CN201927017U - 串行口联络线管理的8k路传感器28n/2组家用电器接线座 - Google Patents

Abstract

串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，属于计算机与家电的接口装置，以二根输出联络线管理2^8N/2组电子开关，而以一根输入联络线输入8K个数字量输出型传感器的信息；包括：RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、电平转换电路、串入并行出8N位移位寄存器、8N-2^8N译码电路、数据输出使能电路、数据锁存电路、2^8N/2组电子开关电路、8K位并入串出移位寄存器、8K对传感器接口接线端、稳压电源电路以及防雷击和浪涌电路；其中，经过电平转换电路，TXD连接到数据输出使能电路的输出使能端，DTR和CTS分别连接到并入串出移位寄存器的SHIFT/LOAD端与串行信号输出端，DTR还接到串入并出移位寄存器的串行信号输入端，两个移位寄存器的时钟信号输入端都接到RTS，N＝1，2，3，......，K＝1，2，3，......。用于家用电器自动化。

Description

串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座

技术领域

本实用新型属于应用电子技术领域，特别是涉及一种实现家用电器自动化的计算机与家用电子和电器的接口装置。

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“串行口联络线输出数据管理的家用电子电器自动化接线座”通过串行口的两根输出联络线配合8位串入并出移位寄存器传输出二进制数据指令，以其发送数据线TXD控制指令数据对电子开关电路的输出，管理4对家用电子或电器。正在提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“串行口联络线输出数据管理的2^8N/2路家用电器自动化接线座”把上述8位串入并出移位寄存器扩展为8N(N＝1，2，3，......)位串入并出移位寄存器，再采用8N-2^8N译码器生成指令，以其发送数据线TXD控制数据指令的输出，可以管理2^8N/2组家用电子或电器。但是，上述实用新型都是通过串行口的四根输入联络线直接地输入外部状态信息，只能够检测3个数字量输出型传感器的输出状态以及一个数字量输出型传感器的状态变化情况。

正在提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“串行口联络线管理的8路传感器4组家用电器接线座”也是通过串行口的两根输出联络线传送二进制数据指令，未经译码就以其发送数据线TXD控制指令数据的输出，能够运行4组家用电子或电器，但是，通过配合8位并入串出移位寄存器，使用一根串行口输入联络线就能够检测不少于8个的数字量输出型传感器的输出信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，它以计算机为主机，通过串行口的一根输入联络线检测8K路数字量输出型传感器，通过串行口的两根输出联络线传输出二进制数据指令，而以其发送数据线TXD控制数据指令的译码输出，可以管理2^8N/2组家用电子或电器；包括：RS232C接口、USB接口、USB转串行 口电路、 

电平转换电路、串入并行出8N位移位寄存器、8N-2^8N译码电路、数据输出使能电路、数据锁存电路、2^8N/2组电子开关电路、8K位并入串出移位寄存器、8K对传感器接口接线端、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，N＝1，2，3，......，K＝1，2，3，.......。

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接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD分别连接到 

电平转换电路的三个RS232C电平信号输入端；该电平转换电路对应RTS的TTL/CMOS电平信号输出端分别连接到串入并行出8N位移位寄存器与8K位并入串出移位寄存器的时钟信号输入端；该电平转换电路对应DTR的TTL/CMOS电平信号输出端分别连接到串入并行出8N位移位寄存器的串行信号输入端与8K位并入串出移位寄存器的并行输入数据移位/装载控制端；该电平转换电路对应TXD的TTL/CMOS电平信号输出端连接到数据输出使能电路的输出使能端；串行口的第八针CTS连接到 

电平转换电路的一个RS232C电平信号输出端，与此相应的该电平转换电路的TTL/CMOS电平信号输入端连接到8K位并入串出移位寄存器的串行信号输出端；串入并行出8N位移位寄存器的8N个信号输出端分别连接到8N-2^8N译码电路的8N个数据输入端，8N-2^8N译码电路的2^8N个数据输出端分别连接到数据输出使能电路的2^8N个数据输入端，数据输出使能电路的2^8N个数据输出端分别连接一个下拉电阻到电源负极，还分别连接到数据锁存电路的2^8N/2对置1端S与复位端R；数据锁存电路的2^8N/2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；8K位并入串出移位寄存器的8K个并行信号输入端分别连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成8K对传感器接口接线端；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 

电平转换电路由两块MAX232结合四只电解电容组成。

所述2^8N/2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路直 流继电器电子开关电路。

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、一只发光二极管和一块固态继电器；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与发光二极管连接到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交流电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。

