一種電子白板與計算機進行數據通訊的連接裝置的製作方法

2023-07-11 13:53:56

專利名稱：一種電子白板與計算機進行數據通訊的連接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機與外部數據通訊連接裝置，特別涉及一種電子白 板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置。
背景技術：
目前，互動式電子白板與計算機有線連接的方式，普遍採用兩種接n標
準 一種是採用計算機標準RS-232接口。這種有線連接的方式線纜可傳輸的 最大距離為15米左右。這是由於標準串行接口，本質上是靠鑑別電壓大小來 傳輸數位訊號，當串口連接電纜長度超過這個距離時，空中的電磁波就會在 導線上感應出一定強度的電壓信號，這就是雜波幹擾。當幹擾電壓信號強度 達到正常信號大小的時候，對靠鑑別電壓大小來的數字通訊電路來說，就會 產生無法鑑別的錯誤，造成通訊誤碼。
另一種是採用計算機標準USB接口 。這種直接連接方式的優點是速度快， 但是，其電纜可傳輸的最大距離為5米。實質上，也是由於外界電磁感應信 號幹擾了正常通訊信號。因此，現有技術中還不能實現電子白板與計算機之 間的遠距離數據通訊。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種能夠實 現電子白板與計算機之間可以遠距離進行數據通訊的連接裝置。
本發明所採用的技術方案是電子白板與計算機數據通訊連接裝置，包 括電子白板輸入檢測電路，電子白板CPU電路，通訊協議轉換電路和與計 算機連接用的USB接口，其特徵在於，還包括，對通訊數據進行放大的差分
放大器電路、標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，所述的差分放大器 電路分別對通訊數據信號進行差分放大處理後，分別輸入給電子白板CPU電路和通訊協議轉換電路。
所述的差分放大器電路，還包括，差分放大器的輸入脈衝整形電路，所 述的差分放大器的輸入脈衝整形電路，將待傳輸的通訊數據整形後，通過所
述的標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，傳輸給所述的差分放大器電路。
所述的差分放大器的輸入脈衝整形電路是通過與門和非門進行整形的。
所述的標準網線RJ-45接口設置有兩個， 一個是RJ-45A，另一個是 RJ-45B，所述的標準網線傳輸線纜設置有l顆，所述的標準網線傳輸線纜中 有8根傳輸導線，相鄰的2根導線攪在一起，組成4對互相攪在一起的導線， 用於連接所述的RJ-45A和RJ-45B接口 ，用2根導線傳輸一個數位訊號。
本發明的有益效果是在本裝置中採用了差分放大器，能夠抵抗外界電 磁感應電壓的幹擾，並對衰減的電平信號進行放大。將電子白板與計算機之 間規定的通訊距離增加到原來的IO倍以上，實際測試效果良好。


圖i是本發明電子白板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置組成的方 框圖2是本發明電子白板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置的原理示 意圖；
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明 圖1是本發明電子白板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置組成的方 框圖；如圖1所示，電子白板與計算機數據通訊連接裝置，包括電子白板 輸入檢測電路，電子白板CPU電路IC1，通訊協議轉換電路和與計算機連接 用的USB接口，對通訊數據進行放大的差分放大器電路、標準網線RJ-45接 口和標準網線傳輸線纜，差分放大器電路分別對通訊數據信號進行差分放大200910070186 處理後，分別輸入給電子白板CPU電路IC1和通訊協議轉換電路，差分放大 器電路還包括，差分放大器的輸入脈衝整形電路。差分放大器的輸入脈衝整
