CN102544950B - 一种串入并出端口扩展模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种串入并出端口扩展模块，其包括一块矩形电路板，所述矩形电路板的第一矩形边上设置有串行输入插座；所述矩形电路板的第四矩形边上设置有并行输出插座；所述矩形电路板的中央设置有移位寄存器，所述串行输入插座接收串行信号；所述移位寄存器根据所述串行信号计算移位数据并控制所述移位数据移位；所述并行输出插座并行输出所述移位数据，所述矩形电路板的第三矩形边上还设置有串行输出插座，所述移位寄存器包括若干级输出端，所述串行输出插座与所述移位寄存器的任意一个输出端相连。

Description

一种串入并出端口扩展模块

【技术领域】

本发明涉及电子领域，特别涉及一种可以将串行信号并行输出的模块。

【背景技术】

现有的电子设备各式各样，这些电子设备通常包括一整块电路板，电路板上设置各种电子元件来实现一定的电子功能。比如实现声音播放功能、图像处理功能等等。但是目前的电子设备，其电子部分均为一整块电路板，当电路板上某一个元件发生故障时，则整个电路板均无法工作，整个电子设备就无法实现原有的电子功能。对于普通用户来讲，只能将该电子设备丢弃，从而形成了电子垃圾和资源浪费的问题。

另外一方面，现在越来越多的玩家希望自己动手制作各种各样的电子设备，或者对原有的电子设备进行改装，现有的电子设备大都是不可拆卸的，即使拆卸也很可能导致产品无法恢复。由于从电子器件的功能性分类，大概有三类：传感类电子器件，比如话筒、物理按键、红外传感器和温湿度传感器等等；控制类电子器件，比如各类型微控制器；反馈类电子器件，比如扬声器、伺服电机和驱动器等等。另外还有一些通讯类电子器件、电源等等电子器件，综上可以认识到如果将各类电子器件做成单一的功能模块，并且提供统一接口的平台，那么用户可以自由组装想要的电子设备。

因此有必要提供一种可以很方便地相互拼装的电子积木模块，一方面在电子设备的某一元件发生损坏时，可以仅替换该部分元件来减少浪费。另外一方面可以满足用户自己动手制作电子设备或者改装电子设备的需求。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的在于提供一种串入并出端口扩展模块，其可以将输入的串行信号并行输出。

为了达到本发明的目的，本发明提供一种串入并出端口扩展模块，所述串入并出端口扩展模块包括一块矩形电路板，所述矩形电路板的第一矩形边上设置有串行输入插座；所述矩形电路板的第四矩形边上设置有并行输出插座；所述矩形电路板的中央设置有移位寄存器，所述串行输入插座接收串行信号；所述移位寄存器根据所述串行信号计算移位数据并控制所述移位数据移位；所述并行输出插座并行输出所述移位数据。

进一步地，所述矩形电路板的第三矩形边上还设置有串行输出插座，所述移位寄存器包括若干级输出端，所述串行输出插座与所述移位寄存器的任意一个输出端相连。

进一步地，所述移位寄存器为74HC164移位寄存器，包括CP、DSA、DSB、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为所述移位寄存器的8个输出端。

进一步地，所述并行输出插座包括8对跳针，每对跳针包含有两个导电端子，且每对跳针的一个导电端子作为正极分别与所述移位寄存器的Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚相连。

进一步地，所述串行输入插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为电源端子、数据端子、时钟端子和接地端子，所述数据端子与所述移位寄存器的CP引脚相连；所述时钟端子与所述移位寄存器的DSA、DSB引脚相连。

进一步地，所述串行输出插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的两个导电端子，所述导电端子分别为电源端子、数据端子、时钟端子和接地端子，所述数据端子与所述移位寄存器的Q7引脚相连。

进一步地，所述电源端子接电源；所述接地端子接地。

进一步地，当所述串入并出端口扩展模块为两个或者多个时，所述串行输出插座可以通过带特定插头的导线与另一个串入并出端口扩展模块的串行输入插座相连，实现所述移位数据在另一个串入并出端口扩展模块上的并行输出。

进一步地，所述矩形电路板长为4厘米、宽为2厘米。

进一步地，所述矩形电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔，所述穿孔为两个直径为0.5厘米的圆形小孔，所述圆形小孔的圆心与所述矩形电路板的边的距离为1厘米。

与现有技术相比，本发明中的串入并出端口扩展模块可以通过移位寄存器将输入的串行信号并行输出，并可与另一个串入并出端口扩展模块相连使得串行信号在另一个串入并出端口扩展模块上同时并行输出，且结合其他功能模块可以由用户自由组装成想要的电子设备或者改装电子设备。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明的一个实施例中的串入并出端口扩展模块的结构方框图；

