 4是标准网线内部的4对双绞线。
L 1的2根导线绞在一起，标准网线接口 RJ-45B的U4引脚连接标准网线接
口 RJ-45A的B4引脚，U5引脚连接标准网线接口 RJ-45A的B5引脚。
L 2的2根导线绞在一起，标准网线接口 RJ-45B的Ul引脚连接标准网线接
口 RJ-45A的Bl引脚，U2引脚连接标准网线接口 RJ-45A的B2引脚。L 3的2根导线绞在一起，标准网线接口 RJ-45B的U3引脚连接标准网线接 口 RJ-45A的B3引脚，U6引脚连接标准网线接口 RJ-45A的B6引脚。 L 4的2根导线绞在一起，标准网线接口 RJ-45B的U7引脚连接标准网线接 口 RJ-45A的B7引脚，U8引脚连接标准网线接口 RJ-45A的B8引脚。
本发明电子白板与计算机之间进行数据通讯的连接装置的电路的工作 原理简述如下
当金属导线放置在含有复杂电磁波的环境中时，都会在金属导线中感应 出杂波电压信号，杂波电压信号就会混入正在传输正常电压信号的导线中。 这样，会使依靠检测电压信号大小的通讯芯片不能区别正常电压和干扰电 压，使其输出错误的电平信号，造成通讯误码。通讯导线越长，电磁感应的 杂波电压信号也就越强，当达到一定强度时候，正常通讯电平信号会被混入 的杂波电平信号所破坏。因此，使用标准RS-232串口电缆和USB电缆连接设 备之间的通讯距离，都不能超过规定的长度。这使普通电子白板连接计算机 的距离最大只能到15米(RS-232串口电缆)或5米远(USB电缆)，这种连 接距离不能满足实际通讯距离的需求。
将通信电缆用金属网层包裹起来，可以减少外界电磁波感应电压的杂波 干扰。但这种方式不能消除在同一屏蔽金属网层内的多个导线之间的互相干 扰。因为任何一根导线中有电流通过，就会在其周围产生感应磁场，如果旁 边有其他导线，就一定会在导线上面感应出电压信号。因此，两根导线在一 起使用，就会产生互相干扰的信号。如果将每个导线都分别包裹屏蔽网效果 很好，但是，会使通讯电缆的成本很高。在实际中都是将多根电缆并排在一 起，最后在外面统一包裹一层屏蔽的金属网，作为抵抗电磁波干扰的常用手 段。
每根金属导线都有一定的电阻，显然，导线越长，电阻也越大。导线电 阻对导线内传输的电平信号有很大的衰减作用。当通讯导线的长度达到一定距离的时候，电阻变得很大，这会将导线内传输的电平衰减到很小，使接收 端检测电平信号的芯片失效，造成通讯失败，因而，通讯电缆距离不能超过 规定的长度。
本发明装置的电路设计采用标准网线接口作为电子白板和计算机之间 的通讯连接电缆。标准网线中有4对互相搅在一起的导线。每2根导线搅在 一起目的是使标准网线中的导线处于相同电磁环境中，显然，两根导线产 生的感应电压也相同。这个感应电压的正负极性是相同的。在本发明电路设 计中采用了差分运算放大器，能够有效抵抗外界电磁感应电压的干扰，并对 通过连接导线衰减的电平信号进行放大。将规定的通讯距离增加到原来的10 倍以上，实际测试效果良好。
电子白板传送数据给计算机的通讯过程是，电子白板的CPU电路IQ将 输出的数据电平信号TX1引脚，同时连接到两个逻辑相反的门电路Fl和F2 上，然后，输出到Yl和Y2引脚上。Yl和TX1的逻辑电平一样的；Y2是TX1 相反电平信号；如果TX1为高电平，则Y1输出高电平，Y2会输出低电平。 通过网线L2中的两根导线，连接到差分运算放大器P2的两个输入端，正逻 辑输出Yl最后连接到差分运算放大器P2的正输入端X3引脚上，负逻辑输出 Y2最后连接到差分运算放大器P2的负输入端X4引脚上。差分运算放大器的 工作原理是只对其正、负输入端的电压差有放大作用，即可表示为 输出电压=(放大倍数)X (正输入端电压 一 负输入端电压)
对于差分运算放大器P2，正输入端X3和负输入端X4上的干扰电压(可 能是正感应电压，也可能是负感应电压)是一样的，即极性相同的时候，输 出端Y5的电压不会改变。也就是说，差分运算放大器P2只对正、负输入端 电压差的绝对值进行放大。使用其中一对电缆L2连接，这2根导线是搅在一 起的，处在相同的电磁环境中，如果被外界电磁波感应，则产生杂波感应电 压的正、负极性也是相同的，这个干扰电压会同时叠加到正、负输入端的正常信号上。而差分放大器对这个相同极性的干扰电压没有放大作用，最终的
