專利名稱：智能家用多功能服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給家庭生活提供服務(wù)的電子設(shè)備。
隨著社會(huì)生活節(jié)奏的加快，人們的時(shí)間觀念加強(qiáng)了，對(duì)計(jì)時(shí)報(bào)時(shí)器具的要求提高了；隨著家用電器的增加，家用電器的管理工作量增加了，家庭用電帶來(lái)的危險(xiǎn)性也增加了，人們要求尋找管理家用電器的輔助設(shè)備，尋找減少家庭用電危險(xiǎn)的簡(jiǎn)易辦法，但現(xiàn)有的此類設(shè)備都是功能有限和不完善的，使用不便。本發(fā)明的目的是開發(fā)一種為家庭提供多功能服務(wù)的電子裝置，一攬子解決上述用戶要求。
本發(fā)明的目標(biāo)是這樣實(shí)現(xiàn)的利用特殊技術(shù)將家庭普遍需要的電子服務(wù)項(xiàng)目(時(shí)間顯示、定時(shí)控制、定時(shí)鬧鳴、防觸電、防盜、防過(guò)壓等)有機(jī)地、經(jīng)濟(jì)地融合在一起，由單片電腦(單片機(jī))進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)、分析和處理，然后適時(shí)地驅(qū)動(dòng)音響設(shè)備鬧鳴報(bào)警或驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備對(duì)用電器進(jìn)行各種操作。
本發(fā)明的原理方框圖見

圖1，電原理圖見圖2，其基本設(shè)計(jì)原理如下圖中CPU為中心控制用單片機(jī)，可選用89C51或其他類似芯片，由D1、D2、D3、C1、C2、C3、C4、R1、R2、R3和非門F1、F2、F3組成“看門狗”和復(fù)位電路，S9為復(fù)位按鈕，RST為CPU的復(fù)位輸入端；顯示電路中的串入并出寄存器(164)兼有“看門狗”的“喂狗”作用，即它不斷輸出電平變化的信號(hào)，通過(guò)C1使“看門狗”不致動(dòng)作，如果顯示停止，也即停止“喂狗”，將引起“看門狗”動(dòng)作(F3輸出高電平脈沖)，系統(tǒng)復(fù)位；S1到S8為時(shí)鐘調(diào)節(jié)按鈕和用戶編程按鈕，用來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)鐘或編排用戶程序(作息時(shí)間表)，樣機(jī)中編排用戶程序用四個(gè)鍵，二個(gè)用來(lái)編排二個(gè)定時(shí)控制器，一個(gè)用來(lái)設(shè)置定時(shí)鬧鳴時(shí)間，一個(gè)用來(lái)設(shè)置進(jìn)入警戒狀態(tài)的時(shí)間。
圖中顯示部份由顯示屏DP、位選放大器Ac和串入并出寄存器164組成掃描顯示系統(tǒng)，其中164的A、B為串行數(shù)據(jù)輸入端，與CPU的RXD腳相連，CP為串行時(shí)鐘信號(hào)輸入端，與CPU的TXD腳相連。當(dāng)需要顯示月、日、星期、氣溫時(shí)，因顯示位數(shù)較多，應(yīng)改用靜態(tài)顯示或混合顯示法。
A0為輸出放大器，其作用是將CPU的輸出控制信號(hào)加以放大，以驅(qū)動(dòng)發(fā)光管L1、L2(二路定時(shí)控制編程顯示燈)和L3(警戒狀態(tài)的編程顯示燈)，并通過(guò)三極管N1、N2驅(qū)動(dòng)繼電器J1和J2，R4、R6和RR11為發(fā)光管限流電阻，R5、R7為三極管偏流電阻，D5、D6二極管用來(lái)消除繼電器自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電路的干擾。
