CN202206364U - 串行口查询管理的8路家用电子电器自动化接线座 - Google Patents

Abstract

串行口查询管理的8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TXD口线传输出的串行数据指令，将其转换成四位二进制数据，再分两次由输入联络线DSR、CTS与CD回送计算机检验、校正，然后经4-16译码输出该指令给8路电子开关电路，还允许计算机通过输入联络线DSR、CTS与CD检测四个传感器的状态；上述“校正指令、4-16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、两组4bit三态门电路、两路三态门电路、4对传感器接口接线端、2-4译码电路、二进制计数器、4-16译码电路、数据锁存电路以及8组电子开关电路。用于自动化运行8对家用电子与电器。

Description

串行口查询管理的8路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，特别是涉及一种计算机与家用电子和电器的接口装置。

背景技术

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）使用一个四位二进制计数器把计算机串行口的发送数据线TXD传送出的串行数据指令（译码）转换成并行的四位二进制数指令，然后，再把这四位二进制数从计算机串行口的四根输入联络线回传至计算机，经过计算机检验、校正无误以后才允许这四位二进制数通过后续的3-8译码电路控制四路电子开关即四组电子和电器的启或停。此外，该装置外部可配合四个传感器，传感器的状态也是从计算机串行口的四根输入联络线传输进计算机的。此即所谓通过串行口查询式管理电子电器的方法。实际上，串行通信控件MSComm32.OCX的事件属性包括ComEvRing，即能够检测串行口的四根输入联络线之一RI（振铃检测）口线上的振铃信号，但非其状态变化，而且，串口通信控件不具有查询RI口线其电平高、低状况的属性。因此，上述实用新型专利只校验了所述四位二进制数指令中的三位，舍弃了其中的一位，实施3-8译码，管理四路电子（开关）与插座（即电器）的得电与断电；对于传感器，也只能检测其相应的输出是否产生了振铃式信号。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种串行口查询管理的8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，将其转换成四位二进制数据，再把该四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4-16译码的方式输出该指令给8路电子开关电路，管理8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检测四个传感器的状态；上述“检验暨校正四位数据指令、4-16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。

本实用新型包括：9针RS232C接口、RS232<->TTL/CMOS电平转换电路、两组4bit三态门电路、两路三态门电路、4对传感器接口接线端、2-4译码电路、二进制计数器、4-16译码电路、数据输出使能电路、数据锁存电路、8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：

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；一组4bit三态门电路的四个信号输出端与另一组4bit三态门电路的四个信号输出端一一对应相连，构成四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；两组4bit三态门电路由一块74HC244或一块74HC273组成，一组4bit三态门电路的四个信号输入端分别连接到二进制计数器的四个计数信号输出端Q3Q2Q1Q0，另一组4bit三态门电路的四个信号输入端分别与电源负极构成了4对传感器接口接线端；两路三态门电路由两个三态缓冲器组成，它俩的输出使能端并联，其输入端分别连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之最高位Q3以及对应第九针RI的1对传感器接口接线端之非电源负极端，它俩的输出端分别与对应RS232C接口的第九针RI以及第八针CTS的RS232<->TTL/CMOS电平转换电路的两个TTL/CMOS电平信号输入端相连接；2-4译码电路由一块74HC139组成，其低电平有效的使能端接电源负极，它的四个译码信号输出端之/Y0、/Y1、/Y3与/Y2分别连接到两组4bit三态门电路、数据输出使能电路以及两路三态门电路并联起来了的输出使能端；二进制计数器由CD4516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，其四个计数信号输出端分别连接到4-16译码电路的四个信号输入端；4-16译码电路的16个信号输出端分别连接到数据输出使能电路的16个信号输入端；数据输出使能电路的16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8对置1端S与复位端R；数据锁存电路由两块RS触发器电路CD4043并列组成，它俩各自有四对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8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8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。