所述串入并行出8N位移位寄存器由N块8bit串入并出移位寄存器74HC164级联组成，它们的串行信号输入端A与清零端都接到电源正极，其时钟信号输入端都连接在一起，第1块的串行信号输入端B作为所述串入并行出8N位移位寄存器的串行信号输入端，第1块的串行信号输出端Q7连接到第2块的串行信号输入端B，第2块的串行信号输出端Q7连接到第3块的串行信号输入端B，依次类推，第N-1块的串行信号输出端Q7连接到第N块的串行信号输入端B。

所述8N-2^8N译码电路用门电路搭建。

所述数据输出使能电路由八D锁存器74HC373或三态缓冲器74HC244并联组成。

所述数据锁存电路由2^8N/2个RS触发器或D触发器组成。

所述8K位并入串出移位寄存器由K块74HC165级联组成，它们的片选端都接到电源负极，其时钟信号输入端都连接在一起，第1块的串行信号输出端Q_H连接到第2块的串行信号输入端DS，第2块的串行信号输出端Q_H连接到第3块的串行信号输入端DS，依次类推，第K-1块的串行信号输出端Q_H连接到第K块的串行信号输入端DS，第K块的串行信号输出端Q_H作为8K位并入串出移位寄存器的串行信号输出端。

本实用新型构成了计算机与家用电子和电器之间的接口，其优点是，在计算机软件的管理下，通过一根输入联络线配合并入串出移位寄存器检测8K路数字量输出型传感器的输出状态，通过两根输出联络线配合串入并出移位寄存器输出二进制数据指令，再把二进制数据经过译码电路生成指令数据，以串行口发送数据线控制指令数据的输出，可以管理2^8N/2组家用电子或电器；所述通过串行口联络线扩展传感器与电子开关电路的输入输出技术适用性强。

附图说明

下面结合附图，进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型的电路原理(方框)图。

图2是一组电子开关电路的原理图。

图中，001.-128.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，11.-12. 

电平转换电路，13.串入并行出8N(N＝1)位转移寄存器，14.8N-2^8N(N＝1)译码电路、数据输出使能电路，15.数据锁存电路，16.8K(K＝1)位并入串出移位寄存器，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

图1所示电路原理(方框)图已经清楚地表明了信号的输入输出过程。其中，8N-2^8N(N＝1)译码电路与数据输出使能电路被合画在一起，表示为(14)。用门电路搭建8N-2^8N(N＝1)译码电路，例如，对于二进制指令数据.....0110100B，其译码逻辑是：

$Y_{51}=......\stackrel{\‾}{D_6}{D}_5{D}_4\stackrel{\‾}{D_3}{D}_2\stackrel{\‾}{D_1{D}_0}.$

如图1所示，8K(K＝1)位并入串出移位寄存器(16)由一块74HC165组成。当DTR即74HC165的并行输入数据移位/装载控制端SHIFT/LOAD为低电平的时候，74HC165的8个并行输入端的数据ABCDEFGH被装载。当RTS即74HC165的时钟信号输入端每输入一个正跳变的脉冲，74HC165被装载的8个并行输入端的数据依次发生一次移位：A→B→...→G→H→Q_H。因此，根据串行通信控件MSComm32.OCX的事件属性：MSComm32.CTSholding/.DSRholding/.DCDholding，从RS232C接口的第八针CTS(也可以换 用第一针CD、第九针RI)就可以中断响应的方式或查询的方式同步分析出8路数字量输出型传感器Rs1，Rs2，Rs3，Rs4的状态。图1中，与74HC165的并行输入端相关的8个上拉电阻R_a......R_h使得没有接入传感器Rs1，Rs2，Rs3，Rs4的时候其输入端处于稳定的电平状态，以免高阻抗输入状态所带来的电磁感应影响。

串入并行出8N(N＝1)位转移寄存器(13)由一块74HC164组成，其串行信号输入端A与清零端都接电源正极，其时钟信号输入端CLK的信号来自串行口的输出联络线RTS送出的串入并行出时钟信号，输出联络线RTS、DTR配合74HC164可以传送出准确的8N(N＝1)位二进制数据指令，其操作要点是：在时钟脉冲信号即RTS的上升沿到来之前，由DTR准备好需要传送的一位数据Di到74HC164的另一个串行信号输入端B；时钟脉冲信号的上升沿到来，74HC164的并行输出端就会发生移位行动：Q0＝Di，Q0→Q1→Q2→...→Q6→Q7；每次传送出数据指令之前先输出不少于8N(N＝1)位0来清零74HC164的8位并行输出数据，也可以不去清零，只输出所需要的数据位数。