非門F9、F10和電阻R24、R25、C8組成音響振蕩電路，R26、R27和三極管P1、N3組成音響放大電路，SPK為揚(yáng)聲器，D10為CPU控制音響電路的嵌位二極管，當(dāng)CPU的SP輸出端為高電平時(shí)，通過(guò)二極管D10嵌位使音響振蕩器停振(關(guān)閉音響)，SP輸出低電平時(shí)，D10反偏截止，音響電路起振鬧鳴，同時(shí)L6和R23組成的音響指示發(fā)光管發(fā)光，本發(fā)光管兼作鬧鳴時(shí)間編程指示。
晶體CR1、電容C13和C14組成CPU的振蕩電路，XTAL1和XTAL2為CPU的振蕩電路輸入和輸出端，EA為輸出使能端，Vss為邏輯地，Vcc為CPU的工作電源。
以上部份的軟、硬件原理屬公知技術(shù)，這里不予贅述。
為了擴(kuò)充CPU的存貯器的容量，同時(shí)為了使存貯器的數(shù)據(jù)不因停電而丟失，本發(fā)明采用EEPROM電可擦串行輸入存貯器(樣機(jī)用93C46)來(lái)存貯用戶程序。
高輸入阻抗cmos非門F6、F7、電阻R15、R16、電容C5組成的雙穩(wěn)態(tài)電路起了電源相位檢測(cè)器作用。如果本系統(tǒng)處于與外界無(wú)聯(lián)系的懸浮的狀況下，在儀器開始投入工作時(shí)，由于電容C5的上拉作用，檢測(cè)系統(tǒng)將處在F7輸出低電平的故障狀態(tài)，通過(guò)二極管D9輸出低電平信號(hào)給CPU的tin輸入端，CPU接收到這個(gè)低電平信號(hào)后立即關(guān)閉用電器電源(K2斷開)，發(fā)光管L5發(fā)光；但本系統(tǒng)非處在懸浮狀態(tài)，它的F7輸入端通過(guò)二極管D11、限流用大阻值電阻R22(510K)和固定壓降器件氛管M1(或穩(wěn)壓管)與電源線Hy相連，邏輯地Vss與“接地參考點(diǎn)”(Gn)相連?！敖拥貐⒖键c(diǎn)”是指與大地相連、其電位與大地相同的導(dǎo)體，如自來(lái)水管、接地的鋼筋，本發(fā)明的特點(diǎn)是“接地參考點(diǎn)”的接地電阻允許到兆歐級(jí)，用人體觸摸一下儀器也起到與接地參考點(diǎn)相連的作用。在這種接線情況下，如果儀器電源插對(duì)了(與上述輸入端相連的電源線Hy為相線)，相位檢測(cè)電路便會(huì)翻轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)(F7輸出高電平，CPU可接通用電器電源)，如果電源插反了，雙穩(wěn)態(tài)電路F7、F6不能翻轉(zhuǎn)為F7輸出高電平的正常工作狀態(tài)，所以，以上部份實(shí)際上構(gòu)成了電源相線與零線的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)輸出的零線Ly是經(jīng)過(guò)上述方法識(shí)別過(guò)的，如果有某種原因，造成零線、相線搞反，K2將斷開，儀器不會(huì)輸出錯(cuò)誤的零線，如果零線斷線，儀器失去電源，k2也就自然斷開，因此，從K2輸出的零線Ly稱為“可靠零線”。
圖2中PH1為插座，當(dāng)與“接地參考點(diǎn)”相連的插頭插進(jìn)插座時(shí)，Vss與“接地參考點(diǎn)”Gn相連，當(dāng)沒有插頭插進(jìn)時(shí)，Vss與“可靠零線”相連。
