专利名称：串行口txd线管理的8组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，特别是涉及一种计算机与家用电子电器的接
口装置。
背景技术：
2010年9月中旬提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“串行口发送数 据线管理的家用电子电器自动化接线座”以计算机为主机，在其RS232C接口的两根输出联 络线的配合下，从串行口的T)(D 口线发送出串行数据，经过十进制计数器CD4017转换成并 行数据指令，管理4对家用电子和电器，还通过RS232C接口的四根输入联络线检测3个开 关量输出型传感器的状态以及1个传感器的状态的变化。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种串行口 T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接 线座，它以计算机为主机，从其RS232C接口的T)(D 口线发送出二进制数据，该数据经过译码 生成指令数据，管理8对家用电子或电器，还通过串行口的四根输入联络线检测3个开关量 输出型传感器的状态以及1个传感器的状态的变化；包括9针RS232C接口、USB接口、USB 转串行口电路、4对传感器接口接线端、RS232 — TTL/CM0S电平转换电路、二进制计数器、4 位锁存/4-16线译码器、数据锁存电路、8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接口的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS与第九针 RI分别连接一个上拉电阻到电源正极，这四针与电源负极分别构成了 4对传感器接口接线 端；RS232C接口的第三针T)(D、第四针DTR、第七针RTS分别连接到RS232 — TTL/CM0S电平 转换电路的三个信号输入端，电平转换电路相应的三个信号输出端分别连接到二进制计数 器的时钟信号输入端及其清零端、4位锁存/4-16线译码器的信号锁存控制端与信号输出 禁止端，该译码器的两个控制端是并联在一起的；二进制计数器的四个信号输出端分别连 接到4位锁存/4-16线译码器的四个信号输入端，该译码器的16个信号输出端分别连接到 数据锁存电路的8对置1端S与复位端R，数据锁存电路的8个信号输出端分别连接到1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7815组成，7815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RS232 —TTL/CM0S电平转换电路分成三路，各自的结构相同，包括一只三极管、一个基极电阻、一个集电极电阻、一只施密特反相器以及工作状态指示灯电路；其中，基 极电阻的一端作为该路电平转换电路的信号输入端，另一端连接到三极管的基极，电源正 极与集电极电阻、三极管的集电极、发射极以及电源负极组成串联电路，三极管的集电极还 连接到施密特反相器的输入端，施密特反相器的输出端作为该路电平转换电路的信号输出 端；工作状态指示灯电路包括一个限流电阻与一个发光二极管，施密特反相器的输出端、限 流电阻、发光二极管以及电源正极组成串联电路。所述8组电子开关电路的结构相同，各自包括1路固态继电器电子开关电路和1 路直流继电器电子开关电路。所述固态继电器电子开关电路包括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固 态继电器电子开关电路的输出端。所述直流继电器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直流继电器电子开关电路的输出端。所述二进制计数器由⑶4516组成，其预置数使能端LOAD与进位输入端&都接电 源负极，其计数模式控制端接电源正极。所述4位锁存/4-16线译码器由⑶4514组成。所述数据锁存电路由8个D触发器或者RS触发器组成。本实用新型构成了计算机与家用电子或电器之间的接口，在软件的管理下，自动 检测和运行家用电子或电器，可以选用的传感器包括输出信号为开关量型、+3V +15V的 电平型或脉冲信号型或电阻跳变型，传感器与家用电器的组合适应于多种场合；其特点是 利用串行口的输出联络线T)(D配合DTR线发送出正确的二进制数据，使用RTS线保证正确 译码并输出数据指令，控制8组电子开关电路。
以下结合附图，进一步说明本实用新型。
图1是传感器接口电路与稳压电源电路的方框图。图2是RS232 — TTL/CM0S电平转换电路的原理图。图3是计数器、4位锁存/4-16线译码器、数据锁存电路、8组电子开关电路的原理 图。图4是一组电子开关电路的原理图。
5[0021]图中，01.-08.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，21. 二进制计数器，22. 4位锁存/4-16线译码器， 23.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
传感器的接口电路如图1所示，其中，用Rsl，Rs2, Rs3, Rs4表示4个传感器。 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。串 行通信控件MSComm32. OCX的事件属性包括ComEvCTS :Clear_to_knd线的状态发生变 化；ComEvDSR :Data_Set_Ready 线的状态从 1 变至丨J O ；ComEvCD =Carrier_Detect 线的状 态发生变化；ComEvRing 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。计算机的RS232C接口的逻辑O对应电平+3V +15V，逻辑1对应电平-3V (-15) V, HCMOS, CMOS电路的工作电压分别为:2V-6V和3V-15V (4500B) -18V (4000B)。因此，采用 三极管设计了 RS232 — TTL/CM0S电平转换电路，如图2所示。参见图3，二进制计数器由⑶4516或其它二进制计数器组成，处于计数状态， 预置数无效。如果RS232C接口(8)的输出口线DTR=“1”，经过RS232 —TTL/CM0S电平转 换电路以后变成TTL/CM0S高电平“1”，使得CD4516的复位端有效Q3Q2Q1Q0 = 0000。通 过串行口的T)(D 口线可以使得CD4516的输出端出现所需要的状态，其技术如下串行口发送线平时处于高电平。串行通信控件MSComm32. OCX Wkttings属性确 定异步串行通信的信息格式“(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”。例如=MSComml. Settings = " 9600,η, 8,1"为其默认参数值， 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”。使用控件MSComm32. OCX的Output属性将字符串写入输出 寄存器中，就可以传输出一个字符串。例如MSComml. Output = 〃 ABCDE"，此即将ABCDE 五个字符通过RS232C接口依序传送出去。字母“B”其ASCII码为“42H = 0100 0010B”，每
