CN2209345Y - 多通道控制电路的分时操作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的控制电路的分时操作装置，是 为了解决现有的较复杂的控制电路中操作键繁多而 引起的不可靠性和成本高等问题而提出的新结构。 它由通道分配器，门控电路和指示器等组成。操作时 只要根据指示器的指示，在适当时机操作单个(或少 数几个)控制钮，就能达到复杂的控制目的。适合于 家用电器，灯饰及玩具中使用。

Description

本实用新型涉及一种用于多通道控制电路的分时操作装置。

通常的电器控制装置每个操作功能都要有对应的控制键，故复杂的电器装置控制键繁多，难免体积大，易损坏而且成本高，于是出现了GG85202437，及CN91216413等改进专利，但都存在操作繁琐、性能不可靠等缺点。

本实用新型专利的目的是提出一种通用于电器控制装置的多通道控制电路的分时操作装置，使组成通常控制电路的几个单元电路，每个都可应用它来与多个其它单元组合，以精筒电路，优化功能。

本实用新型是这样实现的：如图1所示，该多通道控制电路的分时操作装置（以下筒称，“分时装置”）由通道分配器（1）、门控电路（2）、指示器（3）及电源组成；其中，通道分配器（1）包括超低频脉冲发生器G及计数器。通道分配器（1）的输出端分别对应连接相对独立的单元电路所组成的门控电路（2）的输入端，外来控制信号A接门控电路（2）的相应输入端；指示器（3）与通道分配器（1）的各输出端连接；门控电路（2）的输出端接动作执行电路L。超低频脉冲发生器G的作用是给计数器提供时钟脉冲或控制由其它较高频率的振荡器作时钟脉冲的计数器的计数状态。它输出频率以计数器输出的稳定状态，普通人能够较容易地观察和控制，且不致过慢，一般频率范围可取1～0.1HZ；在特定情况下，超低频脉冲还可用一个控制扭由操作者手动产生（频率任意）。计数器可用专门的计数集成电路，如CC4017，CC4024，CC4029等，也可用几个触发器连成，在需要时增设使计数状态暂时锁住不变的电路。这里的门控电路（2），可以用多个独立的门电路或组合电路组成，也可以用模拟开关或触发器。图中的A代表控制信号，指从控制键输来的或摇控接收的人为的操作信号；L代表动作执行电路，是指控制功率输出电路或末级电路的电路单元，既可以是门电路、触发器或调速电路、信号发生器，也可以是另外的分时装置。指示器（3）由声光液晶显示代表通道分配器的不同输出状态。对应于不同的应用，分时装置有多种结构形式，但各种形式都相当于多路开关的作用，即分配器（1）带动门控电路（2）自动轮流地开通各个相对独立的信号通道，使加到门控电路（2）的控制信号在不同的时机对动作执行机构有不同的控制效果。分配器（1）工作时，输出状态随时间跳跃变化，变化的频率由它内部的超低频脉冲发生器决定。分配器（1）的每一种输出状态，都对应着门控电路（2）确定的开通状态。即控制信号到来时的分配器（1）的工作状态，决定该控制信号能否通过门控电路（2）或由门控电路（2）传输到哪路执行机构，从而决定控制信号的作用效果。分配器（1）的状态改变时，控制信号A的作用效果也相应改变。由此可知，操作者要根据指示器的指示，选择适当的时机操作控制键，来控制所用电器装置的各种工作状态，所以本实用新型所述的电路装置称为“分时操作装置”。

以下通过例举分时装置的六种典型形式，说明本实用新型的结构细节。为了作图和说明的方便，特作如下的约定：第一：用粗黑线代表类似于总线结构的导线束，符号＊表示单路信号与导线束中相应的信号线连接；第二：功能相当的电路单元，前面已说明的，后面电路中仅以特定名词代替，原理图中也以方框图表示；第三：“A”既表示控制信号，也表示控制键或遥控器；信号A都是高电平。

