CN108521274A - 串行口查询管理的16路家用电子电器自动化接线座 - Google Patents

Abstract

串行口查询管理的16路家用电子电器自动化接线座属于计算机串行口与家用电子电器之间的接口装置。它接收口线TXD传输出的串行数据指令并转换成五位二进制数，再分三次由输入联络线DSR、CTS与CD回送这五位二进制数以及四个传感器的状态入计算机，指令数据经过校正，由5‑32译码输出给16路电子开关电路；上述“校正指令、译码输出、检测状态”三种动作由输出联络线DTR与RTS联合指挥。本装置包括：RS232C接口、RS232<‑>TTL/CMOS电平转换电路、三组3bit三态门电路、4对传感器接口接线端、2‑4译码电路、二进制计数器、5‑32译码电路、数据锁存电路以及16组电子开关电路。用于计算机检测4个传感器、运行16对家用电子与电器。

Description

串行口查询管理的16路家用电子电器自动化接线座

技术领域

本发明属于电子技术应用领域，特别涉及一种计算机与家用电子和电器的接口装置。

背景技术

计算机串行口有四根输入联络线，利用串行通信控件MSComm32.OCX 的事件属性，可以检测其中三根的状态变化及其电平的高、低状况。因此，通过串行口的输入联络线CTS、DSR 与CD，实用新型“串行口查询管理的家用电子电器自动化接线座”（专利号：ZL 201020531787.1）检测三位二进制指令数据与三个传感器的状态，管理四对家用电子电器，而实用新型“串行口查询管理的8 路家用电子电器自动化接线座”（申请号：201120229838X）分两次检测四位二进制指令数据与四个传感器的状态，管理八对家用电子电器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串行口查询管理的16 路家用电子电器自动化接线座，它构成家用电子电器与计算机的串行口之间的接口装置。

本装置接收计算机串行口的发送数据线TXD 传输出的串行数据指令，将其转换成五位二进制数据，再把该五位二进制数据分两次由串行口的三根输入联络线回传入计算机，经过计算机检验、校正无误以后，获得许可信号以5-32 译码的方式输出该指令给16 路电子开关电路，管理16 对家用电子或电器的启动或停止；此外，本装置还可以外接4 个传感器，允许计算机通过串行口的三根输入联络线分两次检测四个传感器的状态；上述“检验暨校正五位数据指令、5-32 译码输出、检测传感器状态”这三种动作由计算机通过串行口的两根输出联络线进行指挥。

本发明包括：9 针RS232C 接口、RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路、三组3bit

三态门电路、4 对传感器接口接线端、2-4 译码电路、二进制计数器、5-32 译码电路、数据输出使能电路、数据锁存电路、16 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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：RS232C 接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD 分别连接到RS232<->TTL/CMOS电平转换电路的一个RS232C 电平信号输入端，该电平转换电路相应的三个TTL/CMOS 电平信号输出端分别与2-4 译码电路的两个信号输入端以及二进制计数器的时钟信号输端相连接；每一组3bit 三态门电路有三个信号输出端，组与组之间的3bit 三态门电路的三个信号输出端并联，构成三个共同的信号输出端，每个共同的信号输出端经过一个上拉电阻连接到电源正极，每个共同的信号输出端还连接到RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路的一个TTL/CMOS 电平信号输入端，该电平转换电路相应的三个RS232C 电平信号输出端分别连接到RS232C 接口的第一针CD、第六针 DSR以及第八针CTS ；每组3bit 三态门电路由一块74HC244 或一块74HC273 组成，一组3bit三态门电路的三个信号输入端分别连接到二进制计数器的低三位计数信号输出端Q2Q1Q0，第二组3bit 三态门电路的三个信号输入端分别与电源负极构成了3 对传感器接口接线端，第三组3bit 三态门电路的两个信号输入端分别连接到二进制计数器的高两位计数信号输出端Q4Q3，它的第三个信号输入端与电源负极构成了第4 对传感器接口接线端；2-4译码电路由一个2-4 译码器组成，其低电平有效的使能端/E 接电源负极，它的四个译码信号输出端之/Y0、/Y1、/Y2 与/Y3 分别连接到三组3bit三态门电路以及数据输出使能电路的输出使能端；二进制计数器由两块计数器CD4516 级联组成，其复位端、预置数使能端、进位输入端都接电源负极，计数模式端接电源正极，其低五位计数信号输出端分别连接到5-32 译码电路的五个译码信号输入端；5-32 译码电路的32 个信号输出端分别连接到数据输出使能电路的32 个信号输入端；数据输出使能电路的32 个信号输出端分别经过一个下拉电阻连接到电源负极，并分别连接到数据锁存电路的16 对置1 端S 与复位端R ；数据锁存电路由四块RS 触发器电路CD4043 并列组成，它们各自有四对R、S 输入控制端以及四个输出端Q，一共构成数据锁存电路的16 个输出端Q，分别连接到一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RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路由两块MAX232 结合四只电解电容组成。

