专利名称：视听设备自动接线保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型视听设备自动接线保护器涉及一种电器自动接线、安全保护和使用限定，尤其适用于家庭、企事业单位以及公共文化、娱乐场所。
现有手动信号转换(接)器，其作用是将两路或多路单一形式的信号选通至电视机或录相机上。
本实用新型的目的在于提供一种能自动完成多路不同形式的信号线相互接转、电源线通断操作的视听设备自动接线器；提供一种用户电器及人身安全、以及由用户指定的密码限定和使用状态锁定限定的视听设备自动保护器。
本实用新型之目的可通过下述技术方案实现如附
图1，本实用新型原理框图，附图3，本实用新型外观图。本实用新型包括外壳及其内的信号/电源端口(1)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，特点是还包括电源开关器(2)、信号开关桥路(3)、微处理器(4)、命令输入器(5)、状态显示器(6)。其中微处理器(4)分别和电源开关器(2)、信号开关桥路(3)、命令输入器(5)、状态显示器(6)相接；信号/电源端口(1)分别和信号开关桥路(3)、电源开关器(2)相接；市电和电源开关器(2)相接，在市电输入电源开关器(2)前还可设置一个电源滤波器(9)。所述微处理器(4)至少包括了中央微处理器和扩展输出接口。在本实用新型中，可设置电源监测器(8)，输出用户电源标志VOK至微处理器(4)，如不设置电源监测器(8)，则VOK可恒为高电平或低电平。
本实用新型之微处理器(4)所选用的中央微处理器可以是MCS-51、MCS-96、MC6805/MC68HC05、MC68HC11、Z8、SUPER8、PIC16、uCOM-87等系列的8位或16位单片微处理器。微处理器(4)以中央微处理器为核心，包括输入接口、输出接口、备用电池、自动复位电路以及可能的扩展存贮器等电路模块。其中输入接口为一编码扩展芯片如74LS147、74LS148、74LS348芯片等，也可采用门电路，如74LS30等。
微处理器(4)中输出接口电路采用并行方式扩展I/O，中央微处理器将输出数据送至数据总线，数据总线上挂有若干个锁存/驱动器。如果中央微处理器的数据输出口的电流驱动能力不足，可设置总线驱动器，锁存驱动器可采用74LS244、74LS240等芯片。中央微处理器输出的选通锁存信号经译码产生锁存控制信号，锁存控制信号将数据总线上的数据锁存到相应的锁存/驱动器中，锁存/驱动器输出状态信息、信号开关桥路的选通控制信息及电源开关器(2)的控制信息，这些信息分别送至状态显示器(6)、信号开关桥路(3)、电源开关器(2)。
为节省中央微处理器的输出/输入端口，微处理器(4)中输出接口电路亦可采用串行方式扩展I/O，即将若干片具有移位锁存功能的串行接口芯片串行连接。中央微处理器输出一路数据信号、一路时钟信号，将若干字节的状态信息、信号开关桥路的选通控制信息及电源开关器的控制信息串行移至扩展芯片，中央微处理器控制产生锁存信号，使各扩展芯片锁存新数据，并分别输出至状态显示器(6)、信号开关桥路(3)、电源开关器(2)。
本实用新型的信号开关桥路(3)是由具有一定带宽的开关元件组成的若干组多通道信号选通电路构成，每组选通电路的输入信号形式相同，选通电路的输出对应于视听设备的输入，选通电路的输入/输出经过信号/电源端口(1)和用户视听设备的信号输入/输出端口及天线端口相接。所述开关元件为继电器或集成式电子开关，使用集成式电子开关时，其带宽应能满足通过它的射频、视频-音频、音响信号以及分量信号的带宽要求。
为防止信号失真，信号开关桥路(3)可包括由具有阻抗变换功能的变压器或电阻网络组成的阻抗匹配器，阻抗匹配器设置在天线信号、视听设备输出信号、信号开关桥路中选通电路输出信号的全部或者部分分支点上，用以完成信号分支输出时的特性阻抗匹配。