如图2所示（虚线框内为指示器），通道分配器（1）由时基电路IC1（NE555）及定时元件R1，R2，C1组成的超低频脉冲发生器（以后的图中以G表示）和十进制计数器IC2组成；门控电路由十个D触发器IC3a～IC3j担任。IC2在超低频脉冲的作用下缓慢计数，Yo～Yq轮流输出高电平，外来控制信号A用作各D触发器的时钟脉冲，由D触发器的性质可知，各触发器之间为互锁功能，操作时，只须适时发射一窄脉冲，就可将所需的触发器置于高电平，同时将其它触发器复位。指示器的一种形式是由CMOS反相缓冲器IC4a～IC4j驱动按顺序排列的发光管（LED1～LED10）来实现，R3为发光管的限流电阻。

如图3所示的分时装置电路，可将控制信号送向所需的控制通道（即执行电路L）。IC1为十进制计数器（如CC4017），IC1以EN端为时钟脉冲输入端，由CP端的电平状态决定IC1是否计数。IC2为施密特触发器，外来控制信号通过D1，C1，R1使IC2输出低电平。R1C1的取值要保证在控制信号持续时间内不管波形如何变化，都使IC2输出端持续呈低电平，而在控制信号消失后的短时间内使IC2输出端恢复高电平；IC2及D1R1C1所组成的电路定名“计数暂锁器”，以“Z”表示。“Z”的作用是防止控制信号持续时间内计数器改变输出状态而将控制信号送入其它控制通道。若控制信号为单个的高电平脉冲，该电路可省略，信号直接加到计数器的禁止端即可。该电路的分配器包括G1，IC2和Z；门控电路包括独立的与门IC3a～IC3j，外来控制信号能通过对应于IC2高电平输出端的与门向后传输，以控制相应的动作执行电路。由此可知，在此电路中，同样波形的控制信号，在不同时候发出，就有不同的控制效果。

如图4所示的分时装置，与前两例不同的是在计数器（如二进制计数器cc4024等）之后增加一级只读存贮器（ROM），对应于不同的计数器的输出状态，ROM输出端出现各种设定的呈高电平输出端的组合，这样通过门控电路，每个控制信号都可以对几个选定的动作执行电路有效。ROM仅仅是提供高电平输出端的组合的作用，所存贮的内容简单，故可以用组合门电路代表，且与门控电路统一设计。

在特定情况下（例如玩具中使用），并不要求通道分配器各输出端的时机分配有规律，故可用如图5所示的装置。图中计数器的时钟脉冲由施密特触发器IC2（cc4093）及定时元件R1C1组成较高频率的振荡器提供，振荡器的振荡状态受控于二输入端或非门IC1，故无控制信号时，计数器在超低频脉冲发生器G输出低电平时快速计数，而在G输出高电平的瞬间计数器锁定，由于振荡频率较高（且不十分稳定），计数器每次锁定时的输出状态是随机的；外来控制信号A也能中断振荡器的工作，故控制信号到来时，计数器也立即锁定。在此电路中，A一般为连续的高电平脉冲（若A不是连续的高电平信号，则要在A与IC1间增加计数暂锁电路的积分元件R.C）。在此电路中，指示器所能显示明白的是计数器锁定时的状态，有目的的操作只能在G呈高电平（即计数状态暂时不变）时选择时机，而G呈低电平时，操作效果是随机性的。

如图6所示的分时装置中的门控电路，能轮流响应来自不同控制器件（或不同的信号接收通道）的控制信号。ICa～IC1c为D触发器，在此接成三位二进制计数器，计数器输出端与单八路模拟开关IC2（cc4051）的地址端相接，IC2的输出端（I／O）0～（I／O）7分别连接各路控制信号，IC2轮流将（O／I）端与（I／O）～（I／O）7接通，从而使动作执行电路轮流响应来自A1～A8的控制信号。指示器中最好设置一译码器，让二进制计数器的输出以十进制方式指示。