图2为本发明的一个实施例中的移位寄存器的引脚排列图；

图3为本发明的一个实施例中的四针插座的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中的串入并出端口扩展模块的电路示意图；和

图5为本发明的一个实施例中的串入并出端口扩展模块的实施示意图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

本发明所述串入并出端口扩展模块可以通过移位寄存器将输入的串行信号并行输出，并可与另一个串入并出端口扩展模块相连，使得串行信号在另一个串入并出端口扩展模块上同时并行输出。所述串入并出端口扩展模块可以结合其他功能模块来构成一个电子设备，比如话筒模块、扬声器模块和电路转接板模块等等。

请参考图1，其示出了本发明的一个实施例中的串入并出端口扩展模块100的结构方框图。所述串入并出端口扩展模块100包括一块电路板102，所述矩形电路板102的第一矩形边上设置有串行输入插座104；所述矩形电路板102的第四矩形边上设置有并行输出插座108；所述矩形电路板102的中央设置有移位寄存器110，所述串行输入插座104接收串行信号；所述移位寄存器110根据所述串行信号计算移位数据并控制所述移位数据的移位；所述并行输出插座108并行输出所述移位数据。

所述矩形电路板102的第三矩形边上还设置有串行输出插座106，当所述移位数据移位到所述移位寄存器110的最后一个输出端，并且有新的串行信号输入到所述移位寄存器110时，所述串行输出插座106接收所述移位寄存器110的最后一个输出端的移位数据。

所述串行输入插座104和所述串行输出插座106均为四针插座；所述并行输出插座108中包括有8对跳针，且每对跳针都包含有两个导电端子；所述移位寄存器110为74HC164移位寄存器，其引脚排列可以参考图2，包括CP、MR、DSA、DSB、VCC、GND、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，所述CP引脚为时钟输入端；所述MR引脚为主复位输入端；所述DSA、DSB引脚为两个数据输入端；所述VCC引脚接电源；所述GND引脚接地；所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为8个数据输出端，且Q7引脚为所述移位寄存器110的最后一个输出端。

所述矩形电路板102上还设置有第一穿孔112和第二穿孔114，用于将所述矩形电路板102固定在其他物体上，所述第一穿孔112和所述第二穿孔114可以为两个直径为0.5厘米的圆形小孔，所述第一穿孔112的圆形小孔的圆心与所述矩形电路板102的第一矩形边、第二矩形边和第四矩形边的距离可以都为1厘米；所述第一穿孔114的圆形小孔的圆心与所述矩形电路板102的第二矩形边、第三矩形边和第四矩形边的距离可以都为1厘米；所述矩形电路板102的长可以为4厘米，宽可以为2厘米。

为了更详尽的描述本发明，请参考图3，其示出了本发明的一个实施例中的四针插座300的结构示意图。所述四针插座300包括绝缘本体302和在绝缘本体302内的导电端子304、导电端子306、导电端子308和导电端子310。其中绝缘本体302可以为一次成型的塑料材质器件，其形状如同少一个面的六面体盒子，同时在另外三个面有四个便于固定插头的凹槽，这些凹槽还可以避免对应的插头插反。所述导电端子304、导电端子306、导电端子308和导电端子310为可以导电的金属丝。所述金属丝呈90度，所述金属丝的一端平行与电路板安置在绝缘本体302的“六面体盒子”内；所述金属丝的另一端垂直于电路板并在与电路板接触的地方通过焊锡与电路板上的导电线迹焊接在一起。

请参考图4，其示出了本发明的一个实施例中的串入并出端口扩展模块400的电路示意图。所述串行输入插座104包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为电源端子VCC、数据端子DATA_IN、时钟端子CLK和接地端子GND，所述时钟端子CLK与所述移位寄存器110的CP引脚相连；所述数据端子DATA_IN与所述移位寄存器110的DSA引脚和DSB引脚相连，所述串入并出端口扩展模块400包括第一电容C1和第二电容C2，所述移位寄存器110的VCC引脚经并联的所述第一电容C1和所述第二电容C2接地；所述移位寄存器110的MR引脚和VCC引脚都接电源；所述移位寄存器110的GND引脚接地，其中所述第一电容C1的电容可以为10uF；所述第二电容C2的电容可以为0.1uF。

所述并行输出插座108包括8个跳针，可接8个LED灯，每对跳针包含有两个导电端子，且每对跳针的一个导电端子作为正极，另一个导电端子作为负极，所述串入并出端口扩展模块400还包括8个电阻RP1和可调电阻RV1，所述移位寄存器110的Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚经所述8个电阻RP1与每对跳针的正极相连；每对跳针的负极都接电源，且都经所述可调电阻RV1接地。

所述串行输出插座106包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为电源端子VCC、数据端子DATA_OUT、时钟端子CLK和接地端子GND，所述串入并出端口扩展模块400还包括第一电阻R1，所述数据端子DATA_OUT经所述第一电阻R1与所述移位寄存器110的Q7引脚相连，其中所述第一电阻R1的阻值可以为1kΩ，且其可以避免由于接线错误而导致所述移位寄存器110损坏。

