CN201928256U

CN201928256U - 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

Info

Publication number: CN201928256U
Application number: CN2010205318234U
Authority: CN
Inventors: 曾艺
Original assignee: Chongqing Technology and Business University
Current assignee: Chongqing Technology and Business University
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2020-09-16

Abstract

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，属于计算机与家电的接口装置，计算机自动检测4个开关量输出型传感器，由串行口的DTR、RTS传输出二进制指令数据，以其TXD控制指令数据的输出，管理四组4电子开关电路；包括：RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、电平转换电路、4对传感器接口接线端、8bit串入并行出转移寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4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，串行口的DTR、RTS、TXD分别连接到串入并行出转移寄存器的信号串行输入端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端；CD、DSR、CTS与RI通过上拉电阻方式输入4对传感器的信号。用于自动化运行四对家用电子或电器。

Description

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

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

计算机串行口与外部的通信属于全双工方式，即以串行口的发送数据线TXD传输出数据，其接收数据线RXD接收外部设备传输过来的数据，所述传送和接收数据的过程往往依靠四根输入联络线和两根输出联络线作为通信状态的呼叫与应答信号。最近准备提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“可以计算机管理的家用电子电器自动化接线座”、“串行口联络线译码型管理的家用电子电器自动化接线座”和“串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线座”都以计算机RS232C接口的四根输入联络线检测4个开关量输出型传感器的信息，通过RS232C接口的两根输出联络线，分别自动运行两对、三对和不多于二个的家用电子或电器，而实用新型专利“串行口发送数据线管理的家用电子电器自动化接线座”和“串行口查询管理的家用电子电器自动化接线座”却以串行口的发送数据线TXD配合十进制或二进制计数器传送指令数据，以其两根输出联络线控制指令数据的输出与否，可以分别运行四对或四到八对电子或电器。

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输出数据管理的家用电子电器自动化接线座，它以计算机为主机，查询外接的4个开关量输出型传感器，通过串行口的两根输出联络线传送二进制数据指令，而以其发送数据线TXD控制数据指令的输出，以运行4对家用电子或电器；包括：9针RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、

电平转换电路、4对传感器接口接线端、8bit串入并行出转移寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4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接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD分别连接到各自的

电平转换电路的三个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连接到8bit串入并行出转移寄存器的串行信号输入端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端；电平转换电路的四个TTL/CMOS电平信号输入端各自连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成了4对传感器接口接线端，该电平转换电路相应的四个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、第八针CTS与第九针RI；8bit串入并行出转移寄存器的8个信号并行输出端分别连接到数据输出使能电路的8个数据输入端，数据输出使能电路的8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4对置1端S与复位端R；数据锁存电路的4个输出端Q分别连接到各自的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

电平转换电路由两块MAX232结合四只电解电容组成。

所述4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弱电电子开关电路的输出端。

本实用新型构成了计算机与家用电子电器之间的接口，其优点是，在计算机软件的管理下，通过四根输入联络线检测四个开关量输出型传感器的状态，以两根输出联络线输出指令数据，而以串行口发送数据线控制指令数据的输出，可以管理4组电子开关电路，安全、便利；而且，传感器与家电的组合适应于多种场合。

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，1.-4.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，13.8bit串入并行出转移寄存器，14.数据输出使能电路，15.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

如图1所示，8bit串入并行出转移寄存器(13)由74HC164组成，其信号串入端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，在此时钟脉冲信号的上升沿到来之前，所需的指令数据先由串行口的输出联络线DTR准备好，并传送到74HC164的另一个信号串入端B。74HC164每次串入并行出8bit指令数据D7D6D5D4D3D2D1D0的具体过程是：1)DTR＝0，然后，RTS＝＝0→1→0，重复至少8次，清零74HC164至Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0＝00000000；2)DTR＝D_i，i＝0，然后，RTS＝＝0→1→0，i＝i+1，DTR＝Di，然后，RTS＝0→1→0，直到i＝7为止。

在“串入并行出8bit指令数据”的过程中，为了防止8bit串入并行出转移寄存器(13)的并行输出中间状态施加到数据锁存电路(15)的8个RS控制端上，引起电子开关电路(1)-(4)的误动作，设计了数据输出使能电路(14)，它由八D锁存器74HC373组成，也可以由三态缓冲器例如74HC244组成，其输出使能端由串行口发送数据线TXD控制。