所述16 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，另一端作为该路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路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，另一端连接到该路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路弱电电子开关电路的输出端。

5-32 译码电路由一个2-4 译码器以及四块3-8 译码电路74HC138 组成，其中，四块3-8 译码电路的三个译码信号输入端分别连接到二进制计数器的低三位计数信号输出端Q2Q1Q0，它们的使能端/E1 分别连接到5-32 译码电路中的2-4 译码器的四个译码输出端，该2-4 译码器的两个译码信号输入端分别连接到二进制计数器的第四、五两位计数信号输出端Q3 与Q4，其使能端/E 接电源负极；四块3-8 译码电路各自的使能端/E2 都连接到2-4译码电路的译码信号输出端之/Y3，它们的使能端E3 都接电源正极。

本发明构成了计算机串行口与家用电子或电器之间的接口。它秉承了实用新型“串行口查询管理的家用电子电器自动化接线座”（专利号：ZL 2010 2 0531787.1）以及“串行口查询管理的8 路家用电子电器自动化接线座”（申请号：201120229838X）的基本技术：从串行数据发送线TXD 传送指令，借助串行口输出联络线DTR 与RTS 的状态组合，实施“检测传感器、检验并校正串行数据指令、译码输出指令数据”。本发明的优点是：利用2-4 译码电路输出的闲余的片选信号/Y2，使用三组3bit 三态门电路，使得计算机可以通过串行口的三根输入联络线检测四个传感器的状态，查询二进制计数器的低五位计数结果，经过校正指令数据，再采用5-32 译码电路，增加受控制的电子开关电路组数达16 组。

附图说明

下面结合附图，进一步说明本发明。

图1 是本发明的电路原理图之一，包括：RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路、三组3bit 三态门电路、传感器接口电路、2-4 译码电路与稳压电源电路，其中，RS1、RS2、RS3 与RS4 分别表示传感器。

图2 是本发明的电路原理图之二，包括：二进制计数器、5-32 译码电路、数据输出使能电路与数据锁存电路以及16 组电子开关电路。

图3 是本发明的电路原理图之三，即：5-32 译码电路，图中，两个计数器

CD4516 实施级联组成二进制计数器。

图4 是本发明的电路原理图之四，即：一组电子开关电路，图中，01.-16. 电子开关电路，5. 稳压电源电路，51. 防雷击和浪涌电路，8.RS232C接口，11.- 12.RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路，13. 三组3bit 三态门电路，14.2-4 译码电路，21. 二进制计数器，22.5-32 译码电路，23. 数据输出使能电路，24. 数据锁存电路，31. 直流电磁继电器，32.固态继电器SSR。

具体实施方式

图1 反映了计算机通过串行口的三根联络线CTS、DSR 与CD 查询本装置所配合的四个传感器RS1、RS2、RS3 与RS4 以及二进制计数器（21）的五位计数结果的信息流程。如此，便于通过串行口的发送数据线TXD 再传输出适当个数的字母“B”，达到校正指令数据的目的。

图2 反映了串行数据指令“串转并、译码、输出”的流程，在检验、校正串行数据指令的过程中，二进制计数器（21）会产生一些随机计数状态，这些随机的计数状态不得经过5-32 译码电路（22）施加到数据锁存电路（24）的32 个输入控制端上，否则会引起电子开关电路（01）-（16）的错误动作。为此，设计了数据输出使能电路（23），在二进制计数器（21）输出的指令数据得到校正以后，由2-4 译码电路（22）的四个译码信号输出端之/Y3 来选通，把正确的指令数据传递给数据锁存电路（24）的16 对输入控制端。

图2 中的数据输出使能电路（23）的输出使能端都由/Y3 控制，不由/Y1 或/Y2 控

制，因为，若其它电路由/Y3 控制的时候，从DTR/RTS = 00 -> 01 -> 11 需要经历一个中间状态，其历时虽然仅为计算机执行一条相关指令所需的若干微秒，但毕竟会影响到数据输出使能电路（23）的动作，从而会带来电子开关电路（01）-（08）的错误动作。

如图2 所示，当数据输出使能电路（23）的输出使能端/OE 无效的时候，其32 个输出端呈现高阻状态，数据锁存电路（24）的16 对R、S 控制端分别被各自的下拉电阻引导到电源负极，不影响数据锁存电路（24）的工作状态。数据锁存电路（24）由四块RS 触发器例如CD4043 并列组成，也可以32 个D 触发器并列组成。

