專利名稱：電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電腦USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)接口設(shè) 備的限時(shí)計(jì)時(shí)控制器的設(shè)計(jì)及實(shí)施裝置，尤其是對(duì)電腦USB外設(shè)的使用時(shí)間控制、 使用過程計(jì)時(shí)功能的設(shè)計(jì)，適用于USB設(shè)備限時(shí)使用、使用計(jì)時(shí)的操作過程。
背景技術(shù)：
目前，隨著科技的發(fā)展，電腦等高科技成品日益增多，同時(shí)其所需要的外圍 擴(kuò)展設(shè)備也越來越多，USB外設(shè)作為一種方便、快捷的外圍接口設(shè)備得到了廣大 用戶的青睞，但是幾乎所有的電腦對(duì)其外圍設(shè)備不具備限時(shí)計(jì)時(shí)的控制，特別是 在電腦游戲泛濫的時(shí)代，如何控制游戲時(shí)間成為了家長和老師急需解決的問題。 同時(shí)現(xiàn)階段操作時(shí)間的控制都由電腦軟件來實(shí)現(xiàn)操作，這些操作對(duì)電腦的運(yùn)行情 況有很強(qiáng)的依賴性，并且只能對(duì)當(dāng)前正在運(yùn)行的電腦系統(tǒng)進(jìn)行操作，而不能對(duì)某 一個(gè)特定的USB設(shè)備進(jìn)行控制，給用戶使用帶來諸多不便。
除了利用軟件來進(jìn)行對(duì)電腦的計(jì)時(shí)控制外，還可以用硬件電路來控制某一個(gè) 特定的IISB設(shè)備從而達(dá)到對(duì)單一USB設(shè)備的限時(shí)、計(jì)時(shí)控制的目的。這樣不但解決 了傳統(tǒng)用軟件無法解決的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)USB控制新方法。
一方面，使得電腦某一特定外設(shè)限時(shí)操作可以準(zhǔn)時(shí)結(jié)束而不影響其他的軟、 硬件的正常運(yùn)行，這解決了無數(shù)家長與老師擔(dān)憂的問題。
另一方面，在對(duì)某一個(gè)需要計(jì)時(shí)操作過程時(shí)，例如計(jì)時(shí)性比賽、測(cè)試操作 完成時(shí)間等等，可以很方便、準(zhǔn)確地讀出使用設(shè)備、完成某一操作過程的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)
控制器，以達(dá)到可以對(duì)某一特定的USB設(shè)備進(jìn)行控制操作，而不影響電腦的其他
軟、硬件的正常運(yùn)行的目的，而且還能作為計(jì)時(shí)器來準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，在不作為控制器 時(shí)可用作多功能電子時(shí)鐘來使用。
技術(shù)方案?jìng)鹘y(tǒng)對(duì)USB設(shè)備的計(jì)時(shí)限時(shí)操作，是通過定時(shí)軟件對(duì)所用電腦系 統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)操作，設(shè)定時(shí)間到時(shí)將電腦關(guān)閉，從而達(dá)到限制USB設(shè)備使用的目的， 但這種操作對(duì)電腦系統(tǒng)有很強(qiáng)的依賴性，同時(shí)影響系統(tǒng)中其它軟、硬件的正常使 用。而本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的硬件式USB設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器就解決了這個(gè)問題，
本裝置利用電腦USB接口提供控制器所需的電源，以89S52單片機(jī)為核心結(jié)合 輸入輸出電路及顯示電路，在處理器部分由89S52提供三路獨(dú)立的定時(shí)器，輸入 設(shè)備由撥碼開關(guān)通過編碼器輸入到單片機(jī)，通過程序處理響應(yīng)相應(yīng)的控制來控制 USB設(shè)備，同時(shí)在顯示器上同步顯示。這樣可以簡單、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地對(duì)特定USB 設(shè)備進(jìn)行操作，達(dá)到限時(shí)、計(jì)時(shí)控制的目的。