如图7所示是列阵结构的分时操作装置。用此电路，只须在短时间内操作两次，就能将信号选送到动作执行电路中的任一路。IC1，IC4为十进制计数器（如cc4017），C1，R1，C2，R2的作用是开机时使计数器清零和触发器复位。超低频脉冲接IC1及IC4的CP端，IC1，IC4的计数状态受控于各自的EN端的电平状态。IC2为D触发器，IC3a，IC3b为与非门，IC2复位时，EN1为低电平，IC1处于计数状态。IC2的D端接正电源，使其在时钟脉冲上升沿过后，Q端总是呈高电平。IC2的时钟脉冲利用Z的输出，在此Z有两个作用：一是经IC3a反相后作为IC2的时钟脉冲，二是通过IC3b使IC4的计数状态锁定。若IC1处于计数状态时有控制脉冲到来，则IC1立即置位，Q端的高电平立即将IC1的计数状态锁定。该控制信号消失后，Q保持高电平，且Z也输出高电平，故IC3b输出低电平，IC4处于计数状态，Y1’～Y9’将依次输出高电平。Y1’～Yq’通过隔离二极管D2与IC4及IC2的复位端相接，IC4计数到Y’q呈高电平后，IC4和IC2立即复位。由于IC2的复位引起EN端电平变化，所以IC1恢复计数而IC4锁定在Y’o呈高电平的状态，直至再次有控制信号输入。上述由Z，IC1，IC3a；C1R1，D1，C1R1等组成的，决定两个计数器是否计数的电路，称为计数状态控制电路。门控电路同时受控于IC1和IC4的输出状态，IC1的十个输出端Y0～Y9和IC4的八个输出端Y’1～Y8’分别作为门控矩阵的横向和纵向控制端，以决定八十路控制通道的通断。图8所示为该矩阵电路的一种形式，该矩阵由三输入端与门排列而成（图中大多数与门都简化为一个圆圈）。指示器指示出IC1的状态，指示器b指示出IC4的状态。它们可以互相独立，也可以让指示器b同时受控于IC1和IC4，以得到更直观的指示效果。

由上述结构可知，在IC1呈计数状态时，控制信号不对动作执行电路有效，而只作用于计数状态控制电路，起选择作用。操作时，根据指示器a，在合适的时机加入一控制信号，选中合适的IC1的高电平输出端（从此后到IC4的一个计数周期内，该输出端都保持高电平）；再观察指示器b，在合适的IC4输出端呈高电平的时机加入控制信号，该信号即通过预定的通道，以完居预定的操作目的。

上述几种分时装置的形式，即可单独在某个电器产品应用，也可几种形式结合，以达到较完美的结构。

由以上结构分析说明，本实用新型专利在遥控发射器上使用，可以用单键形式发射出多种波形信号；若在遥控接收器上使用，则可以在合适时机用同一波形信号（一般只要单个高电平脉冲）达到不同的操作目的。故“分时结构”能将复杂电路的控制键或较贵重的结构部件得到精简。而分时结构所表现的外在效果，使所应用的玩具有很强的趣味性神秘感及竞技效果。

图面说明：

图1为整体原理图（方框图）；

图2～图7是分时装置的六种较典型形式的原理图；

图8是图7中门控电路的一种结构形式；

图9～图11分别是实施例一、二、三的电路图。

实施例－（见图9）：一种遥控玩具赛车。

本实施例赛车配有四个独立的单通道遥控发射器K1～K4，车体上有四个独立的接收通道A1～A4与之相对应，从A1～A4输出的控制信号都是单个的高电平信号（信号持续时间可长可短）。由原十进制计数器IC1（cc4017）接成四进制形式的计数器a；二输入端与非门IC2a～IC2d（cc4011），四输入端与非门IC3（cc4072）组成门控电路a；由G1、计数器a，门控电路a及四声音乐片集成电路IC4和蜂鸣器HTD组成的通道指示器，构成与图6所示电路原理相同的分时结构，其中IC2a～IC3的作用相当于模拟开关。

图中的G2与G1都是超低频脉冲发生器，但在此电路中，G2的频率是G1的几倍，以保证每个操作者都有若干次操作机会。IC6为十进制计数器cc4017，它的十个输出端中，Y0，Y5不和门控电路相接，它们在高电平时的操作状态是车体停止。控制电机M的门控电路为D触发器IC8a～IC8d（cc4042），它们的时钟脉冲来自与非门IC7，因IC7的输出受控于四输入端或非门IC6，只有当Y1～Y4都为低电平时，IC5才输出高电平，从IC3输出的外来控制信号才通过IC6去触发D触发器；四个D触发器的输出端分别通过由功率三极管V1，V2限流电阻R1～R4及隔离二极管D1～D4构成的执行电路，使电机M驱动车体以两种速度前后行驶，V1、V2都截止时，电机停转，V1开通，V2截止时，M正转，车体前行。选取适当阻值的R1R2可使V1的开通电流来自D1R1时电机转得较慢，而V1开通电流来自D2时，电机转得较快。当V2导通，V1截止时，M反转，车体倒退，同理选取合适的R3.R4值，可使车体有两种后退速度。电磁铁L的门控电路是与门IC9a～IC9D（cc4081），它们的执行电路由功率三极管V3.V4，限流电阻R5～R8，隔离二极管D5～D8构成（其原理与电机电路相同），它通过L控制车体大小两种角度左右转向。