信号开关桥路(3)和微处理器(4)相接，并在微处理器(4)的控制下输出信号，完成射频、视频-音频、音响或分量等不同信号的自动接通或断开。
本实用新型之电源开关器(2)由晶闸管元件、过零触发信号产生电路和触发控制电路组成，电源开关器(2)的输入端与市电相连，输出端经信号/电源端口(1)和用户视听设备的电源输入端口相接。其中隔离电路为光电耦合器或脉冲变压器，过零触发信号产生电路依次由电源电压取样电阻、过零比较电路、微分整流和整形电路组成。触发控制电路以U20为与门电路，U21为非门电路，由允许标志POK控制触发信号通断，来自微处理器(4)U10的触发控制信号VSi通过U18、U19控制过零触发信号触发相应的开关元件。
电源开关器(2)和微处理器(4)相接，并在微处理器(4)的控制下，使视听设备的电源线接通或断开。
本实用新型之命令输入器(5)主要由开关元件组成。命令输入器(5)通过设置在面板上的一组开关接收用户的命令，即方式选择，除电源开关外，用户每次面板开关操作，将在命令输入器(5)的输出即命令状态线上产生一个脉冲或状态跳咬，并送至微处理器(4)。
本实用新型之命令输入器(5)还可以包括防抖动电路，以确保每次用户操作仅在对应的命令状态线上产生单一的脉冲信号或状态跳变。防抖动电路中包括长时间充电回路和快速放电回路。
本实用新型之状态显示器(6)由发光二极管及其驱动电路组成，也可由数码管或由字符点阵器件组成。状态显示器(6)和微处理器(4)相接，状态信息来自微处理器(4)。
为保证微处理器(4)状态数据不丢失，可设置备用电池电路和自动复位电路，当稳压电源VC1下降或消失时，自动切入备用电池，使系统进入数据保持或低功耗方式，VC1正常时，控制电路使备用电池充电至规定值。
在微处理器(4)的输出接口电路中，其数据输出受控于使用限定标志和安全保护标志，只有当使用限定标志和安全保护标志都无效时，即不限定同时也未保护时，才允许输出接口电路输出控制信息至信号开关桥路(3)和电源开关器(2)，否则，视听设备的所有信号端口、电源端口将被悬空，本实用新型进入限定/保护状态，并保存用户选定的状态信息，直至限定标志、保护标志都无效。使用限定标志由微处理器(4)用软件方法实现，可对视听设备的使用人、使用时间、使用功能加以限定。安全保护标志由电源监测器(8)根据过压、过流、欠压、漏触电等情况产生。
本实用新型的信号/电源端口(1)对外用于连接用户的视听设备的信号线、电源线和天线，天线端口既可以输入用户的开路天线或闭路天线，也可以输入由用户设备产生的射频信号。
本实用新型的优越性在于其多端口结构，满足电视机、录相机、音响、影碟机、放音器、电子乐器、游戏机、卫星接收机、多媒体设备等视听装置相互之间的信号转接和电源通断的控制要求；多功能设计，满足视听设备间不同信号形式、不同功能组合的使用要求；能根据用户选定的工作方式，自动完成有关信号线、电源线的接通或断开操作；接线迅速、可靠、信号传递不失真、无干扰；用户选定工作方式时，操作简单、明了；可加配电源监测器模块以保护用户电器及人身安全。
附图1本实用新型原理框图。
附图2本实用新型实施例原理框图。
附图3本实用新型外观图。
附图3a本实用新型实施例面板结构图。
附图3b本实用新型实施例后板结构图。
附图4本实用新型实施例1原理图。
附图5本实用新型实施例2原理图。
附图6本实用新型实施例3原理图。
附图7本实用新型实施例1之信号开关桥路(3)原理图。
附图8本实用新型实施例1之电源开关器(2)原理图。
附图9为本实用新型实施例3电源开关器(2)原理图。
实施例1如附图2、附图3、附图3a、附图3b、附图4。
本实施例包括外壳及其内的信号/电源端口(1)、电源监测器(8)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，特点是还包括信号开关桥路(3)、电源开关器(2)、微处理器(4)、命令输入器(5)、状态显示器(6)。微处理器(4)分别与命令输入器(5)，状态显示器(6)，电源开关器(2)、信号开关桥路(3)相连。电源监测器(8)用以监测用户电源的过压、过流、欠压、漏触电等情况，输出用户电源标志信号VOK至微处理器(4)。