本發(fā)明所涉及的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器包括單片機(jī)最 小系統(tǒng)(1)、外圍控制電路(2)、時(shí)間顯示電路(3)、外圍響應(yīng)電路(4);其中， 單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組四位輸入端口 P2 口的低四位與外圍控制電路中的編 碼器地址輸出端A2、 Al、 AO及按鍵開關(guān)相連；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組八位 輸出端口 P0 口和一組四位輸出端口 P2 口的高四位分別接時(shí)間顯示電路(3)的 數(shù)碼管八個(gè)段位和數(shù)碼管的四位位選擇端；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組六位輸 出端口P1 口的低六位與外圍響應(yīng)電路的蜂鳴器、繼電器、數(shù)碼管、指示燈連接； 外圍控制電路(4)與時(shí)間顯示電路(3)通過數(shù)碼管相連顯示控制狀態(tài)。
所述的外圍控制電路(2)是由八位撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的選擇及調(diào)整 時(shí)間的時(shí)分切換，另設(shè)一按鍵開關(guān)作為調(diào)整的加一輸入；八位編碼開關(guān)接一片八 位上拉電阻，通過型號(hào)為"74LS148"的編碼器編碼然后將三位編碼地址輸入到 單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的三位數(shù)據(jù)輸入口 P2.0-P2.2，按鍵開關(guān)連接到單片機(jī)最 小系統(tǒng)(1) 一個(gè)數(shù)據(jù)輸入口 P2.3。
所述的時(shí)間顯示電路是由四位帶秒點(diǎn)顯示的數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)，以共陽接法連 接，其中四位數(shù)碼管的共陽端A1、 A2、 A3、 A4分別通過三極管連到單片機(jī)最小 系統(tǒng)(1)的四位數(shù)據(jù)輸出端P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7口，數(shù)碼管的八位段顯示 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp分別連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組八位數(shù)據(jù)輸 出口PO. 0、 P0. 1、 P0. 2、 P0. 3、 P0. 4、 P0. 5、 P0. 6、 P0. 7口，從而實(shí)現(xiàn)四位數(shù)
碼管的靜態(tài)顯示。所述的外圍響應(yīng)電路是由一個(gè)模式顯示、蜂鳴響應(yīng)鄰，控制 來構(gòu)成；模式顯示數(shù)碼管通過型號(hào)為"74LS164"數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片連接到單片機(jī) 最小系統(tǒng)，其中數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的/CLR、 CLK、 A和B端分別連接到單片機(jī)最小系 統(tǒng)的三位數(shù)據(jù)輸出口 P1.2、 P1.3、 P1.4口，蜂鳴器、繼電器及指示燈分別通過 放大電路連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)的三位數(shù)據(jù)輸出端Pl.O、 Pl.l、 P1.5口，通過 單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)從輸出端輸出數(shù)據(jù)來控制外圍響應(yīng)電路(4)。
所述的電源VCC由所需控制USB接口的內(nèi)部電壓來提供，同時(shí)還加入外部電 源方式，包括干電池供電和市電供電方式，單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)電源VCC部分 包括降壓、穩(wěn)壓電路，干電池和外部電源連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的VCC端。
有益效果該設(shè)計(jì)和實(shí)施裝置實(shí)現(xiàn)了用硬件來控制某一特定的USB外設(shè)的功 能，有效地解決了用軟件計(jì)時(shí)控制時(shí)影響系統(tǒng)其它軟、硬件正常使用的問題。因 為該設(shè)計(jì)是通過硬件電路來對(duì)需要控制的USB外設(shè)進(jìn)行限時(shí)、計(jì)時(shí)控制，在本實(shí) 施裝置上設(shè)定該設(shè)備所要使用的時(shí)間，然后該裝置內(nèi)部的定時(shí)器運(yùn)行從而對(duì)該 USB設(shè)備進(jìn)行單一控制。當(dāng)預(yù)設(shè)的時(shí)間到時(shí)，本裝置結(jié)束該USB設(shè)備的使用，但不 影響電腦的其它未受控制的USB設(shè)備及其它軟、硬件的使用。所以本實(shí)施裝置解 決了軟件限時(shí)、計(jì)時(shí)控制僅能控制整個(gè)電腦系統(tǒng)的問題。