4-16译码电路由两块3-8译码电路74HC138组成，它俩的使能端/E1都连接到2-4译码电路的译码输出端/Y3，它俩的三个译码信号输入端都连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之低三位Q2Q1Q0，它俩各自有8个译码信号输出端，共构成4-16译码电路的16个译码信号输出端，一块74HC138的使能端/E2与另一块的使能端E3都连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之最高位Q3，前者的使能端E3与后者的使能端/E2分别接电源的正极与负极。

本实用新型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）的基本技术，在计算机软件的管理下，借助串行口线DTR与RTS的状态组合，有序地选通两组4bit三态门电路以及数据输出使能电路，“检测四个传感器、检验并校正串行数据指令、译码输出指令数据”。本实用新型的优点是：增加了两路三态门电路，利用2-4译码电路输出的闲余的片选信号/Y2，使得计算机可以通过串行口检测四个传感器的状态，由输入联络线CD或CTS查询四位二进制计数器的四位计数结果之最高位Q3，经过校正指令数据，再采用4-16译码电路，使得受控制的电子开关电路组数由4组增加到8组。

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图之一，包括：RS232<->TTL/CMOS电平转换电路、两组4bit三态门电路、传感器接口电路、两路三态门电路、2-4译码电路与稳压电源电路。

图2是本实用新型的电路原理图之二，包括：二进制计数器、4-16译码电路、数据输出使能电路与数据锁存电路以及8组电子开关电路。

图3是本实用新型的电路原理图之三：4-16译码电路。

图4是本实用新型的电路原理图之四：一组电子开关电路。

图中，01.-08.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，13.两组4bit三态门电路，14.2-4译码电路，21.二进制计数器，22.4-16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查询本装置所配合的四个传感器（即RS1、RS2、RS3与RS4）以及二进制计数器（21）的四位计数结果的信息流程。其中，二进制计数器（21）的计数结果的最高位Q3以及对应RS232C接口第九针RI的传感器RS1通过图1上方的两路三态门电路送往串行口的CD与CTS口线，由片选线/Y2操作，二进制计数器（21）的计数结果的低三位Q2Q1Q0由片选线/Y1来选通一组4bit三态门电路（13）送往串行口的DSR、CD与CTS口线。如此，避免了串行口输入口线RI，计算机可以查询二进制计数器（21）的四位计数状态以及四个传感器的状态，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1中，串行口仅有两根输出联络线，只能控制两件事情，为了扩展其选通能力，设计了2-4译码电路（14），使之可以管理四件事情，其中，2-4译码电路（14）的四个译码信号输出端之/Y0、/Y1、/Y3分别用于选通两组4bit三态门电路电路（13）与数据输出使能电路（23）。

如图1所示，平时，DTR/RTS=00，/Y0=0，四个传感器RS1、RS2、RS3与RS4的输出信号通过一组4bit三态门电路（13）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，适应开关量输出型、+3V- +6V的电平输出型、脉冲信号输出型或电阻跳变型传感器。

涉及到的串行通信控件MSComm32.OCX的事件属性包括：

1 ComEvSend：传输寄存器中的字符数比Sthreshold还少；

2 ComEvReceive：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；

3 ComEvCTS：Clear_to_Send线的状态发生变化；

4 ComEvDSR：Data_Set_Ready线的状态从1变到0；

5 ComEvCD：Carrier_Detect线的状态发生变化；

6 ComEvRing：检测到振铃信号，但是，不具备串口通信控件的属性(例如：MSComm32.CTSholding、MSComm32.DSRholding与 MSComm32.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；因此，检测与此相接的传感器有些特殊；

7 ComEvEOF：收到数据结尾字符（ASCII码为26）。

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当中，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4-16译码电路（22）施加到数据锁存电路（24）的16个输入控制端上，否则会引起电子开关电路（01）-（08）的错误动作。为此，设计了数据输出使能电路（23），由2-4译码电路（22）的四个译码信号输出端之/Y3在二进制计数器（21）输出的指令数据得到校正以后来选通，把正确的指令数据传递给数据锁存电路（24）的16个输入控制端。