高輸入阻抗cmos非門F4、F5、電阻R13和R14組成的雙穩(wěn)態(tài)電路起了漏電電壓檢測(cè)器作用。圖中虛線方框所示部份為輸出三孔插座，其中H為相線插孔，L為零線插孔，A點(diǎn)為與受控用電器外殼相連的插孔，當(dāng)用電器漏電引起A點(diǎn)帶危險(xiǎn)電壓時(shí)，它將通過(guò)二極管D13在分壓電阻R18、R8形成足夠大的分壓以擊穿穩(wěn)壓管Z1，將F4的輸入端拉為高電平，使F4通過(guò)二極管D8輸出低電平信號(hào)給CPU，CPU輸入端tin接收到這個(gè)低電平的故障信號(hào)后立即關(guān)閉用電器電源(K2斷開)以防止故障影響擴(kuò)大。L4為漏電指示燈，R17為限流電阻。A點(diǎn)與L點(diǎn)之間的電阻R0為輕微漏電的泄放電阻，這樣用電器線路上的輕微漏電(在陰雨天是經(jīng)常發(fā)生的)，將不會(huì)引起漏電保安設(shè)備誤動(dòng)作。由于與A點(diǎn)相連的用電器外殼一旦帶上危險(xiǎn)電壓，本發(fā)明裝置便能立即切斷其電源，這與用電器外殼接地具有相同的效果，因此，我們稱A插孔為“保安插孔”，與A點(diǎn)相連的輸出線稱為“保安線”，按鍵S10和二極管D12組成實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)按下S10時(shí)，相當(dāng)于保安插孔A帶電，這樣可以檢驗(yàn)漏電電路工作正常與否。
圖2中的K2，是受CPU控制的專用雙組觸點(diǎn)繼電器的觸點(diǎn)，如果考慮定時(shí)控制與防觸電合并，這時(shí)，k2就是繼電器j1或j2的觸點(diǎn)，當(dāng)CPU檢測(cè)到危險(xiǎn)漏電信號(hào)時(shí)，這組開關(guān)S2二路同時(shí)斷開，“重合閘”時(shí)可能又合上。
電源電壓檢測(cè)采用三極管N4，當(dāng)電源故障(電壓超高)引起變壓整流后的電壓Vi(與電源電壓成正比)在三極管N4的基極上的分壓值(電阻R19、R20分壓值)大于三極管N4的導(dǎo)通閥值時(shí)，三極管N4飽和導(dǎo)通，輸出一個(gè)低電平信號(hào)給CPU，CPU接收到這個(gè)信號(hào)后立即關(guān)閉輸出控制信號(hào)。三極管可用非門電路代替。由于負(fù)載變化會(huì)引起Vi的波動(dòng)，為了消除負(fù)載變化對(duì)電源電壓檢測(cè)的影響，這里采用負(fù)載電流反饋法分壓電阻R19和R20的低端不接在儀器邏輯地Vss上，而是接在負(fù)載地線Vsj(繼電器和輸出指示發(fā)光管等負(fù)載的公共接地點(diǎn))上，Vsj與Vss之間串接一個(gè)輸出電流反饋電阻R21，當(dāng)負(fù)載電流通過(guò)R21到Vss時(shí)，Vsj的電位將比Vss有所提高，進(jìn)而使三極管N4的基極電壓有所提高，這樣可補(bǔ)償負(fù)載電流引起被檢測(cè)電壓Vi變小的影響，R21的阻值與變壓器容量、繼電器電流大小等參數(shù)有關(guān)，可用實(shí)驗(yàn)法確定。
圖2中DX為CPU防盜信號(hào)輸入端，可以設(shè)計(jì)成正信號(hào)報(bào)警或負(fù)信號(hào)報(bào)警不同方案，本實(shí)施例中采用可靠而簡(jiǎn)易的斷線報(bào)警器(正信號(hào)報(bào)警)，圖中虛線表示外接的警戒線，正常情況下，接地的防盜警戒線通過(guò)R10和D7將DX拉成低電平，警戒線斷線時(shí)，上拉電阻R9將靠近儀器端的警戒線拉成高電平，二極管D7反偏，DX被內(nèi)部上拉電阻拉成高電平，CPU檢測(cè)到DX輸入端電平變化便知道“警戒現(xiàn)場(chǎng)改變了”，至于這時(shí)候是否發(fā)出防盜報(bào)警信號(hào)，還要看系統(tǒng)是否已進(jìn)入“警戒狀態(tài)”。