图2 中的5-32 译码电路（22）的具体电路如图3 所示。图3 中，四块74HC138 的

使能端/E1 都连接到片选信号/Y3，在校正串行数据指令以后才允许5-32 译码电路（22）投入工作，实现了图2 中数据输出使能电路（23）之管制数据输出的功能，因此，可以省去单独的数据输出使能电路（23）。5-32 译码电路（22）与2-4 译码电路（14）中的2-4 译码器可以由一块双译码器集成电路74HC139 中的两个2-4 译码器分别承担。

命令MSComm1.OutPut=”B”使得从串行口的串行数据发送线TXD 传送出字母“B”的ASCII 码，过程中会产生3 个上升沿正跳变脉冲，发送一串字母“B”，所产生的奇数个上升沿正跳变脉冲会触发二进制计数器（21）的低五位计数端产生0 到31 共32 个完全的计数状态，以此二进制计数结果配合后面的5-32 译码电路（22），可以控制十六组电子开关的启动与停止。在计数过程中，没有多余的控制线去清零计数器（21），只有通过分两次查询的办法进行检测，再控制输出字母“B”的个数实施校正。

Claims (7)

1.串行口查询管理的16 路家用电子电器自动化接线座，其特征是，包括：9 针RS232C接口、RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路、三组3bit 三态门电路、4 对传感器接口接线端、2-4译码电路、二进制计数器、5-32 译码电路、数据锁存电路、16 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，RS232C 接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD 分别连接到RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路的一个RS232C 电平信号输入端，该电平转换电路相应的三个TTL/CMOS 电平信号输出端分别与2-4 译码电路的两个信号输入端以及二进制计数器的时钟信号输入端相连接；每一组3bit 三态门电路有三个信号输出端，组与组之间的3bit 三态门电路的三个信号输出端并联，构成三个共同的信号输出端，每个共同的信号输出端经过一个上拉电阻连接到电源正极，每个共同的信号输出端还连接到RS232<->TTL/CMOS 电平转换电路的一个TTL/CMOS 电平信号输入端，该电平转换电路相应的三个RS232C 电平信号输出端分别连接到RS232C 接口的第一针CD、第六针 DSR 以及第八针CTS ；一组3bit 三态门电路的三个信号输入端分别连接到二进制计数器的低三位计数信号输出端Q2Q1Q0，第二组3bit 三态门电路的三个信号输入端分别与电源负极构成了3 对传感器接口接线端，第三组3bit 三态门电路的两个信号输入端分别连接到二进制计数器的高两位计数信号输出端Q4Q3，它的第三个信号输入端与电源负极构成了第4 对传感器接口接线端；2-4 译码电路由一个2-4 译码器组成，其低电平有效的使能端/E 接电源负极，它的四个译码信号输出端之/Y0、/Y1 与/Y2 分别连接到三组3bit 三态门电路的输出使能端；二进制计数器由两块计数器CD4516 级联组成，其复位端、预置数使能端、进位输入端都接电源负极，计数模式端接电源正极，其低五位计数信号输出端分别连接到5-32 译码电路的五个译码信号输入端；5-32 译码电路的32 个信号输出端分别经过一个下拉电阻连接到电源负极，并分别连接到数据锁存电路的16 对置1 端S 与复位端R ；数据锁存电路由四块RS 触发器电路并列组成，它们各自有四对R、S 输入控制端以及四个输出端Q，一共构成数据锁存电路的16 个输出端Q，分别连接到一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 所述的串行口查询管理的16 路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 所述的串行口查询管理的16 路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 所述的串行口查询管理的16 路家用电子电器自动化接线座，其特征是，所述16 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 所述的串行口查询管理的16 路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，另一端作为该路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路交流电电子开关电路的输出端。

6.根据权利要求4 所述的串行口查询管理的16 路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，另一端连接到该路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路弱电电子开关电路的输出端。

7.根据权利要求1 所述的串行口查询管理的16 路家用电子电器自动化接线座，其特征是，5-32 译码电路由一个2-4 译码器以及四块3-8 译码电路74HC138 组成，其中，四块3-8 译码电路的三个译码信号输入端分别连接到二进制计数器的低三位计数信号输出端Q2Q1Q0，它们的使能端/E1 分别连接到5-32 译码电路中的2-4 译码器的四个译码输出端，该2-4译码器的两个译码信号输入端分别连接到二进制计数器的第四、五两位计数信号输出端Q3与Q4，其使能端/E 接电源负极；四块3-8 译码电路各自的使能端/E2 都连接到2-4译码电路的译码信号输出端之/Y3，它们的使能端E3 都接电源正极。