专利名称：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，即以串行口的发送数据线T)(D传输 出数据，其接收数据线R )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 往依靠四根输入联络线和两根输出联络线作为通信状态的呼叫与应答信号。最近准备提交 国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“可以计算机管理的家用电子电器自动化接线 座”、“串行口联络线译码型管理的家用电子电器自动化接线座”和“串行口联络线供电管理 的家用电器自动化接线座”都以计算机RS232C接口的四根输入联络线检测4个开关量输 出型传感器的信息，通过RS232C接口的两根输出联络线，分别自动运行两对、三对和不多 于二个的家用电子或电器，而实用新型专利“串行口发送数据线管理的家用电子电器自动 化接线座”和“串行口查询管理的家用电子电器自动化接线座”却以串行口的发送数据线 TXD配合十进制或二进制计数器传送指令数据，以其两根输出联络线控制指令数据的输出 与否，可以分别运行四对或四到八对电子或电器。
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输出数据管理的家用电子电 器自动化接线座，它以计算机为主机，查询外接的4个开关量输出型传感器，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控制数据指令的输 出，以运行4对家用电子或电器；包括9针RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、 Λ5232em/CMOS电平转换电路、4对传感器接口接线端、Sbit串入并行出转移寄存器、 数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电子开关电路、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 分别连接到各自的iK232 7TZ/CMOS电平转换电路的三个RS232C电平信号输入 端，该电平转换电路相应的三个TTL/CM0S电平信号输出端分别连接到Sbit串入并行 出转移寄存器的串行信号输入端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端； 肋232 ΓΓΖ/CMOS电平转换电路的四个TTL/CM0S电平信号输入端各自连接一个上拉电 阻到电源正极，还分别与电源负极构成了 4对传感器接口接线端，该电平转换电路相应的 四个RS232C电平信号输出端分别连接到RS232C接口的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS 与第九针RI ；Sbit串入并行出转移寄存器的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分别连接到各自的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RSiyi TTL / 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路交流电电子开关电路和1路弱 电电子开关电路。所述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 电极电阻连接到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交流电 电子开关电路的输出端。所述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、一只发光二 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，其集电极连接到发光二极管的负 极，发光二极管的正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。本实用新型构成了计算机与家用电子电器之间的接口，其优点是，在计算机软件 的管理下，通过四根输入联络线检测四个开关量输出型传感器的状态，以两根输出联络线 输出指令数据，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， 安全、便利；而且，传感器与家电的组合适应于多种场合。
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。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. RS232 TTLI CMOS 电平转换电路， 13. Sbit串入并行出转移寄存器，14.数据输出使能电路，15.数据锁存电路，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串入并行出转移寄存器(13)由74HC164组成，其信号串入端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，在此时钟脉冲信号的上升沿到来之前，所需的指令数据先由串行口 的输出联络线DTR准备好，并传送到74HC164的另一个信号串入端B。74HC164每次串入并 行出^Dit指令数据D7D6D5D4D3D2D1D0的具体过程是1) DTR = 0，然后，RTS = = 0 — 1 — 0， 重复至少 8 次，清零 74HC164 至 Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0 = 00000000 ；2)DTR = Di, i = 0，然后， RTS = = 0 — 1 — 0，i = i+1, DTR = Di，然后，RTS = 0 — 1 — 0，直到 i = 7 为止。在“串入并行出Sbit指令数据”的过程中，为了防止Sbit串入并行出转移寄存器 (13)的并行输出中间状态施加到数据锁存电路(15)的8个RS控制端上，引起电子开关电 路(1)44)的误动作，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”，这通过修改串行通 信控件MSComm32. OCX的Settings属性即可以做到。例如，其默认参数值为“9600，N，8， 1”，意思是“所使用的通信端口以每秒9600BU的速度传输，不做奇偶校验，每个数据单元 是8个Bit，而停止位是1个Bit”。使用下述命令也可以实现该属性=MSCommLkttings =〃 9600，n，8，l〃。当程序需要传输出一个字符串的时候，使用控件MSComm32. OCX的 Output属性将字符串写入输出寄存器中，例如MSComml. Output = ‘‘ ABCDE ‘‘，此即将 AB⑶E五个字符通过RS232C接口依序传送出去。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8bit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”会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，不影响 它们的工作状态。