在此电路中，通道指示器通过音乐片IC4HTD发出不同的声音信号，来指示当时哪个发射器有效；操作指示器用图2所示的指示形式，各LED在车体上依需排列，以指示控制效果。该遥控车可让四人分别持一个发射器进行比赛游戏（装上转换开关也可单人游戏），四个游戏者要根据通道指示器决定各自的发射器何时有效，且在有效时间内合理操作：若要将车体置于前后行驶或停止的某种状态，只要根据操作指示器的指示发射一窄脉冲即可，若要左右转向，则需要根据指示器指示，持续发射控制信号，直至转到预定位置。左右转向时，车体的前后行驶状态不变。由此可知，对应于任一发射器，该赛车都能完成快慢前后行驶及大小角度左右转向及停止等二十一种功能组合。

实施例二（图10所示）：一种遥控玩具赛车。

本实施例是图5与图6所示电路原理的结合应用，且为降低成本和增加玩具的情趣，电路形式上作了灵活变动。图中K为单通道发射器，每发射一次信号，接收电路A都输出连续的高电平脉冲。IC1为音乐片，发出的信号一路输向反相缓冲器IC9，推动HTD发声；另一路输向由D1，R1，C1，D2，R2及施密特触发器IC2（cc40106）组成的超低频脉冲发生器，使它产生随音乐节奏变化的超低频窄脉冲（根据音乐声，可大致判断超低频脉冲变化的情况。IC3为或非门（cc4001）。为了通道分配器输出端呈高电平的各种形式产生的机率相同，在该电路中用各自独立的振荡器和触发器构成通道分配器：振荡器由施密特触发器IC4a～IC4d（cc4093）与各自的定时元件C2、R3、C3、R4、C4、R5、C5、R6组成，各振荡器频率都较高且各不相同；触发器IC5a～IC5d各自接成二分频电路形式（其实也属于计数器），各触发器输出端相当于多级计数器的输出端。门控电路由四个二输入端与门（cc4081）IC6a～IC6d组成。M为车体驱动电机；L为控制转向的电磁铁；V1～V8为功率三极管，R7～R10是限流电阻；IC7a～IC7c是与非门（cc4011），IC8为能产生警报声的音乐片，在IC7c为高电平时，IC8驱动HTD2发出警报声。控制原理是：IC6a、IC6b输出电平相同时，电机不转，相同电平分两种情况，一种是IC5a，IC5b都是低于电平，这时没有控制信号或对应的触发器输出端都是低电平，这种情况是合理的；另一种情况是在IC5a与IC5b同时出现高电平时加上控制信号，这时IC6a和IC6b都输出高电平，由于在效果上既让车进又让它退，是不合理的操作，电机不转，同时IC7a为低电平，IC7c为高电平，IC8驱动HTD2发出警报声。电磁铁L的控制电路，操作原理与电机相同。指示器可用缓冲门电路驱动排列式适当形式的多个发光管来实现；根据指示器的指示，操作者在适当时机，按住发射键，车体即按预定方式动作，停止发射信号，车体即停。若在不合理的时刻发射信号，则发出警报声。

实施例三（见图11）：一种彩电遥控发射器

图中虚线框内为发射器的键盘矩阵，现有产品对应于矩阵横线与纵线的交点都有一触点开关（即面板上的按扭），应用了分时结构后，另设一含防抖动电路的控制按扭KA，即替代了原来的全部按扭。