命令输入器(5)由固定在外壳面板上的开关元件K1-K8和与开关元件相接的电容C101-C108、电阻R101-R109等元件构成的防抖动电路组成，防抖动设计可保证用户每次开关操作仅在命令状态线上对应产生单-低电平脉冲。命令输入器(5)的命令状态输出经编码器U2送至中央微处理器(4)，U2采用74LS148。
微处理器(4)的中央微处理器U1选用了MCS-51系列的80C31，微处理器(4)的输出接口采用并行方式扩展，并有外扩程序存贮器、输入编码接口、备用电池电路、低电压复位与上电复位电路以及输出控制电路。如附图4，U1为中央微处理器，采用80C31芯片，U2为编码器，采用74LS148芯片，U3为地址锁存芯片，采用74LS373，U4为总线驱动器，采用74LS244，U5是译码芯片，采用74LS138，U6为扩展程序存贮芯片，采用27512芯片。U4芯片分别与数据输出扩展芯片U7、U8、U9、U10、U11、U12相连，数据输出扩展芯片采用74LS373，U13为低电压复位和上电复位芯片，U13采用TL7705。
微处理器(4)的数据输出扩展芯片U7、U8、U9和状态显示器(6)相连。
状态显示器(6)由一组发光二极管L100-L124，限流电阻R100、R111-R117等元件组成，显示的状态信息分别来自微处理器(4)的数据输出扩展芯片U7，U8、U9和状态标志芯片U15。
微处理器(4)的数据输出扩展芯片U11、U12与信号开关桥路(3)相连，信号开关桥路(3)的原理图如附图7。附图7为本实用新型实施例1之信号开关桥路(3)原理图。
附图7中JX1-JX14为继电器，JX1为天线TX1、TX2选通电路，JX2-JX5组成TV-RX-I也就是TV射频输入选通电路，JX9-JX11组成TV-AV-I即TV-A-I、TV-V-I也就是TV视频-音频输入选通电路，JX6-JX8组成AV1-RX-I也就是AV1射频输入选通电路，JX12、JX13组成AV1-AV-I即AV1-A-I、AV1-V-I也就是AV1视频-音频输入选通电路，JX14为A-Device输入选通。
在附图7中、I-Driver为继电器驱动模块，由14个完全相同的晶体管开关电路组成，如附图7左下角，当信号开关桥路(3)的控制信号SWi为低电平时，开关晶体管NPNi截止，继电器JXi处于常态，即JX1、JX14为常闭，其余为常开状态，当SWi为高电平时，NPNi饱和导通，继电器JXi闭合，电阻Ri用于调节NPNi的基极电流。继电器JXi的驱动电压源VC1约5.7V，线圈的实际驱动压降约5.5V，JXi可选用额定6V的4099型。继电器驱动也可以采用集成式开路门驱动器或CMOS型驱动芯片。
R-TRAN为阻抗匹配器，在信号分支点上，可以选择设置R-TRAN。
GB模块为天线滤波器模块，用以防止雷电或高压串入。
R-TRAN和GB模块是可选的，它不影响信号开关桥路(3)的正常使用。
信号开关桥路(3)的控制信号来自微处理器(4)的U11、U12。
信号开关桥路(3)选通电路的输入/输出信号通过信号/电源端口(1)和视听设备相连。
微处理器(4)的数据输出扩展芯片U10与电源开关器(2)相连，电源开关器(2)之原理图，如附图8。附图8为本实用新型实施例1之电源开关器(2)原理图。
在附图8中，采用晶闸管输出型光电耦合器GMTRi作为电源开关元件，还包括过零触发信号产生电路和触发控制电路。过零触发信号产生电路依次由电源电压取样电阻R307、R308，运算放大器A1、A2，电阻R309、R310，电容C301、C302，二极管D307、D308组成。二极管D309、D310用作钳位。AC1来自电源变压器B的付边1。触发控制电路U20为与门电路，U21为非门电路，由允许标志POK控制触发信号的通断，来自微处理器(4)U10上的电源开关器(2)的控制信号VS1-VS6通过门电路U18、U19控制相应的电源开关元件触发导通。二极管D301-D306控制产生总电源触发信号，电阻R300-R306用作限流。电源开关器(2)开关元件的输入端与市电相连。本实施例可在市电输入端引入电源滤波器(9)，使用户的视听设备免受电源噪声干扰。电源开关器(2)的各输出端与信号/电源端口(1)相接。
