串行口聯絡線輸出數據核對指令式2^8N/2路家電自動化接線座的製作方法

2023-06-21 18:52:11

專利名稱：串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座的製作方法
技術領域：
本發明屬於應用電子技術領域，特別是涉及一種實現家用電器自動化的計算機與家用電子和電器的接口裝置。
背景技術：
2010年9月提交國家知識產權局專利局審查的實用新型專利「串行口聯絡線輸出數據管理的家用電子電器自動化接線座」(申請號201020531823. 4)依靠串行口的四根輸入聯絡線查詢外接的4個開關量輸出型傳感器，通過串行口的兩根輸出聯絡線傳送二進位數據指令，而以其發送數據線T)(D控制該數據指令的輸出，管理4對家用電子電器的運行。與本文件同期提交審查的實用新型「串行口聯絡線輸出數據核對指令式家電自動化接線座」對所輸出的二進位數據採取與預置的指令進行比較的技術，擴展可以管理的家用電子電器到1 對。

發明內容
本發明的目的在於提供一種串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，它以計算機為主機，查詢外接的3個開關量輸出型傳感器的狀態以及一個傳感器的狀態變化，通過串行口的兩根輸出聯絡線傳送二進位數據指令，以其發送數據線T)(D控制數據指令的輸出，通過與預置的指令數據進行比較，控制28N/2(N = 2，3，
4，......)對家用電子電器的運行；包括RS232C接口、USB接口、USB轉串行口電路、
RS232^TTL/ CMOS電平轉換電路、4對傳感器接口接線端、SbitXN串入並出移位寄存器、28N個SbitXN數據比較器電路、28N/2個RS觸發器電路、28N/2組電子開關電路、穩壓電源電路、防雷擊和浪湧電路以及電源線及其插頭。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是USB接口連接到USB轉串行口電路的相應的信號輸入端，後者的信號輸出端與RS232C接口的相應埠線並聯；RS232C接口的第五針GND連接到電源負極，其第三針T)(D、第四針DTR與第七針RTS分別連接到瓜232 ο 7TZ/CMOS電平轉換電路的三個RS232C電平信號輸入端之一，該電平轉換電路相應的三個TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到2 個SbitXN數據比較器電路的比較結果A = B信號輸出允許控制端&、8bitXN串入並出移位寄存器的串行信號輸入端及其時鐘信號輸入端；iW232o7TZ/CMOS電平轉換電路的四個TTL/CM0S電平信號輸入端各自連接一個上拉電阻到電源正極，還分別與電源負極構成了 4對傳感器接口接線端，該電平轉換電路相應的四個RS232C電平信號輸出端分別連接到RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針RI ；8bitXN串入並出移位寄
存器的8 X N個信號輸出端，例如=Q15Q14......Q2Q1Q0 (N = 2)，與2 個8bit X N數據比較器
電路的一組比較信號輸入端，例如=A15A14......A2A1A0 (N = 2)，依序並聯，SbitXN數
據比較器電路的2 個比較結果A = B信號輸出端分別連接一個下拉電阻到電源負極，還分別依序連接到28N/2個RS觸發器電路的28N/2對置1端S與復位端R ；28N/2個RS觸發器電路的28N/2個輸出端Q分別連接到一組電子開關電路的控制信號輸入端；穩壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪湧電路並聯，通過電源線及其插頭接到市電。8bitXN串入並出移位寄存器由N塊8bit串入並出移位寄存器級聯組成。SbitXN數據比較器電路由2 個SbitXN 二進位數據比較器並聯組
成，每個SbitXN 二進位數據比較器有兩組比較信號輸入端，例如=A15A14......A2A1A0和
B15B14......B2B1B0 (N = 2)，各個8bit XN 二進位數據比較器的組比較信號輸入端，例如
A15A14......A2A1Atl，分別依序並聯，構成所述SbitXN數據比較器電路的一組比較信號
輸入端，例如=A15A14......A2A1A0(N = 2)；每個SbitXN 二進位數據比較器的比較信號輸入
端B15B14......B2B1B0分別連接到一個單刀雙擲開關的公共端，於是共有8 XNX 2 個單刀雙