该电路的超低频脉冲由一含防抖动电路的开关KG产生，按一次KG，即产生一个高电平脉冲，D触发器IC1a，IC1b1，IC2a（都可用cc4013）组成三位二进制形式的计数器a，十进制计数器IC4（cc4017）接成五进制形式的计数器b，D触发器IC2b（cc4013），与门IC3（cc4081）或门IC5（cc4017）及C1R1和D1为计数状态控制电路（其原理与图7中的对应电路相同）。单八路模拟开关IC6（cc4051），双向开关IC8（cc4066）组成门控电路；其原理为：IC6各接口端（I／o）1～（I／o）8接键盘矩阵的横线，其开通状态由计数器a确定，控制信号经反相器IC（cc4069）加到INH端，有控制信号时，INH是低电平，选中的横线就通过（o／I）接口与IC的（I／o）1～（I／o）4接通；IC8的另一端接口（o／I）～（o／I）4分别接矩阵的纵线。其内部开关在对应的控制端（CT1～CT4）为高电平时就导通，当IC6，IC8都有开关开通时，就相当于通常遥控器的键盘矩阵对应位置的按扭开关闭合。指示器可用两位数码显示的形式，一位显示计数器a的输出状态，另一位显示计数器b的输出状态，操作时，先按动KG，让指示器a指到预定位置；按一次KA，以锁定计数器a，即选定了横线位置，再根据指示器b（同时按动KG）选择纵线所在的IC8内部开关通道开通的时机按下KA，即可达到控制目的。

上述电路中的KG也可用前文所述的自动脉冲发生器简单代替。

若将上述电路装入电视机内部（KA.KG用遥控接收电路代替，指示器利用屏幕显示），与微处理器直接配合使用，则可省略遥控编译码电路，并且发射器只要用廉价小巧的两通道或单通道发射器即可。

Claims (8)

1、一种用于多通道控制电路的分时操作装置，它包括：通道分配器(1)，门控电路(2)和指示器(3)，电源，其特征是：由超低频脉冲发生器G及计数器构成的通道分配器(1)的输出端分别对应连接相对独立的单元电路所组成的门控电路(2)的输入端，外来控制信号A接门控电路(2)的相应输入端；指示器(3)与通道分配器(1)的各输出端连接；门控电路(2)的输出端接动作执行电路L。

2、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：通道分配器（1）由超低频脉冲发生器G、计数器及计数状态暂锁电路Z构成；超低频脉冲发生器G接计数器的时钟输入端，外来控制信号A接由积分电路和施密特触发器组成的计数状态暂锁电路Z，计数状态暂锁电路Z的输出端接计数器的输入禁止端，计数器的输出端就是通道分配器（1）的输出端。

3、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：通道分配器（1）由超低频脉冲发生器G、计数器、振荡器和计数状态暂锁电路Z构成；超低频脉冲发生器G连接计数状态暂锁电路Z，通过计数状态暂锁电路Z控制计数状态，振荡器接计数器的时钟脉冲输入端，计数器的输出端就是通道分配器（1）的输出端。

4、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：通道分配器（1）由超低频脉冲发生器G、计数器和存贮器ROM组成；超低频脉冲发生器G连接计数器的时钟输入端，计数器输出端作为存贮器ROM的地址信号，存贮器ROM的输出端就是通道分配器（1）的输出端。

5、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：门控电路（2）是由多个D触发器组成的；各D触发器的D端连接通道分配器（1）的输出端，其时钟触发端接控制信号A；各触发器的D端通道分配器（1）的输出端，其时钟触发端接控制信号A；各触发器的Q端就是门控电路（2）的输出端。

6、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：门控电路（2）由多个二输入端与门组成；通道分配器（1）的输出端分别和各与门的输入端之一连接，这些与门的另一输入端同时接外来控制信号A；各与门的输出端就是门控电路（2）的输出端。

7、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：由多个门电路构成数据选择器形式的门控电路（2），通道分配器（1）的输出端接数据选择器的控制端，多路控制信号A1－An分别接数据器的多个输入端；数据选择器的输出端就是门控电路（2）的输入端。

8、根据权利要求1所述的多通道控制电路的分时操作装置，其特征在于：通道分配器（1）由超低频脉冲发生器G，计数器a，计数器b及计数状态控制电路组成；超低频脉冲发生器G及控制信号A接由触发器和门电路构成的计数状态控制电路的输入端，计数状态控制电路的输出端分别连接计数器a和计数器b，两个计数器的输出端分别连接门控电路（2）的输入端；门控电路（2）由矩阵形式排列的开关单元组成，两个计数器的输出端分别连接门控矩阵的横向控制端和纵向控制端。

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