次传送“B”，串行口线T)(D发出的波形是 四「，会产生3个上升沿正跳变脉冲；而 传送字母“A” = "4IH = 0100 000IB", TXD发出的波形是11110010000011~，只产生2个上升 沿正跳变脉冲。先设置⑶4516的输出端为清零状态Q3Q2Q1Q0 = 0000，再连续传送若干个 字母“B”，CD4516的输出端依次发生的情况是:3、6、9、12、15、18 = 16+2,21 = 16+5,24 = 16+8,27 = 16+11,30 = 16+14,33 = 32+1,36 = 32+4,39 = 32+7,42 = 32+10,45 = 32+13、 48 = 48+0，以后又开始新的一轮循环，如此，⑶4516的输出端出现了四位二进制数的各种 情况。4位锁存/4-16线译码器0 由⑶4514组成，当其信号锁存控制端STROBE从高 电平跳变到低电平的时候，其四个输入端的信号DCBA被锁存进入其中的锁存器，当其信号 输出禁止端INHIBIT处于高电平的时候，它的16个信号输出端全部处于低电平“0”，而当 INHIBIT处于低电平的时候，被锁存了的四个信号才会被译码输出对应的16个信号输出 端之一为高电平。因此，控制端STROBE和INHIBIT可以由串行口的输出联络线RTS控制 平时，RTS = 1，二进制计数器的四个信号输出端上出现了正确的二进制数据指令以后，使得RTS = 1 — 0 — 1即可保证输出正确的指令数据，从而控制数据锁存电路03)以 及其后的8组电子开关电路(01)-(08)发生相应的动作。
权利要求1.串行口T)(D线管理的8组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、4对传感器接口接线端、RS232 — TTL/CM0S电平转换电 路、二进制计数器、4位锁存/4-16线译码器、数据锁存电路、8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 的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS与第九针RI分别连接一个上拉电阻到电源正极，这四 针与电源负极分别构成了 4对传感器接口接线端；RS232C接口的第三针T)(D、第四针DTR、 第七针RTS分别连接到RS232 — TTL/CM0S电平转换电路的三个信号输入端，电平转换电路 相应的三个信号输出端分别连接到二进制计数器的时钟信号输入端及其清零端、4位锁存 /4-16线译码器的信号锁存控制端与信号输出禁止端，该译码器的两个控制端是并联在一 起的；二进制计数器的四个信号输出端分别连接到4位锁存/4-16线译码器的四个信号输 入端，该译码器的16个信号输出端分别连接到数据锁存电路的8对置1端S与复位端R，数 据锁存电路的8个信号输出端分别连接到1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T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其 特征是，所述RS232 — TTL/CM0S电平转换电路分成三路，各自的结构相同，包括一只三极 管、一个基极电阻、一个集电极电阻、一只施密特反相器以及工作状态指示灯电路；其中，基 极电阻的一端作为该路电平转换电路的信号输入端，另一端连接到三极管的基极，电源正 极与集电极电阻、三极管的集电极、发射极以及电源负极组成串联电路，三极管的集电极还 连接到施密特反相器的输入端，施密特反相器的输出端作为该路电平转换电路的信号输出 端；工作状态指示灯电路包括一个限流电阻与一个发光二极管，施密特反相器的输出端、限 流电阻、发光二极管以及电源正极组成串联电路。
3.根据权利要求1所述的串行口T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其特 征是，所述4位锁存/4-16线译码器由⑶4514组成。
4.根据权利要求1所述的串行口T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其特 征是，所述数据锁存电路由8个D触发器或者RS触发器组成。
5.根据权利要求1所述的串行口T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其特 征是，所述8组电子开关电路的结构相同，各自包括1路固态继电器电子开关电路和1路 直流继电器电子开关电路。
6.根据权利要求5所述的串行口T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其特 征是，所述固态继电器电子开关电路包括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固态 继电器电子开关电路的输出端。
7.根据权利要求5所述的串行口 T)(D线管理的8组家用电子电器自动化接线座，其特 征是，所述直流继电器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直流继电器电子开关电路的输出端。
专利摘要串行口TXD线管理的8组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，从计算机RS232C接口的TXD线送出二进制数据，该数据经过译码生成指令，管理8组家用电子电器，还通过串行口的输入联络线检测3个传感器的状态以及1个传感器状态的变化；包括RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、4对传感器接口接线端、RS232→TTL/CMOS电平转换电路、二进制计数器、4位锁存/4-16线译码器、数据锁存电路、8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，信号TXD、DTR、RTS分别送往计数器的时钟输入端及其清零端、译码器的信号锁存控制端与信号输出禁止端，后述两者并联；计数器的信号输出到译码器，译码器的16个输出信号送到数据锁存电路。用于家用电器自动化。
文档编号H03K19/0175GK201878127SQ20102055677
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者曾湘, 曾艺 申请人:重庆工商大学