擲開關，這些單刀雙擲開關的另兩端分別連接到電源正極與電源負極；各個SbitXN 二進位數據比較器還有一個比較結果A = B信號輸出端與一個比較結果A = B信號輸出允許控制端@，前者高電平有效，一共構成所述2 個8bit XN數據比較器電路的28N個比較結果A = B信號輸出端，後者低電平有效，各個&並聯，構成所述2 個8bit X N數據比較器電路的比較結果A = B信號輸出允許控制端@。SbitXN二進位數據比較器由Sbit 二進位數據比較器組合而成，而Sbit 二進位數據比較器由4bit 二進位數據比較器組合而成。穩壓電源電路由電源變壓器、二極體橋式整流電路、電容濾波電路以及三端穩壓集成電路7806組成，7806的輸出正極與輸出負極分別構成了本裝置的電源正極與電源負極。防雷擊和浪湧電路由一隻熔斷器和一個壓敏電阻串連組成。RS232 77Z/CMOS電平轉換電路由兩塊MAX232結合四隻電解電容組成。28N/2組電子開關電路包括28N/2組電子開關電路，各組電子開關電路的結構相同，各自包括1路交流電電子開關電路和1路弱電電子開關電路。交流電電子開關電路包括1隻NPN三極體、1隻PNP三極體、1個基極電阻、1個基極偏置電阻、1個集電極電阻、1個限流用集電極電阻和一塊固態繼電器；其中，基極電阻的一端接NPN三極體的基極，另一端作為該組電子開關電路的控制信號輸入端，基極偏置電阻並聯在PNP三極體的發射結上，該PNP三極體的發射極接電源正極，其基極串聯一個集電極電阻連接到NPN三極體的集電極，NPN三極體的發射極連接到電源負極，PNP三極體的集電極串聯一個限流用集電極電阻連接到固態繼電器的控制信號輸入端中的正極，固態繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態繼電器的兩個輸出端構成該交流電電子開關電路的輸出端。弱電電子開關電路包括一隻三極體及其基極電阻、一隻二極體、一隻發光二極體和一個直流繼電器；其中，基極電阻的一端接三極體的基極，另一端作為該組電子開關電路的控制信號輸入端，三極體的發射極連接到電源負極，其集電極連接到發光二極體的負極，發光二極體的正極分別連接到二極體的正極和直流繼電器的線圈的一端，二極體的負極與直流繼電器的線圈的另一端都連接到電源正極；直流繼電器的兩對單刀雙擲開關的六個接線端構成了該弱電電子開關電路的輸出端。本發明構成了計算機與家用電子電器之間的接口，既可以檢測3個開關量輸出型傳感器的狀態以及一個傳感器的狀態變化，又可以自動化運行65536組電子電器；其有益之處是，其級聯串入並出移位寄存器以擴展指令數據字長，然後用比較器核對指令的方法是一種擴展被管理的電器數目的方法，該方法不需要採用單片微型計算機晶片，尤其適合於把比較器電路、RS觸發器以及電子開關這三個單元組合到單個電器本身，可用於改造現有電器，使它們實現自動化、網絡化管理。


下面結合附圖，進一步說明本發明。圖1是本發明的電路原理圖之傳感器接口電路部分，其中，Rsi, Rs2, Rs3, Rm代表傳感器。圖2是本發明的電路原理圖之傳輸數據指令部分，對應N = 2的情況。圖3表示由4bit 二進位數據比較器組成Sbit 二進位數據比較器的電路原理圖。圖4是一組電子開關電路的原理圖。圖中，001.-32768.電子開關電路，11.、12.似232 O 7TZ/CMOS電平轉換電路，
13. ,14. Sbit串入並出移位寄存器，15. 28N/2個RS觸發器電路，31.單刀雙擲直流電磁繼電器，32.固態繼電器SSR，5.穩壓電源電路，51.防雷擊和浪湧電路，6. USB接口，7. USB轉串行口電路，8. RS232C接口，9. 2 個SbitXN數據比較器電路，91. -93. 4bit 二進位數據比較
ο
具體實施例方式如圖2所示，8bitXN串入並出移位寄存器(N= 2)由N = 2塊8bit串入並出移位寄存器74HC164(14)和(13)級聯組成，它倆的數據串入端A與清零端都接電源正極，其
輸出信號端Q7......Q0, Q7......Q0依次構成SbitXN串入並出移位寄存器的8XN個輸
出信號端Q15Q14......AQ1Qtl,其時鐘信號輸入端CLK並聯，構成SbitXN串入並出移位寄
存器的時鐘信號輸入端，由串行口的RTS提供，Sbit串入並出移位寄存器(13)的屮連接到Sbit串入並出移位寄存器(14)的數據串入端B，8bit串入並出移位寄存器(13)的數據串入端B構成SbitXN串入並出移位寄存器的串行信號輸入端。在時鐘脈衝信號的上升沿到來之前，所需的指令數據先由串行口的輸出聯絡線DTR準備好，並傳送到74HC164 (13)的數據串入端B。SbitXN串入並出移位寄存器每次串行輸入並行輸出SbitXN指令數據
D15D14......D2D1D0 (N = 2)的具體過程是1) DTR = 0，然後，RTS = 0 — 1 — 0，重複至少 8 XN
=16 次，以清零 74HC164(13)、(14)至 Q15Q14......Q2Q1Q0 = 00...... 000 ；2)DTR = Di, i =