U16为与非门，输入为用户电源标志VOK和用户密码标志，输出允许标志POK分别控制输出扩展芯片U7-U12的输出和电源开关器(2)的触发允许芯片U20。
U15为与门，输入为用户电源标志VOK和状态标志，输出状态标志至状态显示器(6)。
如不选用电源监测器(8)，则VOK恒为高电平。
在本实施例中，二极管D101-D103、稳压管VZ1、备用电池E、电阻R131构成自动备用电池电路，完成备用电池自动充电和自动切换。芯片U13、电容C111、C112、电阻R132等元件构成中央处理器U1的上电自动复位和低电压自动复位电路。在本实施例中，直流稳压电源有两组，一组由直流电压VC2＝7.1V，经二极管D104-D106降压产生Vcc＝5v，Vc1＝5.7v，Vc2＝7.1v。另一组经简单整流滤波产生Vc3＝-9v－-12V电压，供电源开关器(2)进行隔离触发。
附图3a为本实用新型实施例面板结构图。在附图3a中，KAC为电源开关及指示，K1-K8为复位式开关，对应于命令输入器(5)。L1-L24为状态指示灯，对应于状态显示器(6)。K1、K2、L1-L11组成AV方式选择及指示，K1左移选择，K2右移选择，L1为TV方式(亮有效，下同)，L2为AV1放像方式，L3为AV2放像方式，L4为AV3放像方式，L5为AV1录像方式，L6为AV1录像同时AV2放像方式，L7为AV1录像同时AV3放像方式，L8为AV2-AV1对录方式，L9为AV3-AV1对录方式，L10为AV2-AV1对录同时AV3放像方式，L11为AV3-AV1对录同时AV2放像方式，K3、L12、L13组成信号形式选择及指示，L12为射频信号形式，L13为视频-音频信号形式，K4、L14组成监视选择及指示，K5、L15、L16组成天线选择及指示，L15为天线1(TX1)，L16为天线2(TX2)，K6、L17、L18组成音响连接选择及指示，L17为放音器(A-Source)连音响(A-Device)，L18为电视伴音(TV-A-O)送音响(A-Device)，K7、L19、L20组成状态/设置选择及指示，L19为密码禁止/允许/设置，L20为状态锁定，K8、L21-L24组成延时选择及指示，L21-L24分别延时30分、60分、90分、120分钟。
附图3b为本实用新型实施例后板结构图。在附图3b中RX1、RX2为天线端口，接开路或闭路天线，也可输入用户设备产生的射频信号。RX3为TV射频输入。RX4为AV1射频输入。RX5为AV1射频输出。RX6为AV2射频输出。RX7为AV3射频输出。AV1、AV2为TV视频-音频输入。AV3、AV4为AV1视频-音频输入。AV5、AV6为AV1视频-音频输出。AV7、AV8为AV2视频-音频输出。AV9、AV10为AV3视频-音频输出。AV11为TV伴音输出。AV12、AV13为放音器(A-Source)输出。AV14、AV15为音响(A-Device)输入。V1-V6为视听设备电源端口，分别对应TV、AV1、AV2、AV3、A-Source、A-Device。
此外，后板上这有保险丝管(FS)、设置模块参数的拨动开关KK和总电源线等。
在本实施中，视听设备与端口的对应关系为TV为电视机或投影式显像器。AV1为录像机。AV2、AV3为放像器，可为下列设备之一，如录相机、放像机、影碟机、游戏机/学习机、卫星接收机、多媒体设备等。
A-Source为放音器，可为下列设备之一，如放音机、唱机(CD/密纹)、收音机、电子乐器、话筒、多媒体设备等。
