专利名称：串行口联络线管理核对指令式8路传感器2<sup>8N</sup>/2组家电接线座的制作方法
技术领域：
本发明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：
2010年10月提交国家知识产权局专利局审查的实用新型“串行口联络线输出数据管理的28N/2路家用电器自动化接线座”(申请号201010503120. 5)以及现在提交专利局审查的实用新型“串行口联络线输出数据核对指令式28N/2路家电自动化接线座”、“串行口联络线管理核对指令式8路传感器1 组家电接线座”具有共同的技术特点，即通过串行口的两根输出联络线控制串入并出移位寄存器传送二进制数据指令，而以其发送数据线T)(D控制该数据指令的输出，其中，后两者应用数据比较器技术管理多组家用电子与电器，而前者应用译码器技术管理多组家用电子与电器。它们的不同之处是前两者可以管理 28N/2路家电，但是，因为它们依靠串行口的四根输入联络线检测外部输入信号，因而只能够检测3个开关量输出型传感器的状态以及1个开关量输出型传感器的状态变化，而后者虽然只使用串行口的一根输入联络线，然而能够检测8个开关量输出型传感器的输出状态， 不过，它能够管理的电子电器数目只有1 组。
发明内容
本发明的目的在于提供一种串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，是一种计算机与家用电子电器之间的接口装置，它以计算机为主机，从其串行口的两根输出联络线传送二进制数据指令，使用串行口的发送数据线T)(D控制该指令数据的
输出，通过与预置的指令码进行比较，管理28N/2 (N = 1,2,3,......)组家用电子与电器，
同时，计算机还能够检测8个开关量输出型传感器的输出状态；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、似232 O TTL / CMOS电平转换电路、8bit X N串入并出移位寄存器、 28Nf8bitXN数据比较器电路、28N/2个RS触发器电路、28N/2组电子开关电路、Sbit并入串出移位寄存器、8对传感器接线端、稳压电源电路、防雷击和浪涌电路以及电源线及其插头。本发明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接口的第五针GND连接到电源负极，其第四针DTR、 第七针RTS、第三针T)(D分别连接到似232 ο 77Z/CMOS电平转换电路的一个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SbitXN串入并出移位寄存器与8bit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SbitXN串入并出移位寄存器的一个串行信号输入端以及8bit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SbitXN数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制端δ云，还连接一个上拉电阻到电源正极；串行口的第八针CTS连接到Λ5232 TTLI 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Sbit并入串出移位寄存器的串行信号输出
端；SbitXN串入并出移位寄存器的8XN个信号输出端(例如=Q15Q14......Q2Q1Q0(N = 2))
与28Nfm3itXN数据比较器电路的一组比较信号输入端(例如=A15A14......A2A1A0(N =
2))依序并联，2 个8bit XN数据比较器电路的2 个比较结果A = B信号输出端分别连接一个下拉电阻到电源负极，还分别依序连接到28N/2个RS触发器电路的28N/2对置1端S与复位端R ；28N/2个RS触发器电路的28N/2个输出端Q分别连接到一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，通过电源线及其插头接到市电。8bitXN串入并出移位寄存器由N块8bit串入并出移位寄存器级联组成。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，其级联进位信号输入端DS接到电源正极，其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对传感器接线端。28N个8bit XN数据比较器电路由2 个8bit XN 二进制数据比较器组成，
每个SbitXN 二进制数据比较器有两组比较信号输入端，例如=A15A14......A2A1A0和
B15B14......KB1Bc^N= 2)，各个^DitXN 二进制数据比较器的一组比较信号输入端，例如
A15A14......A2A1A0 (N = 2)，分别依序并联，构成2 个8bit X N数据比较器电路的一组比较
信号输入端，例如=A15A14......A2A1A0(N = 2)；每个^itXN 二进制数据比较器的另一组比
较信号输入端，例如=B15B14……B2B1B0(N = 2)，分别连接到一个单刀双掷开关的公共端， 于是共有8XNX28N个单刀双掷开关，这些单刀双掷开关的另两端分别连接到电源正极与电源负极；各个SbitXN 二进制数据比较器还有一个比较结果A = B的信号输出端与一个比较结果A = B信号输出允许控制端& ,前者高电平有效，一起构成2 个8bit XN数据比较器电路的28N个比较结果A = B信号输出端，后者低电平有效，各个&并联，构成2 个 8bit X N数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制端&。SbitXN二进制数据比较器由Sbit 二进制数据比较器组合而成，而一个Sbit 二进制数据比较器由4bit 二进制数据比较器组合而成。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。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。Λ5232 ο TTZ/CMOS电平转换电路由两块MAX232结合四只电解电容组成。28N/2组电子开关电路包括28N/2组电子开关电路，各组电子开关电路的结构相同， 各自包括1路交流电电子开关电路和1路弱电电子开关电路。交流电电子开关电路包括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，另一端作为该组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，其基极与集电极电阻、发光二极管以及NPN三极管的集电极串联，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交流电电子开关电路的输出端。