CN1125551C

CN1125551C - 电子编码器

Info

Publication number: CN1125551C
Application number: CN 99123763
Authority: CN
Inventors: 刘卫华; 王印斌; 李向阳; 王建华; 王爱中; 王喜芝
Original assignee: HAIWAN SAFETY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Gulf Security Technology Co., Ltd.
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2003-10-22
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: CN1297300A

Abstract

本发明公开了一种电子编码器，包括自动开/关电路、发码电路、收码电路、升压电路、电平监测电路以及键盘和显示电路。具有无极性二总线制，低功能睡眠和自动关机功能，可测试探测器或模块的性能，电池欠压指示功能，显示简洁直观，使用携带方便的特点。

Description

电子编码器

本发明涉及一种给火灾探测器及模块编码的一种电子编码器。

为了分辨火灾探测器的位置和其所探测的场所，实际应用当中都要给探测器(或模块)进行一定范围内的编码，这种编码一般均采用一定位数的拨码开关或者编码插针接入电路，通过拨码开关的断通、编码插针的短接与否，并由相应电路去识别完成。这样一来，不但操作繁锁，不易实现生产自动化，而且电路还很复杂。拨码开头和编码插针体积都较大，火灾探测器也就显得比较笨重。最重要的是，必须在探测器中扣上还得预留编码孔，从而破坏了其外壳的整体密封性，不易实现防潮、防尘、防水、防虫，严重影响了探测器的可靠性和寿命。同时，预留编码孔还给模具设计带来一定困难。

本发明的目的，是提供一种不用拨码开关和编码插针就能对探测器进行编码或改写的装置。它通过与控制器共用的二总线完成与探测器内部单片机的信息交换，将地址码、灵敏度、批次号信息写入到探测器内部数据存储器内的电子编码器。

本发明的目的是这样来实现的：电子编码器采用了自动开/关机电路，通过电源的输入信号与开关ON/OFF相连，并接在按键CF上，由CF与电解电容C₁₁、三极管T₂并联，T₂的基极、集电极分别与三极管T₁的集电极、发射极相连构成复合NPN管，电阻R₁的一端接T₁的集电极，另一端与T₁的基极、电阻R₂相连，由R₁、R₂的分压提供复合管的基极电流，电阻R₂的另一端与三极管T₃的发射极连接，基极通过电阻R₃与单片机U₁的I/O口RA0连接，升压电路由U₁的RA1口通过电阻R₆接于三极管T₆的基极，发射极接地，集电极通过电阻R₅连接于由三极管T₄、T₅组成的PNP复合管的基极上，电阻R₄接于复合管的基极和集电极之间，控制MAX629为核心的升压电路电源的输入；开关电源的输出信号V₁₈，加在PNP型三极管T₈的发射极上，通过发射极和基极之间连接的电阻R₇与接在基极上的电阻R₈二者的分压，R₈的另一端接于三极管T₉的集电极上，基极通过电阻R₉单片机U₁的I/O口RC0相连在总线上得到高电平电路与由三极管T₁₀、T₁₁组成的PNP型复合三极管，其基极通过电阻R₁₀接于单片机U₁的I/O口RC1上得到低电平电路组成的发码电路；收回码电路由单片机U₁的RC3口输出，通过电阻R₁₁和二极管D₁施加到总线BUS2上，在D₁、R₁₁之间连接二极管D₂、D₃和电阻R₁₂并接地，回码的读取由U₁的I/O口RC2接于二极管D₃和电阻R₁₂之间；由H1监测芯电输入端IB连接到电容C₁₁的负极IN处，H1的输出端与地之间并联电阻R₁₉、R₂₀接U的I/O口RA₂/AN₂上组成电子编码器的电平监测电路；由0-9、SHIFT、CLEAR、READ、PROGRAM、SUB、ADD16个按键的上拉电阻R₁₅-R₁₈以及U₁的部分I/O组成的键盘电路；U₁的若干I/O口，液晶驱动芯电U₂、液晶屏U₃及滤波电容C₂构成的显示电路。