15，然後，RTS = 0 — 1 — 0，輸出一位；= i-1, DTR = Di,然後，RTS = 0 — 1 — 0 輸出下一位，如此進行，直到i = 0被執行完畢為止。在「串入並行出SbitXN指令數據」的過程中，為了防止SbitXN串入並出移位寄存器的並行輸出中間狀態通過SbitXN數據比較器電路(9)施加到28N/2個RS觸發器電路(15)的28N/2對R、S控制端上，因此引起28N/2組電子開關電路(001)-(65536)發生誤動作，為SbitXN數據比較器電路(9)設計了比較結果A = B信號輸出允許控制端石雲，它由串行口發送數據線T)(D控制，其依據是串行口發送線平時處於高電平，異步串行通信的信息格式是「 (1位低電平的)起始位+傳送的字符+奇偶校驗位+(1、1. 5或2位高電平的)停止位」。SbitXN數據比較器電路⑶包括2 個SbitXN 二進位數據比較器。圖3表示了由三塊4bit 二進位數據比較器(91)、(92)和(9 組合成一個Sbit 二進位數據比較器的電路。依此類推，可以由8bit 二進位數據比較器組合成8bit XN 二進位數據比較器。當然，最好採用8bit 二進位數據比較器集成電路來組建SbitXN數據比較器電路(9)。如圖3所示，比較器(92)和(91)的一組數據輸入端A3A2A1Ac^A3A2A1Atl依次構成了該Sbit比較器的一組比較信號輸入端A7A6A5A4A3A2A1Atl。比較器(92)和(91)的另一組數據輸入端B3B2B1BqA^2B1Bq依次構成了該8bit比較器的另一組比較信號輸入端B7B6B5B4B3B2B1B0,它們由8個單刀雙擲開關來預置指令碼。利用比較器(9 的一組數據輸入端B3B2B1Btl之最高位 構成比較結果A = B信號輸出允許控制端遠，即如果遠二 JXD = I,比較器(93)的信號A = B輸出端總是為低電平。因此，圖2中的下拉電阻R_，... , R65ra5可以省去。計算機的RS232C接口的傳輸距離可達15米，其邏輯0對應電平+3V +15V，邏輯1對應電平-3V (-15) V，而其後續的HCMOS，CMOS電路的工作電壓分別為2V 6V和3V 15V(4500B) 18V(4000B)。因此，如圖1所示，採用電平轉換接口晶片(11)和(12)完成似232 ο TTL/CMOS電平轉換任務，常用的MAX232需要配合四節電解電容以實現電壓的加倍與反相，而MAX225，MAX233，MAX235，MAX245, MAX246, MAX247甚至不需要外圍器件就能獨立完成電平轉換，適合於電路板空間有限的場合。電平轉換電路(11)和(1 也可以採用三極體開關電路配合一組-6V -9V穩壓電源與一組6V穩壓電源組成。-6V -9V穩壓電源可以方便地由7909之類三端穩壓集成電路實現。使用過程中，對傳感器不熟悉的人，可以暫時不管它，運行計算機的程序就可以管理電子或電器的運行。
權利要求
1.串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是包括RS232C接口、USB接口、USB轉串行口電路、朋232 TTZ/CMOS電平轉換電路、4對傳感器接口接線端、SbitXN串入並出移位寄存器、SbitXN數據比較器電路、28N/2個RS觸發器電路、28N/2組電子開關電路、穩壓電源電路、防雷擊和浪湧電路以及電源線及其插頭；其中，USB接口連接到USB轉串行口電路的相應的信號輸入端，後者的信號輸出端與RS232C接口的相應埠線並聯；RS232C接口的第五針GND連接到電源負極，其第三針T)(D、第四針DTR與第七針RTS分別連接到瓜232 7TL/CMOS電平轉換電路的三個RS232C電平信號輸入端之一，該電平轉換電路相應的三個TTL/CM0S電平信號輸出端分別連接到SbitXN數據比較器電路的比較結果A = B信號輸出允許控制端@、8bitXN串入並出移位寄存器的串行信號輸入端及其時鐘信號輸入端；/^232 77Z/CMaS電平轉換電路的四個TTL/CMOS電平信號輸入端各自連接一個上拉電阻到電源正極，還分別與電源負極構成了 4對傳感器接口接線端，該電平轉換電路相應的四個RS232C電平信號輸出端分別連接到RS232C接口的第一針⑶、第六針DSR、第八針CTS與第九針RI ；SbitXN串入並出移位寄存器的8XN個信號輸出端與SbitXN數據比較器電路的一組比較信號輸入端依序並聯，2 個SbitXN數據比較器電路的28N個比較結果A = B信號輸出端分別連接一個下拉電阻到電源負極，還分別依序連接到28N/2個RS觸發器電路的28N/2對置1端S與復位端R ；28N/2個RS觸發器電路的28N/2個輸出端Q分別連接到一組電子開關電路的控制信號輸入端；穩壓電源電路的交流輸入端與防雷擊和浪湧電路並聯，通過電源線及其插頭接到市電。