A-Device为音响，是指至少具有音频(功率)放大、音响再现功能的用户设备。如音响、混响器、OK机与音箱、多媒体设备等。
附图4中，虚框代表用户的视听设备，不是本实用新型的组成部分。
实施例2如附图2、附图3、附图3a、附图3b、附图5。
本实施例新型包括了外壳及其内的信号/电源端口(1)、电源监测器(8)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，特点是还包括了信号开关桥路(3)、电源开关器(2)、微处理器(4)、状态显示器(6)、命令输入器(5)。本实用新型的中央微处理器U1采用MC68HC05系列芯片，仍采用输出并行扩展方式，与实施例1相比省略了外扩程序贮存器，使用片内数据存贮器。芯片U4作为总线驱动器分别与输出扩展芯片U7、U8、U9、U10、U11、U12相连，U1的TCMP接口经与门U15送至状态显示器(6)，U1的PA0接口经与非门U16控制数据输出芯片U7-U12和电源开关器(2)的触发允许芯片U20。本实施例2的其它电路设置和作用与实施1相同。
实施例3如附图2、附图3、附图3a、附图3b、附图6。
本实施例包括外壳及其内的信号/电源端口(1)、电源监测器(8)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，特点是还包括了信号开关桥路(3)、电源开关器(2)、微处理器(4)、状态显示器(6)，命令输入器(5)。命令输入器(5)的命令状态线直接与中央微处理器U1的PA口相连。U23为74LS30，用于控制产生命令开关的中断信号。U1采用MC68HC05芯片，本实施例采用输出串行扩展方式。串行扩展芯片U7-U12为74LS595。
中央微处理器U1利用串行I/O接口输出数据，U7-U12串行相连，组成6字节(48位)移位寄存/锁存器，U1的PB5/SDO输出串行数据，PB7/SCK输出时钟，由U1之PC1接口对U7-U12进行锁存控制。U7、U8、U9锁存输出状态信息送状态显示器(6)，U10锁存输出电源开关器(2)的控制信息，U11、U12锁存输出信号开关桥路(3)的控制信息。
本实施例之电源开关器(2)的原理图如附图9。在附图9中，电源开关器(2)由过零触发信号产生电路、触发控制电路、隔离器、触发驱动电路以及电源开关元件组成。
开关元件TR0-TR6为双向晶闸管，GM0-GM6为光电隔离耦合器，过零触发信号产生电路依次由电源电压取样电阻R321、R322，过零电压比较器A1、A2，电阻R323、R324，电容C301、C302，二极管D307、D308组成，二极管D309、D310用作钳位，AC1来自电源变压器B的附边1。
U20为与门电路，U21为非门电路，由允许标志POK控制过零触发信号的通断。来自微处理器(4)U10的控制信号VS1-VS6通过门电路U18、U19控制触发相应的开关元件。
晶体管N301、电阻R307、R308进行触发驱动。
本电源开关器(2)实施例的其它电路设置和作用同实施例1之电源开关器(2)(附图8)相同。
本实用新型实施例3的其它电路设置和作用与实施例1相同。
权利要求1一种视听设备自动接线保护器，包括外壳及其内的信号/电源端口(1)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，其特征在于还包括信号开关桥路(3)、电源开关器(2)、微处理器(4)、命令输入器(5)、状态显示器(6)，其中微处理器(4)分别与状态显示器(6)，电源开关器(2)、信号开关桥路(3)、命令输入器(5)相接；市电与电源开关器(2)相连，电源开关器(2)与信号/电源端口(1)相接；信号开关桥路(3)与信号/电源端口(1)相接；所述微处理器(4)至少包括了中央微处理器和扩展输出接口。
2由权利要求1所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于微处理器(4)的输入接口为一编码扩展芯片，采用74LS147芯片、74LS148芯片、74LS348其中之一种。