本发明具有如下特点：

1、无极性二总线制

编码器与控制器共用一组无极性二总线，使编码器与探测器或模块之间的联系简化，并且由于二者之间不共地，也降低了来自于任何一方的干扰信号，扩大了编码器的应用场所。

2、可完成地址码、批次号、灵敏度等信息的读出和写入。

编码可任意改写，但产品的生产年号、批次号、类型号是一次性写入的，不可更改。为了提高探测器的适应性和方便的可维护性，使其适用于不同的场所，其灵敏度是可改写的，但已加上了权限，只有工程技术人员鉴于使用和维护的需要才可对灵敏度进行改写。

3、低功耗睡眠和自动关机功能

本系统在开机状态但无操作时，U₁处于低功耗睡眠状态以节约电能。自动关机功能是为了避免由于人为原因忘记关机而造成大量的能量损耗。

4、可测试探测器或模块的性能

本系统专门设定了一个自诊断功能，通过自诊断，可对探测器或模块的现有状态进行测试。提高了工程上产品使用的可靠性。

5、电池欠压指示功能

当电池电压低于某一限度时，系统将给出欠压信息。此功能用来提醒工程技术人员及时更换电池，避免由于供电原因产生系统不稳定，而影响工程上产品使用的可靠性。

6、显示简洁直观，功耗低

本系统采用四位段码式液晶显示，简单直观，功耗低。

7、外型小巧美观、携带方便

本系统类似于电视机遥控器，并连接有金属链，可挂在腰间或腕部，便于保护和携带。

本发明将结合附图实施例进一步描述：

图1为本系统的电路原理图。

图2为另一实施例的发码电路图。

图3为另一实施例的收回码电路图。

图4为另一实施例的自动关机电路图。

附图1为电子编码器电路原理图，它是由自动开/关机电路、发码电路、收码电路、升压电路、电子监测电路以及键盘和显示电路组成。电子编码器采用了自动开/关机电路，电源的输入信号与开关ON/OFF相连，并通过它连接在接键CF上，使CF与电解电容C₁₁、三极管T₂并联，实现自动关机后的硬件开机功能，由T₂的基极、集电极分别与三极管T₁的集电极、发射极相连构成复合NPN管，电阻R₁的一端接于T₁的集电极，另一端与T₁的基极，电阻R₂的分压提供复合管的基极电流，R₂的另一端与T₃的发射极连接，T₃的基极通过电阻R₃与单片机U₁的I/O口RA0相连，作用是提供开/关机信号。升压电路由单片机U₁的RA1口通过电阻R₆接在T₆的基极上，T₆的发射极接地，集电极又通过电阻R₅连接到由T₄、T₅组成的PNP复合管的基极上，(复合管的组成与T₁、T₂的方式相同)电阻R₄接于复合管的基极和集电极之间，此部分用于控制以MAX629为核心的升压电路电源的输入，开关电源外围是由C₇、I₁、D₄、C₈、C₉、R₁₄、R₁₃及C₁₀组成的典型电路。发码电路分为产生高电平的电路和产生低电平的电路两部分：开关电源的输出信号V₁₈，加在PNP型三极管T₈的发射极上，连接T₈的发射极和基极之间的电阻R₇与连接在基极上的电阻R₈二者的分压，提供了T₈导通与否的电平，R₈的另一端接于T₉的集电极上，其基极又通过电阻R₉与单片机U₁的I/O口RC0相连，以上器件的作用是在总线上得到高电平；低电平由T₁₀、T₁₁组成一个PNP型的复合三极管，其基极电流由连接在U₁的I/O口RC1上的电阻R₁₀提供。收回码电路中，回码电平由U₁的RC3口给出，通过电阻R₁₁和二极管D₁施加到总线BUS2上，起降压作用的二极管D₂、D₃、在D₁、R₁₁之间引出，再通过电阻R₁₂接地，回码读取由U₁的I/O口RC2完成，它连接在D₃和R₁₂之间。