结果是，差分放大器P2的输出电压Y5不会产生变化。因此，差分放大器抑 制了这个共模干扰电压，这就是差分放大器的"共模抑制比"参数定义的基 本原理。 一般来说，这个参数都很高。所以，本装置电路充分利用了运算放 大器具有高"共模抑制比"的功能，有效地消除了感应在通讯电缆上的杂波 电压对数据通讯信号的干扰。
由于通讯电缆的导线电阻对电平信号有衰减作用，本发明装置采用差分 放大器后，对传送数据电平信号进行了放大，使通讯距离增加到原来规定电 缆长度的10倍左右。对于计算机传送给智能数字电子白板CPU电路IC1的通 信电平信号TX2，也是采用同时连接"与门"F3和"非门"F4变成两个电平 相反的信号Y3和Y4，再通过标准网线中一对双绞导线L3传送到差分运算放 大器P1的正、负输入端X2和X1引脚上，然后将电平信号放大，由Y3引脚 输入连接到电子白板的CPU电路IC1的RX1引脚上，完成了双向通讯功能。 其中的放大信号及抗共模电压干扰原理和上面的电路是相同的，不再详细具 体重叙。
利用标准网线中的另外2对双绞线Ll和L4传送电源供给。其中，Ll 中的两根导线并联在一起作为电源正极电缆，L4中的两根导线并联在一起作 为电源负极电缆。实现了电子白板的工作电源由计算机的USB接口直接供 电。节省了外界供电适配器。
值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据 本发明的基本技术构思，也可用基本相同的结构对所述连接电缆和差分放大 电路进行改进。只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到 的实施方式，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电子白板与计算机数据通讯连接装置，包括电子白板输入检测电路，电子白板CPU电路，通讯协议转换电路和与计算机连接用的USB接口，其特征在于，还包括，对通讯数据进行放大的差分放大器电路、标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，所述的差分放大器电路分别对通讯数据信号进行差分放大处理后，分别输入给电子白板CPU电路和通讯协议转换电路。
2. 根据权利要求l所述的电子白板与计算机数据通讯连接装置，其特征在于，所述的差分放大器电路，还包括，差分放大器的输入脉冲整形电路，所述的差分放大器的输入脉冲整形电路，将待传输的通讯数据整形后，通过所述的标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，传输给所述的差分放大器电路。
3. 根据权利要求2所述的电子白板与计算机数据通讯连接装置，其特征在于，所述的差分放大器的输入脉冲整形电路是通过与门和非门进行整形的。
4. 根据权利要求1或2所述的电子白板与计算机数据通讯连接装置，其特征在于，所述的标准网线RJ-45接口设置有两个， 一个是RJ-45A，另一个是RJ-45B，所述的标准网线传输线缆设置有1颗，所述的标准网线传输线缆中有8根传输导线，相邻的2根导线搅在一起，组成4对互相搅在一起的导线，用于连接所述的RJ-45A和RJ-45B接口 ，用2根导线传输一个数字信号。
全文摘要
本发明公开了一种电子白板与计算机数据通讯连接装置，包括电子白板输入检测电路，电子白板CPU电路，通讯协议转换电路和与计算机连接用的USB接口，对通讯数据进行放大的差分放大器电路、标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，差分放大器输入电路分别对通讯数据信号进行整形处理后，通过标准网线RJ-45接口和标准网线传输线缆，传输给所述的差分放大器电路，本发明的有益效果是在本装置中采用了差分放大器，能够抵抗外界电磁感应电压的干扰，并对衰减的电平信号进行放大。将电子白板与计算机之间规定的通讯距离增加到原来的10倍以上，实际测试效果良好。
文档编号H01R13/66GK101640346SQ20091007018
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者周海军, 宇 张 申请人:天津市华亿捷通科技发展有限公司