2.根據權利要求1所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是8bitXN串入並出移位寄存器由N塊8bit串入並出移位寄存器級聯組成。
3.根據權利要求1所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是28Nf SbitXN數據比較器電路由SbitXN 二進位數據比較器並聯組成，每個8bit X N 二進位數據比較器有兩組比較信號輸入端，各個8bit X N 二進位數據比較器的一組比較信號輸入端分別依序並聯，構成所述SbitXN數據比較器電路的一組比較信號輸入端；每個SbitXN 二進位數據比較器的另一組比較信號輸入端分別連接到一個單刀雙擲開關的公共端，於是共有8XNX28N個單刀雙擲開關，這些單刀雙擲開關的另兩端分別連接到電源正極與電源負極；各個SbitXN 二進位數據比較器還有一個比較結果A =B信號輸出端與一個比較結果A = B信號輸出允許控制端&，前者高電平有效，一共構成所述2 個8bit X N數據比較器電路的2 個比較結果A = B信號輸出端，後者低電平有效，各個&並聯，構成所述2 個8bit XN數據比較器電路的比較結果A = B信號輸出允許控制^mOE ο
4.根據權利要求3所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是8bitXN 二進位數據比較器由Sbit 二進位數據比較器組合而成。
5.根據權利要求1所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是穩壓電源電路由電源變壓器、橋式整流電路、電容濾波電路以及三端穩壓集成電路7806組成，7806的輸出正極與輸出負極分別構成了本裝置的電源正極與電源負極。
6.根據權利要求1所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是防雷擊和浪湧電路由一隻熔斷器和一個壓敏電阻串連組成。
7.根據權利要求1所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是28N/2組電子開關電路包括28N/2組電子開關電路，各組電子開關電路的結構相同，各自包括1路交流電電子開關電路和1路弱電電子開關電路。
8.根據權利要求7所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是交流電電子開關電路包括1隻NPN三極體、1隻PNP三極體、1個基極電阻、1個基極偏置電阻、1個集電極電阻、1個限流用集電極電阻和一塊固態繼電器；其中，基極電阻的一端接NPN三極體的基極，另一端作為該組電子開關電路的控制信號輸入端，基極偏置電阻並聯在PNP三極體的發射結上，該PNP三極體的發射極接電源正極，其基極串聯一個集電極電阻連接到NPN三極體的集電極，NPN三極體的發射極連接到電源負極，PNP三極體的集電極串聯一個限流用集電極電阻連接到固態繼電器的控制信號輸入端中的正極，固態繼電器的控制信號輸入端中的負極連接到電源負極；固態繼電器的兩個輸出端構成該交流電電子開關電路的輸出端。
9.根據權利要求7所述的串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座，其特徵是弱電電子開關電路包括一隻三極體及其基極電阻、一隻二極體、一隻發光二極體和一個直流繼電器；其中，基極電阻的一端接三極體的基極，另一端作為該組電子開關電路的控制信號輸入端，三極體的發射極連接到電源負極，其集電極連接到發光二極體的負極，發光二極體的正極分別連接到二極體的正極和直流繼電器的線圈的一端，二極體的負極與直流繼電器的線圈的另一端都連接到電源正極；直流繼電器的兩對單刀雙擲開關的六個接線端構成了該弱電電子開關電路的輸出端。
全文摘要
串行口聯絡線輸出數據核對指令式28N/2路家電自動化接線座屬於計算機與家電的接口裝置，以串行口的輸出聯絡線傳輸指令數據，而以發送數據線控制指令數據的輸出，經過與預置的數據碼進行比較，管理28N/2組電子電器，還可以檢測四個傳感器；包括RS232C接口、USB接口、USB轉串行口電路、電平轉換電路、4對傳感器接口接線端、8bit×N串入並出移位寄存器、28N個8bit×N數據比較器電路、28N/2個RS觸發器電路、28N/2組電子開關電路以及穩壓電源電路；其中，DTR、RTS、TXD分別經過電平轉換電路連接到移位寄存器的串行信號輸入端及其時鐘信號輸入端以及數據比較器電路的比較結果A＝B信號輸出允許控制端；數據比較器電路的輸出信號通過RS觸發器電路控制電子開關電路。用於改造現有電器，實現自動化、網絡化。
文檔編號H03K19/0175GK102571062SQ20101061675
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者曾藝 申請人:重慶工商大學