本系统由一节9V电池供电，选用功耗较低的单片机PIC16C73(MICROCHIP公司生产)做为系统的核心，并选用微功耗MAX629和HT1050作为电压变换器件；显示电路部分采用ICM7211U₂作为液晶驱动芯片来驱动EDS-805----四位段码式液晶显示屏U₃，目的都是为了限制电能的损耗。当电源开关ON/OFF打开后在C₁₁上将产生充电电流，这个电流直接加在U₆(HT1050)的输入端上，并经过转化在输出端上得到5V(VCC)电压，单片机U₁得电后，先初始化，然后将RA0口置高，通过R₃使T₃饱和导通，使电流可以流过串联电阻R₁、R₂，由T₁、T₂搭成的复合管的基极连接在R₁、R₂之间，并由于二者的分压作用使其导通，电源电压就可以不必通过C₁₁而通过T₂的C、E脚加在U₆上，使电源部分自维持稳定，这就完成了开机上电功能。U₆的输入端同时也接在电压测试芯片H₁(HT7070)的输入端，当IN端电压高于7V时H₁的E脚输出为低电平，当输入小于7V时，输出为电源电压，由R₁₉、R₂₀和H₁共同组成电子编码器的电平监测电路；H₁是HOLTEK公司生产的电压监测专用芯片，其输入端连接到电容C₁₁的负极IN处，H₁的输出与地之间并联电阻R₂₀、R₁₉，经过串联电阻R₁₉、R₂₀的分压，由U₁的RA2接口可以读取电压状态值，用于监测电平的变化然后显示。ICM7211与半日片机直接接口，它的27-30脚是数据输入端，31-34是段选通道，当有数据需要显示时，U₁先选通相应的段选通道，再将数据送到数据输入端上由U₃显示出来。显示电路由U₁的若干I/O口、液晶驱动芯片U₂、液晶屏U₃及滤波电容C₂组成。接首系统将其他I/O口置低，进入睡眠状态。键盘电路由0-9、SHIFT、CLEAR、READ、PROGRAM、SUB、ADD等16个按键和上拉电阻R₁₅-R₁₈以及U₁的部分I/O口组成，16个按键连接成4×4矩阵式，行扫描线和列扫描线分别连接到U₁的I/O口RB0-RB3、RB4-RB7上，其中RB4-RB7分别连接上拉电阻R₁₈-R₁₅。若键盘有动作，U₁的RB口将产生中断信号，并将键值读取到内部RAM中。判断键值，如果是烧写键，将需要烧写的十进制数转化为五位三进制数(两个窄脉冲表示“0”，一宽一窄表示“1”，两个宽脉冲表示“2”)，其中宽脉冲的宽度为213.5US，窄脉冲的宽度为30.5US。脉冲宽度由U₁的内部定时器得到。单片机U₁(PIC16C73A)的RC0口控制R₉、T₉、R₈、T₈、R₇，构成了产生高电平的电路；RC1口控制R₁₀、T₁₁、T₁₀，构成了产生低电平的电路。发码时，先将RA1置高通过控制电路R₆、T₆、R₅、R₄以及由T₁、T₂组成的复合管使升压电路开始工作，延时一定时间以使C₇、C₁₀充电，然后通过RC0、RC1口的高、低变化，分别通过电阻R₉、T₁₁的饱和与截止，再由两个PNP管T₇、T₁₀的开关，在总线BUS1上得到所需的码型。按照通讯协议将码型全发送完后，马上转到读回码状态。读回码电路由U₁的RC2、RC3口、D₁、D₂、D₃、R₁₁、R₁₂组成，置低RC0、RC1、RA1，将RC3置高，使BUS1上维持5V电压，U₁读取RC2口的状态----判断中否有回码并取得脉宽值，如果脉宽正常，此地址就被写入到探测器内。调整各I/O口的状态，进入低功耗睡眠状态。睡眠时，计数器依然工作，当计数器的计数值超出预先设定值时，U₁自我唤醒，反复执行将RA0口置低的指令，此时R₃不能给T₃的基极提供基极电流而使复合管截止，系统就会由于掉电而停止工作。