弱电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，另一端作为该组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的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弱电电子开关电路的输出端。本发明构成了计算机与家用电子电器之间的接口，以串行口的两根输出联络线输出指令数据，而以发送数据线控制指令数据的输出，其优点是一方面，通过级联串入并出移位寄存器的方式，采用数据比较器技术，根据需要可以迅速地扩展需要管理的电子电器的数目，另一方面，只使用一根输入联络线就可以检测8个开关量输出型传感器的状态，所述方法不需要采用单片微型计算机芯片，尤其适合于把比较器电路、RS触发器以及电子开关这三个单元组合到单个电器本身，用于改造现有电器，使之能够网络化管理。
下面结合附图，进一步说明本发明。图1是本发明的电路原理图之传感器接口电路部分，其中，Sa，......，&代表传感
ο图2是本发明的电路原理图之传输数据指令部分，对应N = 2的情况。图3是一组电子开关电路的原理图。图4是由4bit 二进制数据比较器组成一个Sbit 二进制数据比较器的电路原理图。图中，001.-32768.电子开关电路，11.、12. Λ5232 m/CMOS电平转换电路， 13.、14. 8bit串入并出移位寄存器，15. 2 /2 ( = 65536/2 = 32768 (N = 2))个RS触发器电路，16. 8bit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，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，9. 2 个^Dit XN数据比较器电路，91. -93. 4bit 二进制数据比较器。
具体实施例方式如图2所示，Sbit串入并出移位寄存器(13)和(14)都采用74HC164，它俩级联组成SbitXN串入并出移位寄存器^ = 2)，其中，处于低位的74此164(13)的输出端中的最高位连接到处于高位的74HC164(14)的一个串入信号输入端B，在输出联络线RTS、DTR的操作下可以传送出准确的8XN = 8X2 = 16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SbitXN串入并出移位寄存器(N = 2)中74HC164(13)的串行信号输入端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，例如Q0 = Di，QO — Ql — Q2 — . . . — Q6 — Q7 ； 每次传送出数据指令之前先输出不少于SbitXN位0来清零SbitXN串入并出移位寄存器的SbitXN位并行数据输出端。SbitXN数据比较器电路(9)由2 个SbitXN数据比较器组成，而一个8bit X N数据比较器由若干个Sbit 二进制数据比较器组合而成，一个Sbit 二进制数据比较器又可以由4bit 二进制数据比较器组合而成，其基本原理如图4所示，用3块四位二进制数据比较器集成电路(91)、(92)与(93)组成了一个Sbit 二进制数据比较器。图中，比较器(92)和(91)的一组数据输入端A3A2A1Atl, A3A2A1Aq依次构成了该比较器的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Ac^比较器(92)和(91)的另一组数据输入端B3B2B1Btl, B3B2B1Btl依次构成了该比较器的另一组比较信号输入端B7B6B5B4B3B2B1Btl,它们由八个单刀双掷开关来预置指令码。利用比较器(9 的一组数据输入端^hB1Btl之最高位氏构成比较结果A = B信号输出允许控制端巫,即如果远= TJTO = I,比较器(93)的A = B信号输出端总是为低电平。因此，图2中的下拉电阻Rocitl,......，R65535可以不用。SbitXN数据比较器电路(9)的比较结果A = B信号输出允许控制端&由串行口发送数据线T)(D控制，保证了“串入并行出SbitXN指令数据”的过程中指令被正确地传输给28N/2( = 65536/2 = 32768 (N = 2))个RS触发器电路(15)的R、S控制端，其依据是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”。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—Qh。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、第六针DSR，非第九针RI)就可以中断响应的方式或查询的方式分析出8路数字量输出型传感器&，...，&的状态。图1中，74HC165(16)的并行输
入端连接有8个上拉电阻Ra......Rh,以便没有接入传感器&，...，&的时候其输入端也处
于稳定的电平状态。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；2 ComEv Receive 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。显然，操作8bitXN串入并出移位寄存器(13)和(14)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SbitXN串入并出移位寄存器(1 和(14)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SbitXN数据比较器电路(9)的比较结果A = B信号输出允许控制端&处于高电平无效状态，因此其28N个比较结果A = B信号输出端都处于低电平状态，不影响28N/2 (= 65536/2 = 32768 (N 二 2))个RS触发器电路(15)的各对R、S控制端，保证了电子开关电路(001)-(32768)不发生误动作。
权利要求