所述移位寄存器110的DSA引脚和DSB引脚作为两个数据输入端接收从所述串行输入插座104的数据端子DATA_IN输入的串行信号；所述移位寄存器110的CP引脚接收从所述串行输入插座104的时钟端子CLK输入的时钟信号，当时钟信号第一次从低电平变为高电平的时候，将当前时钟周期中所述移位寄存器110的DSA引脚和DSB引脚输入的信号进行逻辑与运算后的结果作为第一数据，同时所述移位寄存器110的Q0引脚作为输出端输出所述第一数据；当时钟信号第二次从低电平变为高电平的时候，将当前时钟周期中所述移位寄存器110的DSA引脚和DSB引脚输入的信号进行逻辑与运算后的结果作为第二数据，同时将所述第一数据移位到所述移位寄存器110的Q1引脚输出，且所述移位寄存器110的Q0引脚输出所述第二数据，依次类推直到串行信号传输结束。

当所述移位寄存器110的Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚均有数据输出，且所述串行输入插座104的数据端子DATA_IN新输入串行信号时，可将所述串行输出插座106与另一个串入并出端口扩展模块的串行输入插座相连，并将所述移位寄存器110的Q7引脚上的数据作为所述另一个串入并出端口扩展模块的串行输入插座上的输入信号。

请参考图5，其示出了本发明的在一个实施例中的串入并出端口扩展模块510的实施示意图。所述串入并出端口扩展模块510与电池盒502、带放大的麦克风板504、转接板506和简版控制模块508通过带特定插头的导线连接可以组成声控流水灯系统500。

所述电池盒502通过带插头的2芯导线与所述转接板506的二针插座相连，负责给所述声控流水灯系统500供电；所述带放大的麦克风板504通过带插头的3芯导线与所述转接板506的三针插座相连，通过所述转接板506来传输音频信号；所述简版控制模块508通过带插头的4芯导线与所述转接板506的四针插座相连，通过所述转接板506接收音频信号；所述串入并出端口扩展模块510的串行输入插座通过带插头的4芯导线与所述简版控制模块508相连，接收所述简版控制模块508发出的控制信号；所述串入并出端口扩展模块510的并行输出插座接8个LED灯，并移位寄存器控制通过接收控制信号控制LED灯的开关。

在本实施例中，所述串入并出端口扩展模块510的串行输出插座可以通过带插头的4芯导线与另一个串入并出端口扩展模块的串行输入插座相连，使得串行信号在另一个串入并出端口扩展模块上同时并行输出。

应当认识到，本发明结合不同的功能模块会形成不同的系统，并不局限于本文实施例中所述的结合方式。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (2)

1.一种串入并出端口扩展模块，其特征在于，其包括：

一块矩形电路板，所述矩形电路板的第一矩形边上设置有串行输入插座；所述矩形电路板的第四矩形边上设置有并行输出插座；所述矩形电路板的中央设置有移位寄存器，所述串行输入插座接收串行信号；所述移位寄存器根据所述串行信号计算移位数据并控制所述移位数据移位；所述并行输出插座并行输出所述移位数据，

所述矩形电路板的第三矩形边上还设置有串行输出插座，所述移位寄存器包括若干级输出端，所述串行输出插座与所述移位寄存器的任意一个输出端相连，所述移位寄存器为74HC164移位寄存器，包括CP、DSA、DSB、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为所述移位寄存器的8个输出端，

所述串行输入插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为电源端子、数据端子、时钟端子和接地端子，所述时钟端子与所述移位寄存器的CP引脚相连；所述数据端子与所述移位寄存器的DSA、DSB引脚相连，

所述串行输出插座为四针插座，所述四针插座包括绝缘本体和在绝缘本体内的四个导电端子，所述导电端子分别为电源端子、数据端子、时钟端子和接地端子，所述数据端子与所述移位寄存器的Q7引脚相连，

所述电源端子接电源；所述接地端子接地，

当所述串入并出端口扩展模块为多个时，所述串行输出插座通过带特定插头的导线与另一个串入并出端口扩展模块的串行输入插座相连，实现所述移位数据在另一个串入并出端口扩展模块上的并行输出，

所述矩形电路板长为4厘米、宽为2厘米，

所述矩形电路板还包括便于将所述矩形电路板固定于其他物体的两个穿孔，所述穿孔为两个直径为0.5厘米的圆形小孔，所述圆形小孔的圆心与所述矩形电路板的边的距离为1厘米。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述并行输出插座包括8对跳针，每对跳针包含有两个导电端子，且每对跳针的一个导电端子作为正极分别与所述移位寄存器的Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚相连。