本發(fā)明的軟件設(shè)計(jì)有幾個(gè)特點(diǎn)(具體指令屬一般公知技術(shù)，可參閱有關(guān)參考書)第一個(gè)特點(diǎn)是CPU輸入端tin接收到漏電、超壓等引起的低電平故障信號(hào)后，立即關(guān)閉用電器電源(K2斷開)以防止故障影響擴(kuò)大，并開始延時(shí)計(jì)時(shí)工作，計(jì)時(shí)到一定時(shí)間(實(shí)施例中取三秒左右)，CPU關(guān)閉顯示電路，停止“喂狗”，引起“看門狗”動(dòng)作，系統(tǒng)復(fù)位，同時(shí)復(fù)位信號(hào)也通過(guò)二極管D4傳給漏電檢測(cè)電路復(fù)位端，使漏電電壓檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)位，這時(shí)，原先接通的受控電器再次接通。如此時(shí)故障仍然存在，CPU將再次檢測(cè)到漏電信號(hào)并再次關(guān)閉用電器電源，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào)(其軟件流程圖見圖3)。這樣，本系統(tǒng)的故障保護(hù)電路具有“一次重合閘”功能，可以提高系統(tǒng)抗干擾(例如雷擊引起的暫時(shí)漏電、超壓)性能。
第二個(gè)特點(diǎn)是防盜報(bào)警是受二重制約一是人為破壞了靜止平衡的防盜監(jiān)視狀態(tài)(警戒現(xiàn)場(chǎng)被破壞)，二是處在防盜鬧鳴報(bào)警時(shí)間范圍內(nèi)(處于警戒狀態(tài))。也即“警戒現(xiàn)場(chǎng)改變”和“處于警戒狀態(tài)”在CPU內(nèi)部構(gòu)成邏輯“與”關(guān)系，只有上述二條件都存在，也即在進(jìn)入警戒狀態(tài)后警戒現(xiàn)場(chǎng)被破壞，本裝置才發(fā)出防盜報(bào)警信號(hào)(其軟件流程圖見圖4)。
第三特點(diǎn)是本發(fā)明中用戶程序設(shè)計(jì)成二套，其中一套(工作日程序)適用時(shí)間從星期日傍晚開始至周末(星期五)傍晚，另一套程序從星期五傍晚開始至星期日傍晚，二套程序自動(dòng)按“星期幾”自動(dòng)輪番執(zhí)行，這里把星期五晚上劃歸“假日”，把星期天晚上列為“工作日”，其軟件流程圖見圖5。
第四個(gè)特點(diǎn)是定時(shí)鬧鳴程序中編制了若干套鬧鳴聲，如十次短聲(正式鬧鳴)或五組二短聲(預(yù)備)；若干種鬧鳴聲合用一套鬧鳴時(shí)間程序，每次鬧鳴時(shí)間調(diào)動(dòng)一套鬧鳴程序，鬧鳴后改變識(shí)別標(biāo)志，下次鬧鳴時(shí)間調(diào)用另一套鬧鳴程序，這樣，實(shí)現(xiàn)了鬧鳴聲自動(dòng)輪換，但每天早上和下午的第一次鬧鳴指定用一種鬧鳴聲。如果不改變程序，各時(shí)間點(diǎn)的鬧鳴聲音是固定的(其軟件流程圖見圖6，圖中nb為鬧鳴聲識(shí)別標(biāo)志)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的途徑是工廠根據(jù)本發(fā)明技術(shù)批量制造出相應(yīng)的儀器，可依用途和使用場(chǎng)所的不同生產(chǎn)出不同檔次、不同類形和不同功能組合的儀器，例如可生產(chǎn)機(jī)殼直接裝有定時(shí)控制三孔插座的儀器，也可生產(chǎn)帶顯示月、日、星期、溫度的豪華型儀器，成為掛在墻上或放在臺(tái)上的工藝品，這時(shí)，發(fā)光管顏色、整機(jī)的色彩造型均應(yīng)進(jìn)行美術(shù)設(shè)計(jì)，使之具有良好的實(shí)用價(jià)值，又是家庭擺設(shè)的裝飾品。
權(quán)利要求
