专利名称：串行口联络线管理核对指令式8k路传感器128组家电接线座的制作方法
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：
最近提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“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”使得计算机能够检测8个开关量输出型传感器的输出状态，并借助于计算机串行口的两根输出联络线及其发送数据线T)(D准确地通过8位串入并出移位寄存器传送出二进制数据指令，经过与预置的指令码进行比较，管理1 组家用电子与电器。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种串行口联络线管理核对指令式8K路传感器 1 组家电接线座，它以计算机为主机，依靠串行口的一根输入联络线检测8K(K= 1，
2,3,......)路数字量输出型传感器，通过串行口的两根输出联络线传送出二进制数
据指令，而以其发送数据线T)(D控制数据指令的输出，把该指令数据与预置的指令码进行比较，管理1 组家用电子与电器；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、 RS212 ο TTL / CMOS电平转换电路、8bit串入并出移位寄存器、256个8bit数据比较器电路、1 个RS触发器电路、128组电子开关电路、8bit X K并入串出移位寄存器、8K (K= 1,2, 3，......)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分别连接到瓜232 m/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Sbit串入并出移位寄存器与SbitXK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一个串行信号输入端以及SbitXK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256个Sbit数据比较器电路的比较结果A =B信号输出允许控制端@ ,还连接一个上拉电阻到电源正极；串行口的第八针CTS连接到似232 m/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SbitXK并入串出移位寄存器的串行信号输出端；8bit串入并出移位寄存器的8个信号输出端^ 与256个8bit数据比较器电路的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl依序并联，256个Sbit数据比较器电路的 256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128个RS触发器电路的128对置1端S与复位端R 个RS触发器电路的128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。8bit串入并出移位寄存器由一块74HC164组成。256个Sbit数据比较器电路由256个Sbit数据比较器组成，每个Sbit数据比较器有两组比较信号输入端即A7A6A5A4A3A2A1Atl和B7B6B5B4B3B2B1Btl ；各个Sbit数据比较器的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl分别依序并联，构成256个Sbit数据比较器电路的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl;每个Sbit数据比较器的另一组比较信号输入端 B7B6B5B4B3B2B1Btl分别连接到一个单刀双掷开关的公共端，于是共有8 X 256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Sbit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，一共构成256个Sbit数据比较器电路的256个比较结果A = B信号输出端，后者低电平有效，并联构成256个Sbit数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制 ^moE οSbitXK并入串出移位寄存器由K块74HC165级联组成，它们的片选端都接到电源负极，其时钟信号输入端都连接在一起，构成所述移位寄存器的时钟信号输入端，第1块的级联进位信号输入端DS接到电源的正极，其串行信号输出端％连接到第2块的串行信号输入端B，第2块的串行信号输出端％连接到第3块的级联进位信号输入端DS，依次类推，第 K-I块的串行信号输出端％连接到第K块的级联进位信号输入端DS，第K块的串行信号输出端％作为所述移位寄存器的串行信号输出端；所述移位寄存器的8K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8K (K= 1，2，3，......)对传感
器接线端。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。^^32 777/0^05电平转换电路由两块默似32结合四只电解电容组成。1 组电子开关电路包括1 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路直流电电子开关电路。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。直流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直流电子开关电路的输出端。本实用新型构成了计算机与家用电子和电器之间的接口，其优点是，既可以通过
一根输入联络线配合并入串出移位寄存器检测8K(K= 1,2,3,......)路数字量输出型
传感器的输出状态，又可以通过两根输出联络线配合发送数据线输出正确的二进制数据指令，经过数据比较，管理1 组家用电子或电器。
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图之传感器接口部分的电路，其中，K = 2, S16,...， S01代表传感器。图2是一组电子开关电路的原理图。图3是本实用新型的电路原理图之传输指令数据部分的电路(方框)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.-128.电子开关电路，11.-12.瓜232 7YZ/CMOS电平转换电路，
13. 8bit串入并出移位寄存器，15. 1 个RS触发器电路，16. ,17. 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. 256个8bit数据比较器电路， 91. -93. 4bit 二进制数据比较器。
具体实施方式
如图1所示，8bit并入串出移位寄存器(16)、(17)级联组成8bitXK并入串出移位寄存器(K = 2)。当DTR即74HC165 (16)、(17)的并行输入数据移位/装载控制端SHIFT/ LOAD为低电平的时候，74HC165(16)、(17)的16个并行输入端的数据被装载。当RTS即 74HC165(16)、(17)的时钟信号输入端每输入一个正跳变的脉冲，被装载的16个并行输入端的数据依次发生一次移位，例如A —B—... —G —H—%。因此，根据串行通信控件 MSComm32. OCX 的事件属性MSComm32. CTSholding/. DSRholding/. DCDholding,从 RS232C 接口的第八针CTS(也可以换用CD、DSR)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S16，...，Stll的状态。与74HC165(16)、(17)的并行输入端相关的16
个上拉电阻队6，......，Rtll使得没有接入传感器S16，...，Stll的时候其输入端处于稳定的