形電路，將待傳輸的通訊數據整形後，通過標準網線RJ-45接口和標準網線
傳輸線纜，傳輸給所述的差分放大器電路。差分放大器的輸入脈衝整形電路
是通過與門和非門進行整形的。標準網線RJ-45接口設置有兩個， 一個是 RJ-45A,另一個是RJ-45B，標準網線傳輸線纜設置有1顆，標準網線傳輸線 纜中有8根傳輸導線，相鄰的2根導線攪在一起，組成4對互相攪在一起的 導線，用於連接RJ-45A和RJ-45B接口，用2根導線傳輸一個數位訊號。
本發明將一個電壓信號分解成高電平信號和低電平信號，用兩根導線 傳輸一個數位訊號，然後在接收的末端使用差分放大器放大信號，最後採用 標準網線RJ-45接口傳輸方式。經實際測試使用，這種傳數位訊號傳輸方式 可以使通訊距離達到100米以上。
圖2是本發明電子白板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置的原理示 意圖；如圖2所示，其中，圖2中IC1是電子白板智能數字中央處理器。 圖2中Hi， H2， VI， V2是安裝在電子白板四周邊框上的檢測電極。數字電子白 板CPU電路IC1通過測量連接的這四個電極的電壓大小，就能夠檢測到是否 有人用手指按壓被Hl， H2， VI， V2包圍起來的白板表面及其按壓位置。
電子白板CPU電路IC1將測量的信號經過計算並轉化成數位訊號輸出到 TX1引腳上。電子白板CPU電路IC1的數據輸出引腳TX1連接邏輯電路"與 門"F1的T1輸入引腳；同時並聯到"非門"F2的T2輸入引腳；"與門"邏 輯電路F1的輸出引腳Yl連接到標準網線頭RJ-45A的Bl引腳上；"非門" 邏輯電路F2的輸出引腳Y2連接到標準網線接口 RJ-45A的B2引腳上；電子 白板CPU電路IC1的數據輸入引腳RX1連接到差分運算放大器P1的輸出引腳 Y3上；差分運算放大器Pl的負輸入端引腳XI連接到標準網線接口 RJ-45A 的B6引腳上；另一個正輸入端引腳X2連接到標準網線接口 RJ-45A的B3引
5腳上。電子白板CPU電路IC1的引腳GN1是電源的負極，連接到標準網線接 口 RJ-45A的B7引腳上，同時，並聯在標準網線接口RJ-45A的B8引腳上。 電子白板CPU電路IC1的引腳VC1是電源的正極，連接到標準網線接口 RJ-45A 的B4引腳上，同時並聯在標準網線接口 RJ-45A的B5引腳上。
圖2中的USB是電子白板連接所需要配備的標準計算機接口，其中，VC 是電源正極引腳，D1和D2是數據引腳，GN是電源負極引腳。IC2是通訊協 議轉換電路晶片。計算機USB接口的VC引腳連接到通訊協議轉換電路IC2 的VC2引腳上，同時，並聯在標準網線接口RJ-45B的U4和U5引腳上；計算 機的USB接口的GN引腳連接到通訊協議轉換電路IC2的GN2引腳上，同時， 並聯在標準網線接口 RJ-45B的U7和U8引腳上；計算機的USB接口的數據 Dl引腳連接到通訊協議轉換電路IC2的D3引腳上；其D2引腳連接到通訊協 議轉換電路IC2的D4引腳上。
通訊協議轉換電路IC2的數據輸出引腳TX2連接邏輯電路"與門"F3的 T3輸入引腳；同時，並聯到邏輯電路"非門"F4的T4輸入引腳上；"與門" 邏輯屯路F3的輸出引腳Y3連接到標準網線接口 RJ-45B的U3引腳上；"非 門"邏輯電路F4的輸出引腳Y4連接到標準網線接口 RJ-45B的Lf6引腳上； 通訊協議轉換電路IC2的數據輸入引腳RX2連接到差分運算放大器P2的輸出 引腳Y5上；差分運算放大器P2的正輸入端引腳X3連接到標準網線接口 RJ-45B的Ul引腳上，另一個負輸入端引腳X4連接到標準網線接口 RJ-45B 的U2引腳上。
圖2中L1， L2， L3， L 4是標準網線內部的4對雙絞線。
L 1的2根導線絞在一起，標準網線接口 RJ-45B的U4引腳連接標準網線接
口 RJ-45A的B4引腳，U5引腳連接標準網線接口 RJ-45A的B5引腳。
L 2的2根導線絞在一起，標準網線接口 RJ-45B的Ul引腳連接標準網線接