1.一種可以顯示時(shí)間、具有定時(shí)功能的電子裝置，由發(fā)光二極管顯示屏、單片電腦芯片(單片機(jī))及輸入、輸出器件組成，本發(fā)明的特征是(1)有一套漏電電壓檢測(cè)電路，它由一組高輸入阻抗雙穩(wěn)態(tài)電路組成，檢測(cè)電路的輸入端通過(guò)限流器件經(jīng)“保安線”與受控用電設(shè)備的外殼相連，借以不斷檢測(cè)用電設(shè)備外殼對(duì)“參考接地點(diǎn)”或零線的電壓；(2)軟件設(shè)計(jì)成可執(zhí)行二套用戶程序(用戶作息時(shí)間表)，其中一套用于工作日，另一套用于假日，二套程序自動(dòng)輪換執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為有一套電源線相位檢測(cè)電路，它由一組高輸入阻抗雙穩(wěn)態(tài)電路組成，其輸入蠟通過(guò)限流器件、固定壓降器件和二極管與民用交流電源線相連，以檢測(cè)電源線相位，當(dāng)電源相位錯(cuò)誤時(shí)，切斷用電器電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為有一套電源超壓檢測(cè)報(bào)警電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述裝置，其特征為電源電壓檢測(cè)電路中采用負(fù)載電流反饋法消除負(fù)載變化對(duì)電源電壓檢測(cè)的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征為故障保護(hù)電路設(shè)計(jì)成自動(dòng)重合閘方式主芯片(CPU)檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)立即暫時(shí)性地關(guān)掉用電器電源以防止故障影響擴(kuò)大，經(jīng)一定延時(shí)后，重新給原先接通的電器送電，并再次檢測(cè)故障信號(hào)情況，如仍發(fā)現(xiàn)故障信號(hào)，則再次關(guān)斷用電器電源，直到故障處理完畢后人工打開用用電器電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為采用串行輸入電可擦存貯器存貯用戶程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為有一套自動(dòng)定時(shí)開關(guān)控制的防盜報(bào)警電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為有多種鬧鳴聲，并自動(dòng)輪換執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征為二套程序中的一套(工作日程序)適用時(shí)間從星期日傍晚開始至周末(星期五)傍晚，另一套程序從星期五傍晚開始至星期日傍晚。
全文摘要
本發(fā)明利用特殊技術(shù)開發(fā)出一種家用多功能服務(wù)裝置,試圖一攬子解決家庭普遍需要的電子服務(wù)工作,它把時(shí)間顯示、定時(shí)控制、定時(shí)鬧鳴、防觸電、防盜、防過(guò)壓等功能有機(jī)地、經(jīng)濟(jì)地組合在一起,由單片機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)、分析和處理,然后適時(shí)地驅(qū)動(dòng)音響設(shè)備鬧鳴報(bào)警或驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備對(duì)用電器進(jìn)行各種操作。它可設(shè)計(jì)成箱盒式實(shí)用型或工藝美術(shù)型,它將給家庭生活帶來(lái)極大方便,必能受到千家萬(wàn)戶的歡迎,有著巨大的市場(chǎng)。
文檔編號(hào)G05B15/02GK1186973SQ9810466
公開日1998年7月8日 申請(qǐng)日期1998年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
發(fā)明者徐日沾 申請(qǐng)人:徐日沾