附图2是另一方式的发码电路图，VDD为总线所需电压，VCC是可以使三极管T₂、T₃饱和导通的电压，此发码电路也包括产生高电平的电路和产生低电平的电路两部分：R₆的CONTROL1端连接在I/O口上或连接在其它驱动电路上，另一端接在光耦03的A脚上，03的K脚接地，C脚接VCC，E脚接三极管T₂的基极，R₃接于T₂的基极与发射极之间，T₂的集电极通过电阻R₂连接到PNP三极管T₁的基极上，R₁的一端接于T₁的基极另一端与T₁的发射极连接后接到VDD上，T₁的集电极接在BUS1上。以上电路的连接实现了得到高电平的目的。R₇的CONTROL2端也连接在I/O口上或连接在其它驱动电路上，另一端接在光耦04的A脚上，04的K脚接地，C脚接VCC，E脚通过电阻R₅连接垤NPN三极管T₃的基极上，R₄的一端接于T₃的基极，另一端与T₃的发射极连接后接到BUS2上(即“地”)，T₃的集电极也同T₁的集电极一样接在BUS1上。这部分电路可以在总线上得到低电平。03、04的作用是实现光电隔离，根据需要也可不进行隔离，并可用其它控制电路实现。R₁、R₃、R₄的作用是控制T₁、T₂、T₃的基极电流，可去掉不用。

附图3是另一方案的收回码电路图，VDD加在R₈的一端，稳压管Z₁与电容C₅并联再与R₈串联组成一个稳压电路，在01的C端得到一所需的回码电压。01的A脚通过电阻R₉接在VCC上，K脚接在三极管T₁的集电极上，T₁的发射极接地，基极通过R₁₀接在I/O口(或其他控制电路)上；01的E脚穿过02的A脚、K脚发码电路的BUS1相连，02的E脚接地，C脚通过R₁₁接在I/O口(或其他控制电路)。此处01、02可由两上三极管代替。

附图4为另一方案的自动关机电路，此电路的工作原理也是利用了电容的充放电原理来实现自动开/关机功能的。IN端接电源开关，电阻R₁并联在三极管T₁的发射极和基极之间，T₁的集电极接稳压管的输入端，基极再通过电阻R₂连接到三极管T₂的集电极上，电容C₁的两端分别接在T₂的集电极和发射极上，发射极接地，T₂的基极通过电阻R₃接到单片机的I/O口上。当IN端加上瞬时电压时，电流通过R₁、R₂给C₄充电，在充电过程中，T₁的基极由于R₁、R₂的分压作用而被拉低，T₁饱和导通，VCC通过稳压后提供给系统电源，此时立即置高FEED使T₂饱和导通，维持T₁基极的低电平，C₄充电结束，系统也保持在自供电状态。当FEED被置低时，T₂被截止又向C₄充电，直到充电结束，此过程中T₁一直导通系统仍然工作，由于C₄不再充电，R₁、R₂上就无电流流过，T₁的基极置高，T₁被截止，系统由于无法供电而停止工作。T₁可由复合管代替，T₂可由复合管代替，T₂也可由光耦代替。