1.串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是包括 RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、瓜232 77 /CMOS电平转换电路、SbitXN串入并出移位寄存器、28Nfm3itXN数据比较器电路、28N/2个RS触发器电路、28N/2组电子开关电路、Sbit并入串出移位寄存器、8对传感器接线端、稳压电源电路、防雷击和浪涌电路以及电源线及其插头；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接口的第五针GND连接到电源负极，其第四针DTR、第七针RTS、第三针T)(D分别连接到似232 0 7TZ/CMOS电平转换电路的一个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8bit XN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SbitXN串入并出移位寄存器的一个串行信号输入端以及8bit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2 个SbitXN数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制端远，还连接一个上拉电阻到电源正极；串行口的第八针CTS连接到RS2yi TTL / 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Sbit并入串出移位寄存器的串行信号输出端；SbitXN串入并出移位寄存器的8XN个信号输出端与2 个SbitXN 数据比较器电路的一组比较信号输入端依序并联，SbitXN数据比较器电路的2 个比较结果A = B信号输出端分别连接一个下拉电阻到电源负极，还分别依序连接到28N/2个 RS触发器电路的28N/2对置1端S与复位端R ；28N/2个RS触发器电路的28N/2个输出端Q 分别连接到一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，通过电源线及其插头接到市电。
2.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是8bitXN串入并出移位寄存器由N块8bit串入并出移位寄存器级联组成。
3.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是8bit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，其级联进位信号输入端DS接到电源正极，其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对传感器接线端。
4.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是28Nf SbitXN数据比较器电路由SbitXN 二进制数据比较器组成，每个8bit X N 二进制数据比较器有两组比较信号输入端，各个8bit X N 二进制数据比较器的一组比较信号输入端分别依序并联，构成SbitXN数据比较器电路的一组比较信号输入端；每个SbitXN 二进制数据比较器的另一组比较信号输入端分别连接到一个单刀双掷开关的公共端，于是共有8XNX28N个单刀双掷开关，这些单刀双掷开关的另两端分别连接到电源正极与电源负极；各个SbitXN 二进制数据比较器还有一个比较结果A = B的信号输出端与一个比较结果A = B信号输出允许控制端& ,前者一共构成2 个8bit X N数据比较器电路的2 个比较结果A = B信号输出端，后者并联，构成28N个8bit XN数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制端@。
5.根据权利要求4所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是8bit X N 二进制数据比较器由Sbit 二进制数据比较器组合而成，而一个Sbit二进制数据比较器由4bit 二进制数据比较器组合而成。
6.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是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。
7.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是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。
8.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是28N/2组电子开关电路包括28N/2组电子开关电路，各组电子开关电路的结构相同，各自包括1路交流电电子开关电路和1路弱电电子开关电路。
9.根据权利要求8所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是交流电电子开关电路包括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，另一端作为该组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，其基极与集电极电阻、发光二极管以及NPN三极管的集电极串联，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交流电电子开关电路的输出端。
10.根据权利要求8所述的串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座，其特征是弱电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，另一端作为该组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的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弱电电子开关电路的输出端。
全文摘要
串行口联络线管理核对指令式8路传感器28N/2组家电接线座是一种计算机与家电的接口装置，通过串行口的TXD配合两根联络线管理28N/2组电子电器，用一根输入联络线检测8路传感器；包括RS232C接口、USB接口、电平转换电路、8bit×N串入并出移位寄存器、28N个8bit×N数据比较器电路、28N/2个RS触发器电路、28N/2组电子开关电路、8bit并入串出移位寄存器以及稳压电源电路。其中，RTS分别作为上述两种移位寄存器的时钟信号，DTR分别作为8bit×N串入并出移位寄存器的串行输入信号以及8bit并入串出移位寄存器的数据移位/装载控制信号，TXD作为所述比较器电路的输出允许控制信号，该比较器电路控制28N/2个RS触发器电路及其电子开关电路的动作；CTS接收8bit×K并入串出移位寄存器输出的串行信号。用于现有电器的网络化管理。
文档编号H03K19/0175GK102571063SQ20101062029
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者曾艺 申请人:重庆工商大学