口 RJ-45A的Bl引腳，U2引腳連接標準網線接口 RJ-45A的B2引腳。L 3的2根導線絞在一起，標準網線接口 RJ-45B的U3引腳連接標準網線接 口 RJ-45A的B3引腳，U6引腳連接標準網線接口 RJ-45A的B6引腳。 L 4的2根導線絞在一起，標準網線接口 RJ-45B的U7引腳連接標準網線接 口 RJ-45A的B7引腳，U8引腳連接標準網線接口 RJ-45A的B8引腳。
本發明電子白板與計算機之間進行數據通訊的連接裝置的電路的工作 原理簡述如下
當金屬導線放置在含有複雜電磁波的環境中時，都會在金屬導線中感應 出雜波電壓信號，雜波電壓信號就會混入正在傳輸正常電壓信號的導線中。 這樣，會使依靠檢測電壓信號大小的通訊晶片不能區別正常電壓和幹擾電 壓，使其輸出錯誤的電平信號，造成通訊誤碼。通訊導線越長，電磁感應的 雜波電壓信號也就越強，當達到一定強度時候，正常通訊電平信號會被混入 的雜波電平信號所破壞。因此，使用標準RS-232串口電纜和USB電纜連接設 備之間的通訊距離，都不能超過規定的長度。這使普通電子白板連接計算機 的距離最大只能到15米(RS-232串口電纜)或5米遠(USB電纜)，這種連 接距離不能滿足實際通訊距離的需求。
將通信電纜用金屬網層包裹起來，可以減少外界電磁波感應電壓的雜波 幹擾。但這種方式不能消除在同一屏蔽金屬網層內的多個導線之間的互相干 擾。因為任何一根導線中有電流通過，就會在其周圍產生感應磁場，如果旁 邊有其他導線，就一定會在導線上面感應出電壓信號。因此，兩根導線在一 起使用，就會產生互相干擾的信號。如果將每個導線都分別包裹屏蔽網效果 很好，但是，會使通訊電纜的成本很高。在實際中都是將多根電纜並排在一 起，最後在外面統一包裹一層屏蔽的金屬網，作為抵抗電磁波幹擾的常用手 段。
每根金屬導線都有一定的電阻，顯然，導線越長，電阻也越大。導線電 阻對導線內傳輸的電平信號有很大的衰減作用。當通訊導線的長度達到一定距離的時候，電阻變得很大，這會將導線內傳輸的電平衰減到很小，使接收 端檢測電平信號的晶片失效，造成通訊失敗，因而，通訊電纜距離不能超過 規定的長度。
本發明裝置的電路設計採用標準網線接口作為電子白板和計算機之間 的通訊連接電纜。標準網線中有4對互相攪在一起的導線。每2根導線攪在 一起目的是使標準網線中的導線處於相同電磁環境中，顯然，兩根導線產 生的感應電壓也相同。這個感應電壓的正負極性是相同的。在本發明電路設 計中採用了差分運算放大器，能夠有效抵抗外界電磁感應電壓的幹擾，並對 通過連接導線衰減的電平信號進行放大。將規定的通訊距離增加到原來的10 倍以上，實際測試效果良好。
電子白板傳送數據給計算機的通訊過程是，電子白板的CPU電路IQ將 輸出的數據電平信號TX1引腳，同時連接到兩個邏輯相反的門電路Fl和F2 上，然後，輸出到Yl和Y2引腳上。Yl和TX1的邏輯電平一樣的；Y2是TX1 相反電平信號；如果TX1為高電平，則Y1輸出高電平，Y2會輸出低電平。 通過網線L2中的兩根導線，連接到差分運算放大器P2的兩個輸入端，正邏 輯輸出Yl最後連接到差分運算放大器P2的正輸入端X3引腳上，負邏輯輸出 Y2最後連接到差分運算放大器P2的負輸入端X4引腳上。差分運算放大器的 工作原理是只對其正、負輸入端的電壓差有放大作用，即可表示為 輸出電壓=(放大倍數)X (正輸入端電壓 一 負輸入端電壓)
對於差分運算放大器P2，正輸入端X3和負輸入端X4上的幹擾電壓(可 能是正感應電壓，也可能是負感應電壓)是一樣的，即極性相同的時候，輸 出端Y5的電壓不會改變。也就是說，差分運算放大器P2隻對正、負輸入端 電壓差的絕對值進行放大。使用其中一對電纜L2連接，這2根導線是攪在一 起的，處在相同的電磁環境中，如果被外界電磁波感應，則產生雜波感應電 壓的正、負極性也是相同的，這個幹擾電壓會同時疊加到正、負輸入端的正常信號上。而差分放大器對這個相同極性的幹擾電壓沒有放大作用，最終的