计算机的RS232C接口的传输距离可达15米，其逻辑0对应电平+3V +15V，逻 辑1对应电平-3V (-15) V，而其后续的HCM0S，CMOS电路的工作电压分别为2V_6V和 3V-15V(4500B)-18V(4000B)o因此，如图1所示，采用电平转换接口芯片(11)和(12)完成 RS232 7TZ/CMQS电平转换任务，具体型号可从MAX220 MAX249系列的沈种芯片中 选用，它们特别适合干电池供电的系统。常用的MAX232需要配合四节电解电容，实现电压 的加倍与反相，MAX225，MAX233, MAX235, MAX245, MAX246, MAX247甚至不需要外围器件就能 独立完成电平转换，适合于电路板空间有限的场合。Λ5232< 7ΤΖ/CMOS电平转换电路(11)和(12)也可以采用三极管开关电路配 合一组-6V -9V稳压电源与一组6V稳压电源组成。本实用新型设计了稳压电源电路，因 此，-6V -9V稳压电源可以方便地由7909等三端稳压集成电路实现。如图1所示，四个传感器Rsl，Rs2, Rs3, Rs4与其上拉电阻构成了串行口的传感器 接口电路，Rsl，Rs2，Rs3，Rs4的输出信号通过i S232 G m/CMOS电平转换电路(11)和(12)输入到RS232C接口的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS与第九针RI，通过串行通信 控件MSComm32. OCX的事件属性来检测传感器感应事件所输出的信号，适应输出信号为开 关型、+3V +6V的电平型、脉冲信号型、电阻跳变型的传感器。串行通信控件MSComm32. OCX的事件属性包括IComEvSend 传输寄存器中的字符数比threshold还少；2ComEvReceive 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；3ComEvCTS :Clear_to_Send 线的状态发生变化；4ComEvDSR :Data_Set_Ready 线的状态从 1 变到 O ；5ComEvCD :Carrier_Detect 线的状态发生变化；6ComEvRing 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；7ComEvE0F 收到数据结尾(ASCII为26)字符。使用过程中，本实用新型的一端通过电缆接计算机的USB或RS232C接口，另一端 通过电源线插入市电插座，像平时家里使用电源接线板一样把电器插入相应的插座，而4 对传感器则通过接线柱来连接。对传感器不熟悉的人，可以暂时不管它，运行计算机的程序就可以管理电子或电 器的运行。
权利要求1.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，其特征是，包括9针 RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、似232 77Z/CMOS电平转换电路、4对传 感器接口接线端、8bit串入并行出转移寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电 子开关电路、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分别连接到各自的 似232 0 7TZ/CMQS电平转换电路的三个RS232C电平信号输入端，该电平转换电路相应 的三个TTL/CM0S电平信号输出端分别连接到Sbit串入并行出转移寄存器的串行信号输入 端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端；RS232。TTL/CMOS电平转换 电路的四个TTL/CM0S电平信号输入端各自连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源 负极构成了 4对传感器接口接线端，该电平转换电路相应的四个RS232C电平信号输出端分 别连接到RS232C接口的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS与第九针RI ；Sbit串入并行出 转移寄存器的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分别连接到各自的电子开 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输出数据管理的家用电子电器自动化接线座， 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输出数据管理的家用电子电器自动化接线座， 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输出数据管理的家用电子电器自动化接线座， 其特征是，所述4组电子开关电路的结构相同，各自包括1路交流电电子开关电路和1路 弱电电子开关电路。
5.根据权利要求4所述的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， 其特征是，所述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 集电极电阻连接到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交流 电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输出数据管理的家用电子电器自动化接线座， 其特征是，所述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、一只发光 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，其集电极连接到发光二极管的负极，发光二极管的正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。
专利摘要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，属于计算机与家电的接口装置，计算机自动检测4个开关量输出型传感器，由串行口的DTR、RTS传输出二进制指令数据，以其TXD控制指令数据的输出，管理四组4电子开关电路；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、电平转换电路、4对传感器接口接线端、8bit串入并行出转移寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4组电子开关电路、稳压电源电路以及防雷击和浪涌电路。其中，串行口的DTR、RTS、TXD分别连接到串入并行出转移寄存器的信号串行输入端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端；CD、DSR、CTS与RI通过上拉电阻方式输入4对传感器的信号。用于自动化运行四对家用电子或电器。
文档编号H03K19/0175GK201928256SQ20102053182
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者曾艺 申请人:重庆工商大学