Claims

1、电子编码器，其特征在于，它采用了自动开/关机电路，通过电源的输入信号与开关ON/OFF相连，并接在按键CF上，由CF与电解电容C₁₁、三极管T₂并联，T₂的基极、集电极分别与三极管T₁的集电极、发射极相连构成复合NPN管，电阻R₁的一端接T₁的集电极，另一端与T₁的基极、电阻R₂相连，由R₁、R₂的分压提供复合管的基极电流，电阻R₂的另一端与三极管T₃的发射极连接，基极通过电阻R₃与单片机U₁的I/O口RA0连接；升压电路由U₁的RA1口通过电阻R₆接于三极管T₆的基极，发射极接地，集电极通过电阻R₅连接于由三极管T₄、T₅组成的PNP复合管的基极上，电阻R₄接于复合管的基极和集电极之间，控制MAX629为核心的升压电路电源的输入；开关电源的输出信号V₁₈，加在PNP型三极管T₈的发射极上，通过发射极和基极之间连接的电阻R₇与接在基极上的电阻R₈二者的分压，R₈的另一端接于三极管T₉的集电极上，基极通过电阻R₉单片机U₁的I/O口RC0相连在总线上得到高电平电路与由三极管T₁₀、T₁₁组成的PNP型复合三极管，其基极通过电阻R₁₀接于单片机U₁的I/O口RC1上得到低电平电路组成的发码电路；收回码电路由单片机U₁的RC3口输出，通过电阻R₁₁和二极管D₁施加到总线BUS2上，在D₁、R₁₁之间连接二极管D₂、D₃和电阻R₁₂并接地，回码的读取由U₁的I/O口RC2接于二极管D₃和电阻R₁₂之间；由H1监测芯片输入端连接到电容C₁₁的负极IN处，H1的输出端与地之间并联电阻R₁₉、R₂₀，接U₁的I/O口RA₂/AN₂上组成电子编码器的电平监测电路；由0-9、SHIFT、CLEAR、READ、PROGRAM、SUB、ADD16个按键的上拉电阻R₁₅-R₁₈以及U₁的部分I/O组成的键盘电路；U₁的若干I/O口，液晶驱动芯电U₂、液晶屏U₃及滤波电容C₂构成的显示电路。

2、按权利要求1所述的电子编码器，其特征在于，发码电路还可设计成另一电路方式：由电阻R₆的CONTROL1端连接在I/O口上或连接在其它驱动电路上，另一端接在光耦03的A脚上，03的K脚接地，C脚接VCC，E脚接三极管T₂的基极，电阻R₃接于T₂的基极与发射极之间，T₂的集电极通过电阻R₂连接到PNP三极管T₁的基极上，电阻R₁的一端接于T₁的基极和发射极并接到VDD上，T₁的集电极接在BUS1上得到高电平，由电阻R₇的CONTROL2端也连接在I/O口上或连接在其它驱动电路上，另一端接在光耦04的A脚，K脚接地，C脚接VCC，E脚通过电阻R₅连接于NPN三极管T₃的基极，R₄的一端接于T₃的基极，另一端与T₃的发射极连接后接到BUS2上接地，T₃的集电极相接BUS1上得到低电平。

3、按权利要求1所述的电子编码器，其特征在于，收回码电路可设计成另一电路方式；VDD加在R₈的一端，由稳压管Z₁与电容C₅并联与R₈串联组成一个稳压电路，在01的C端得到一所需的回码电压，01的A脚通过电阻R₉接在VCC上，K脚接在三极管T₁的集电极，发射极接地，基极通过电阻R₁₀接I/O口或其他控制电路上，01的E脚穿过02的A脚、K脚与发码电路的BUS1相连，02的E脚接地，C脚通过R₁₁接I/O口或其他控制电路。

4、按权利要求1所述的电子编码器，其特征在于，所述的自动关机电路还可由另一电路代替；由IN端接电源开关，电阻R₁并联在三极管T₁的发射极和基极之间，T₁的集电极接稳压管的输入端，基极再通过电阻R₂连接到三极管T₂的集电极上，发射极接地，T₂的基极通过电阻R₃接到单片机的I/O口上。