在“串入并行出8N(N＝1，2，3.....)位二进制指令数据”以后，根据控件MSComm32.OCX的Output属性，将随机的字符串写入串行口输出寄存器中，则“每传送一个字符其前面叠加有一个低电平的起始标志位”，这将选通数据输出使能电路(14)，把经过译码生成的正确的指令数据传递给数据锁存电路(15)的2^8N/2(N＝1，2，3，......)对R和S控制端。当数据输出使能电路(14)的输出使能端 

无效的时候，其2^8N(N＝1，2，3，......)个输出端呈现高阻状态。但是，数据锁存电路(15)的2^8N/2(N＝1，2，3，......)对RS控制端分别被各自的下拉电阻引导到电源负极，不至于悬空而受到电磁感应影响。

串入并行出8N(N＝1)位转移寄存器(13)与8K(K＝1)位并入串出移位寄存器(16)共用RTS作为时钟信号输入端，共用DTR作为各自的串行信号输入端B与数据移位/装载控制端SHIFT/LOAD。因此，操作前者(13)时会影响后者(16)的工作状态，这时，不去关心串行通信控件MSComm32.OCX的事件属性就可以；操作后者(16)时也会影响前者(13)的工作状态，这时，不从TXD发送任何数据，就可以使得数据输出使能电路(14)的输出使能端 处于高电平无效状态，从而前者(13)的输出数据不会施加到数据锁存电路(15)的2^8N/2(N＝1，2，3，......)对R、S控制端上，不影响电子开关电路(001)-(128)的工作状态。

Claims (8)

1.串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，其特征是，包括：RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、 

电平转换电路、串入并行出8N位移位寄存器、8N-2^8N译码电路、数据输出使能电路、数据锁存电路、2^8N/2组电子开关电路、8K位并入串出移位寄存器、8K对传感器接口接线端、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，N＝1，2，3，......，K＝1，2，3，......，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接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD分别连接到 

电平转换电路的三个RS232C电平信号输入端；该电平转换电路对应RTS的TTL/CMOS电平信号输出端分别连接到串入并行出8N位移位寄存器与8K位并入串出移位寄存器的时钟信号输入端；该电平转换电路对应DTR的TTL/CMOS电平信号输出端分别连接到串入并行出8N位移位寄存器的串行信号输入端与8K位并入串出移位寄存器的并行输入数据移位/装载控制端；该电平转换电路对应TXD的TTL/CMOS电平信号输出端连接到数据输出使能电路的输出使能端；串行口的第八针CTS连接到 

电平转换电路的一个RS232C电平信号输出端，与此相应的该电平转换电路的TTL/CMOS电平信号输入端连接到8K位并入串出移位寄存器的串行信号输出端；串入并行出8N位移位寄存器的8N个信号输出端分别连接到8N-2^8N译码电路的8N个数据输入端，8N-2^8N译码电路的2^8N个数据输出端分别连接到数据输出使能电路的2^8N个数据输入端，数据输出使能电路的2^8N个数据输出端分别连接一个下拉电阻到电源负极，还分别连接到数据锁存电路的2^8N/2对置1端S与复位端R；数据锁存电路的2^8N/2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；8K位并入串出移位寄存器的8K个并行信号输入端分别连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成8K对传感器接口接线端；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所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，其特征是，所述稳压电源电路由电源变压器、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所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，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所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，其特征是，所述2^8N/2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路直流继电器电子开关电路。

5.根据权利要求4所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，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、一只发光二极管和一块固态继电器；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与发光二极管连接到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所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，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。

7.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，其特征是，所述串入并行出8N位移位寄存器由N块8bit串入并出移位寄存器级联组成，它们的清零端都接到电源正极，其时钟信号输入端都连接在一起，第1块的串行信号输入端作为本串入并出移位寄存器的串行信号输入端，第1块的串行信号输出端Q7连接到第2块的串行信号输入端，第2块的串行信号输出端Q7连接到第3块的串行信号输入端，依次类推，第N-1块的串行信号输出端Q7连接到第N块的串行信号输入端。

8.根据权利要求1所述的串行口联络线管理的8K路传感器2^8N/2组家用电器接线座，其特征是，所述8K位并入串出移位寄存器由K块8bit并入串出移位寄存器级联组成，它们的片选端都接到电源负极，其时钟信号输入端都连接在一起，第1块的串行信号输出端Q_H连接 到第2块的串行信号输入端，第2块的串行信号输出端Q_H连接到第3块的串行信号输入端，依次类推，第K-1块的串行信号输出端Q_H连接到第K块的串行信号输入端，第K块的串行信号输出端Q_H作为本并入串出移位寄存器的串行信号输出端。 

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