串行口发送线平时处于高电平，异步串行通信的信息格式是：“(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”，这通过修改串行通信控件MSComm32.OCX的Settings属性即可以做到。例如，其默认参数值为“9600，N，8，1”，意思是 “所使用的通信端口以每秒9600Bit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”。使用下述命令也可以实现该属性：MSComm1.Settings＝″9600，n，8，1″。当程序需要传输出一个字符串的时候，使用控件MSComm32.OCX的Output属性将字符串写入输出寄存器中，例如：MSComm1.Output＝″ABCDE″，此即将ABCDE五个字符通过RS232C接口依序传送出去。因此，设置好匹配74HC373工作速度的串行端口的传输速度，在“串入并行出8bit指令数据”以后，再使用控件MSComm32.OCX的Output属性将随机的字符串写入输出寄存器中，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”会选通数据输出使能电路(14)，把正确的指令数据传递给数据锁存电路(15)的8个RS控制端之一。

当数据输出使能电路(14)的输出使能端

无效的时候，其8个输出端呈现高阻状态，数据锁存电路(15)的4对RS控制端分别被各自的下拉电阻引导到电源负极，不影响它们的工作状态。

计算机的RS232C接口的传输距离可达15米，其逻辑0对应电平+3V～+15V，逻辑1对应电平-3V～(-15)V，而其后续的HCMOS，CMOS电路的工作电压分别为：2V-6V和3V-15V(4500B)-18V(4000B)。因此，如图1所示，采用电平转换接口芯片(11)和(12)完成

电平转换任务，具体型号可从MAX220～MAX249系列的26种芯片中选用，它们特别适合干电池供电的系统。常用的MAX232需要配合四节电解电容，实现电压的加倍与反相，MAX225，MAX233，MAX235，MAX245，MAX246，MAX247甚至不需要外围器件就能独立完成电平转换，适合于电路板空间有限的场合。

电平转换电路(11)和(12)也可以采用三极管开关电路配合一组-6V～-9V稳压电源与一组6V稳压电源组成。本实用新型设计了稳压电源电路，因此，-6V～-9V稳压电源可以方便地由7909等三端稳压集成电路实现。

如图1所示，四个传感器Rs1，Rs2，Rs3，Rs4与其上拉电阻构成了串行口的传感器接口电路，Rs1，Rs2，Rs3，Rs4的输出信号通过电平转换电路(11)和(12)输入到RS232C接口的第一针CD、第六针DSR、第八针CTS与第九针RI，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，适应输出信号为开关型、+3V～+6V的电平型、脉冲信号型、电阻跳变型的传感器。

串行通信控件MSComm32.OCX的事件属性包括：

1ComEvSend：传输寄存器中的字符数比Sthreshold还少；

2ComEvReceive：收到Sthreshold个字符，该事件持续产生直到用Input属性从接收寄存器中移除；

3ComEvCTS：Clear_to_Send线的状态发生变化；

4ComEvDSR：Data_Set_Ready线的状态从1变到0；

5ComEvCD：Carrier_Detect线的状态发生变化；

6ComEvRing：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；

7ComEvEOF：收到数据结尾(ASCII为26)字符。

使用过程中，本实用新型的一端通过电缆接计算机的USB或RS232C接口，另一端通过电源线插入市电插座，像平时家里使用电源接线板一样把电器插入相应的插座，而4对传感器则通过接线柱来连接。

对传感器不熟悉的人，可以暂时不管它，运行计算机的程序就可以管理电子或电器的运行。

Claims

1.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，其特征是，包括：9针RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、

电平转换电路、4对传感器接口接线端、8bit串入并行出转移寄存器、数据输出使能电路、数据锁存电路、4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接口的第四针DTR、第七针RTS、第三针TXD分别连接到各自的

电平转换电路的三个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连接到8bit串入并行出转移寄存器的串行信号输入端与时钟信号输入端、数据输出使能电路的输出使能端；

电平转换电路的四个TTL/CMOS电平信号输入端各自连接一个上拉电阻到电源正极，还分别与电源负极构成了4对传感器接口接线端，该电平转换电路相应的四个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、第八针CTS与第九针RI；8bit串入并行出转移寄存器的8个信号并行输出端分别连接到数据输出使能电路的8个数据输入端，数据输出使能电路的8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4对置1端S与复位端R；数据锁存电路的4个输出端Q分别连接到各自的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所述的串行口联络线输出数据管理的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所述的串行口联络线输出数据管理的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所述的串行口联络线输出数据管理的家用电子电器自动化接线座，其特征是，所述4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所述的串行口联络线输出数据管理的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输出数据管理的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弱电电子开关电路的输出端。