电平状态。如图3所示，Sbit串入并出移位寄存器(13)由一块74HC164组成，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(13)的一个串行信号输入端B ；时钟脉冲信号的上升沿到来，74HC164 (13)的并行输出端就会发生移位行动Q0 = Di，QO — Ql — Q2 — . . . — 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 (13)的8位并行输出数据，也可以不去清零，只输出所需要的数据。如图4所示，3块四位二进制数据比较器集成电路(91)、(92)与(93)组成一个Sbit 二进制数据比较器，因此，使用256个Sbit数据比较器可以组成256个Sbit数据比较器电路(9)。由图4可见，比较器(92)和(91)的一组数据输入端A3A2A1Atl, A3A2A1A0 依次构成了该^Dit数据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, B3B2B1B0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(93)的一组数据输入端^B2B1Btl之最高位 构成该Sbit数据比较器的比较结果A = B信号输出允许控制端 OEM 如果远二 ΓΖΕ 二 1，比较器(93)的输出信号A = B端总是为低电平。因此，图3中的下拉电阻R000, · · ·，R255并非必需的。在“串入并行出8位二进制指令数据”以后，根据控件MSComm32. OCX的Oirtput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”，这将导致256个Sbit数据比较器电路(9)输出比较结果，保证了适时传递正确的指令数据给1 个RS触发器电路(1 的1 对R和S控制端。8bit串入并出移位寄存器(13)与8bitXK并入串出移位寄存器{(16)、(17) (K =2)}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与数据移位 /装载控制端SHIFT/LOAD。因此，操作前者(13)时会影响后者(16)、(17)的工作状态，这时，不去关心串行通信控件MSComm32. OCX的事件属性即可；操作后者(16)、(17)时也会影响前者(1 的工作状态，这时，不从T)(D发送任何数据，就可以使得256个Sbit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，从而256个Sbit 数据比较器电路(9)的256个比较结果A = B信号输出端都处于低电平，不影响USfRS 触发器电路(15)的1 对R和S控制端，亦即不影响电子开关电路(001)-(1 )的工作状态。
权利要求1.串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 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、似232 ^ TTL / CMOS电平转换电路、8b i t串入并出移位寄存器、256个Sbit数据比较器电路、1 个RS触发器电路、1 组电子开关电路、^DitXK并入串出移位寄存器、8K(K = 1,2,3,......)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分别连接到欣232 <=> TTLI 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串入并出移位寄存器与SbitXK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一个串行信号输入端以及SbitXK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256个Sbit数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制端―，还连接一个上拉电阻到电源正极；串行口的第八针CTS连接到瓜232 77Z/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SbitXK 并入串出移位寄存器的串行信号输出端；8bit串入并出移位寄存器的8个信号输出端 Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Qtl与256个8bit数据比较器电路的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl依序并联，256个Sbit数据比较器电路的256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1 个RS触发器电路的1 对置1端S与复位端R ； 128个RS触发器电路的1 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8K路传感器1 组家电接线座，其特征是8bit串入并出移位寄存器由一块74HC164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8K路传感器1 组家电接线座，其特征是256个Sbit数据比较器电路由256个Sbit数据比较器组成，每个Sbit数据比较器有两组比较信号输入端即A7A6A5A4A3A2A1Atl和B7^ABJP2B1Btl ；各个Sbit数据比较器的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl分别依序并联，构成256个Sbit数据比较器电路的一组比较信号输入端A7A6A5A4A3A2A1Atl ；每个Sbit数据比较器的另一组比较信号输入端 B7B6B5B4B3B2B1Btl分别连接到一个单刀双掷开关的公共端，于是共有8 X 256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Sbit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，一共构成256个Sbit数据比较器电路的256个比较结果A = B信号输出端，后者低电平有效，并联构成256个Sbit数据比较器电路的比较结果A = B信号输出允许控制 imOE.
4.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 组家电接线座，其特征是8bitXK并入串出移位寄存器由K块74HC165级联组成，它们的片选端都接到电源负极，其时钟信号输入端都连接在一起，构成所述移位寄存器的时钟信号输入端，第 1块的级联进位信号输入端DS接到电源的正极，其串行信号输出端％连接到第2块的串行信号输入端B，第2块的串行信号输出端％连接到第3块的级联进位信号输入端DS，依次类推，第K-I块的串行信号输出端％连接到第K块的级联进位信号输入端DS，第K块的串行信号输出端％作为所述移位寄存器的串行信号输出端；所述移位寄存器的8K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8K(K= 1，2，3，......)对传感器接线端。
5.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8Κ路传感器1 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。
6.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 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。
7.根据权利要求1所述的串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 组家电接线座，其特征是1 组电子开关电路包括1 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路直流电电子开关电路。
8.根据权利要求7所述的串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 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。
9.根据权利要求7所述的串行口联络线管理核对指令式8K路传感器1 组家电接线座，其特征是直流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直流电子开关电路的输出端。
专利摘要串行口联络线管理核对指令式8K路传感器128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128组电子电器，用一根输入联络线检测8K(K＝1，2，3，......)路传感器；包括RS232C接口、USB接口、电平转换电路、8bit串入并出移位寄存器、256个8bit数据比较器电路、128个RS触发器电路、128组电子开关电路、8bit×K并入串出移位寄存器以及8K(K＝1，2，3，......)对传感器接线端。其中，RTS作为上述两种移位寄存器的时钟信号，DTR分别作为8bit串入并出移位寄存器的串行输入信号以及8bit×K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，该比较器电路的输出控制128个RS触发器电路及其电子开关电路；CTS接收8bit×K并入串出移位寄存器的串行输出信号。用于现有电器网络化管理。
文档编号H03K19/0175GK202050399SQ201020696288
公开日2011年11月23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