3由权利要求1或2所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于微处理器(4)输出接口电路采用并行方式扩展I/O，输出数据送至数据总线，数据总路线上挂有若干个数据锁存驱动器，所述锁存驱动器为74LS244、74LS241、74LS231、74LS240、74LS230其中之一种。
4由权利要求1或2所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于微处理器(4)中输出接口电路采用串行方式扩展I/O，将若干片具有移位锁存功能的串行接口芯片串行连接，所述串行接口芯片为74LS595、74LS596、74LS594、74LS599其中之一种。
5由权利要求1所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于信号开关桥路(3)是由具有一定带宽的开关元件组成的若干组多通道信号选通电路构成，每组选通电路的输入信号形式相同，选通电路的输出对应于视听设备的输入，信号开关桥路(3)的控制信号来自微处理器(4)的数据扩展输出芯片，所述开关元件为继电器或集成式电子开关。
6由权利要求1所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于电源开关器(2)采用晶闸输出型光电耦合器GMTRi作为电源开关元件，还包括过零触发信号产生电路和触发控制电路，所述过零触发信号产生电路依次由电源电压取样电阻、运算放大器A、电阻R、电容C、二极管D组成的过零比较电路及整形电路组成；所述触发控制电路以U20为与门电路，由允许标志POK控制触发信号的通断，微处理器(4)的扩展数据输出芯片U10输出电源开关器(2)的控制信号VSi，VSi通过门电路U18、U19控制过零信号触发相应的电源开关元件GMTRi。
7由权利要求1所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于电源开关器(2)采用双向晶闸管TRi作为电源开关元件，包括过零触发信号产生电路、触发控制电路和由隔离器GMi、三极管、电阻构成的隔离型触发驱动电路；电源电压取样电阻、运算放大A、电阻R、电容C、二极管D组成过零触发信号产生电路；触发控制电路以U20为与门电路，由允许标志POK控制触发信号的通断，电源开关器(2)的控制信号VSi来自微处理器(4)的扩展数据输出芯片U10，控制信号VSi通过芯片U18、U19控制过零触发信号触发相应的电源开关元件TRi；所述隔离器GMi为光电隔离耦合器、变压器其中之一种。
8由权利要求1所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于所述命令输入器(5)主要由开关元件组成。
9由权利要求8所述的视听设备自动接线保护器，其特征在于命令输入器(5)还包括防抖动电路，所述防抖动电路中包括长时间充电回路和快速放电回路，由电阻R101、电容C101组成长时间充电回路，由开关K1、电阻R109、电容C101组成快速放电回路。
专利摘要本实用新型视听设备自动接线保护器，包括外壳及其内的信号/电源端口(1)、与各功能模块相连的直流稳压电源(7)，特点是还包括了开关桥路(3)、电源开关器(2)、微处理器(4)、命令输入器(5)、状态显示器(6)，微处理器(4)分别与状态显示器(6)、电源开关器(2)、信号开关桥路(3)、命令输入器(5)相连接，电源开关器(2)和信号开关桥路(3)与信号/电源端口(1)相接。为一种电器自动接线、安全保护和使用限定的装置。
文档编号H04N5/268GK2237912SQ9524081
公开日1996年10月16日 申请日期1995年11月2日 优先权日1995年11月2日
发明者孟利民, 赵国芬 申请人:孟利民