結果是，差分放大器P2的輸出電壓Y5不會產生變化。因此，差分放大器抑 制了這個共模幹擾電壓，這就是差分放大器的"共模抑制比"參數定義的基 本原理。 一般來說，這個參數都很高。所以，本裝置電路充分利用了運算放 大器具有高"共模抑制比"的功能，有效地消除了感應在通訊電纜上的雜波 電壓對數據通訊信號的幹擾。
由於通訊電纜的導線電阻對電平信號有衰減作用，本發明裝置採用差分 放大器後，對傳送數據電平信號進行了放大，使通訊距離增加到原來規定電 纜長度的10倍左右。對於計算機傳送給智能數字電子白板CPU電路IC1的通 信電平信號TX2，也是採用同時連接"與門"F3和"非門"F4變成兩個電平 相反的信號Y3和Y4，再通過標準網線中一對雙絞導線L3傳送到差分運算放 大器P1的正、負輸入端X2和X1引腳上，然後將電平信號放大，由Y3引腳 輸入連接到電子白板的CPU電路IC1的RX1引腳上，完成了雙向通訊功能。 其中的放大信號及抗共模電壓幹擾原理和上面的電路是相同的，不再詳細具 體重敘。
利用標準網線中的另外2對雙絞線Ll和L4傳送電源供給。其中，Ll 中的兩根導線並聯在一起作為電源正極電纜，L4中的兩根導線並聯在一起作 為電源負極電纜。實現了電子白板的工作電源由計算機的USB接口直接供 電。節省了外界供電適配器。
值得指出的是，本發明的保護範圍並不局限於上述具體實例方式，根據 本發明的基本技術構思，也可用基本相同的結構對所述連接電纜和差分放大 電路進行改進。只要本領域普通技術人員無需經過創造性勞動，即可聯想到 的實施方式，均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種電子白板與計算機數據通訊連接裝置，包括電子白板輸入檢測電路，電子白板CPU電路，通訊協議轉換電路和與計算機連接用的USB接口，其特徵在於，還包括，對通訊數據進行放大的差分放大器電路、標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，所述的差分放大器電路分別對通訊數據信號進行差分放大處理後，分別輸入給電子白板CPU電路和通訊協議轉換電路。
2. 根據權利要求l所述的電子白板與計算機數據通訊連接裝置，其特徵在於，所述的差分放大器電路，還包括，差分放大器的輸入脈衝整形電路，所述的差分放大器的輸入脈衝整形電路，將待傳輸的通訊數據整形後，通過所述的標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，傳輸給所述的差分放大器電路。
3. 根據權利要求2所述的電子白板與計算機數據通訊連接裝置，其特徵在於，所述的差分放大器的輸入脈衝整形電路是通過與門和非門進行整形的。
4. 根據權利要求1或2所述的電子白板與計算機數據通訊連接裝置，其特徵在於，所述的標準網線RJ-45接口設置有兩個， 一個是RJ-45A，另一個是RJ-45B，所述的標準網線傳輸線纜設置有1顆，所述的標準網線傳輸線纜中有8根傳輸導線，相鄰的2根導線攪在一起，組成4對互相攪在一起的導線，用於連接所述的RJ-45A和RJ-45B接口 ，用2根導線傳輸一個數位訊號。
全文摘要
本發明公開了一種電子白板與計算機數據通訊連接裝置，包括電子白板輸入檢測電路，電子白板CPU電路，通訊協議轉換電路和與計算機連接用的USB接口，對通訊數據進行放大的差分放大器電路、標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，差分放大器輸入電路分別對通訊數據信號進行整形處理後，通過標準網線RJ-45接口和標準網線傳輸線纜，傳輸給所述的差分放大器電路，本發明的有益效果是在本裝置中採用了差分放大器，能夠抵抗外界電磁感應電壓的幹擾，並對衰減的電平信號進行放大。將電子白板與計算機之間規定的通訊距離增加到原來的10倍以上，實際測試效果良好。
文檔編號H01R13/66GK101640346SQ20091007018
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者周海軍, 宇 張 申請人:天津市華億捷通科技發展有限公司