图2中的数据输出使能电路（23）由两块八D锁存器74HC273或74HC373并列组成，也可以由两块三态缓冲器电路例如                                                

并列组成，它俩的输出使能端都由/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

无效的时候，其16个输出端呈现高阻状态，数据锁存电路（24）的8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）由两块RS触发器例如CD4043并列组成，也可以16个D触发器并列组成。

图2中的4-16译码电路（22）由两块3-8译码电路组成，具体电路如图3所示。图3中，两块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4-16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，单独的数据输出使能电路（23）是可以省去的。

下面说明：用串行口的TXD口线操作一个二进制计数器（21），能使其四位计数输出端出现0到15共16种完全的计数状态。

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”，通过修改串行通信控件MSComm32.OCX的Settings属性来实现，例如：命令MSComm1.Settings=”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”。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。假设传送字母“B”，其ASCII码为“42H = 0100 0010B”，串行口线TXD发出的波形是：

，会产生3个上升沿正跳变脉冲；而传送字母“A”=“41H = 0100 0001B”，串行口线TXD发出的波形是：

，只产生2个上升沿正跳变脉冲。

如图2所示，二进制计数器（21）的时钟脉冲信号输入端是正跳边有效。假设二进制计数器（21）的输出端的状态为Q3Q2Q1Q0 = 0000。现在连续传送若干个字母“B”，二进制计数器（21）的输出端依次发生的计数结果是：0011=3，0110=6，1001=9，1100=12，1111=15，10010=18，10101=21，11000=24，11011=27，11110=30，100001=33，100100=36，100111=39，101010=42，101101=45，110000=48，110011=51，等等。从上述二进制计数结果可以看到，所关心的低四位依次出现了Q3Q2Q1Q0 = 3，6，9，12，15，2，5，8，11，14，1，4，7，10，13，0，3，其中，除了最后的十进制数“3”与第一个十进制数出现重复以外，前面的16个十进制数0，1，…,15是四位二进制计数器完全的16个计数状态。以此二进制计数结果配合后面的4-16译码电路（22），可以控制八组电子开关的启动与停止。 

Claims (7)

1.串行口查询管理的8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、两组4bit三态门电路、两路三态门电路、4对传感器接口接线端、2-4译码电路、二进制计数器、4-16译码电路、数据锁存电路、8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；一组4bit三态门电路的四个信号输出端与另一组4bit三态门电路的四个信号输出端一一对应相连，构成四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；两组4bit三态门电路由一块74HC244或一块74HC273组成，一组4bit三态门电路的四个信号输入端分别连接到二进制计数器的四个计数信号输出端Q3Q2Q1Q0，另一组4bit三态门电路的四个信号输入端分别与电源负极构成了4对传感器接口接线端；两路三态门电路由两个三态缓冲器组成，它俩的输出使能端并联，其输入端分别连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之最高位Q3以及对应第九针RI的1对传感器接口接线端之非电源负极端，它俩的输出端分别与对应RS232C接口的第九针RI以及第八针CTS的RS232<->TTL/CMOS电平转换电路的两个TTL/CMOS电平信号输入端相连接；2-4译码电路的四个译码信号输出端之/Y0、/Y1、/Y3与/Y2分别连接到两组4bit三态门电路、4-16译码电路以及两路三态门电路并联起来了的输出使能端；二进制计数器其四个计数信号输出端分别连接到4-16译码电路的四个信号输入端；4-16译码电路的16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8对置1端S与复位端R；数据锁存电路由两块RS触发器电路CD4043并列组成，它俩各自有四对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8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8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8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8路家用电子电器自动化接线座，其特征是，所述8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8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8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8路家用电子电器自动化接线座，其特征是，4-16译码电路由两块3-8译码电路74HC138组成，它俩的使能端/E1都连接到2-4译码电路的译码输出端/Y3，它俩的三个译码信号输入端都连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之低三位Q2Q1Q0，它俩各自有8个译码信号输出端，共构成4-16译码电路的16个译码信号输出端，一块74HC138的使能端/E2与另一块的使能端E3都连接到二进制计数器的四个计数信号输出端之最高位Q3，前者的使能端E3与后者的使能端/E2分别接电源的正极与负极。

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