該設(shè)計(jì)電路簡單，可以方便、快捷、準(zhǔn)確地控制USB設(shè)備的使用，同時(shí)還具 有多項(xiàng)計(jì)時(shí)功能，使用方便。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)進(jìn)一步說明。 圖l是本發(fā)明的硬件系統(tǒng)框架示意圖。
圖中有單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)、外圍控制電路(2)、時(shí)間顯示電路(3)、外
圍響應(yīng)電路(4)。
具體實(shí)施例方式
首先，本設(shè)計(jì)是以89S52單片機(jī)為核心的主要由硬件電路構(gòu)成的限時(shí)、計(jì)時(shí) 控制器，克服了傳統(tǒng)用軟件來實(shí)現(xiàn)限時(shí)、計(jì)時(shí)操作時(shí)只能控制整個(gè)系統(tǒng)的缺陷。
該實(shí)施裝置主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)l (如附暨2所示)加'上外圍控制電路2 (如附圖3所示)、時(shí)間顯示電路3 (如附圖4所示)和外圍響應(yīng)電路4 (如附圖5 所示)組成。
本發(fā)明的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器包括單片機(jī)最小系統(tǒng) 1、外圍控制電路2、時(shí)間顯示電路3、外圍響應(yīng)電路4;其中，單片機(jī)最小系統(tǒng) 1的一組四位輸入端口 P2 口的低四位與外圍控制電路2中的編碼器地址輸出端 A2、 Al、 AO及按鍵開關(guān)相連；單片機(jī)最小系統(tǒng)1的一組八位輸出端口 P0 口和一 組四位輸出端口 P2 口的高四位分別接時(shí)間顯示電路3的數(shù)碼管八個(gè)段位和數(shù)碼 管的四位位選擇端；單片機(jī)最小系統(tǒng)1的一組六位輸出端口 Pl 口的低六位與外 圍響應(yīng)電路4的蜂鳴器、繼電器、數(shù)碼管、指示燈連接；外圍控制電路2與時(shí)間 顯示電路3通過數(shù)碼管相連顯示控制狀態(tài)。
所述的外圍控制電路2是由八位撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的選擇及調(diào)整時(shí)間的時(shí) 分切換，另設(shè)一按鍵開關(guān)作為調(diào)整的加一輸入；八位編碼開關(guān)接一片八位上拉電 阻，通過型號(hào)為"74LS148"的編碼器編碼然后將三位編碼地址輸入到單片機(jī)最 小系統(tǒng)1的三位數(shù)據(jù)輸入口P2. 0-P2. 2，按鍵開關(guān)連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)l一個(gè)數(shù) 據(jù)輸入口P2.3。所述的時(shí)間顯示電路3是由四位帶秒點(diǎn)顯示的數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)，以 共陽接法連接，其中四位數(shù)碼管的共陽端A1、 A2、 A3、 A4分別通過三極管連到單 片機(jī)最小系統(tǒng)1的四位數(shù)據(jù)輸出端P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7口，數(shù)碼管的八位段 顯示a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp分別連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)l的一組八位數(shù)據(jù)輸出 口PO.O、 P0.1、 P0.2、 PO. 3、 P0.4、 PO. 5、 PO. 6、 PO. 7口，從而實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管 的靜態(tài)顯示。所述的外圍響應(yīng)電路4是由一個(gè)模式顯示、蜂鳴響應(yīng)和開關(guān)控制來 構(gòu)成；模式顯示數(shù)碼管通過型號(hào)為"74LS164"數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片連接到單片機(jī)最 小系統(tǒng)1，其中數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的/CLR、 CLK、 A和B端分別連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)1 的三位數(shù)據(jù)輸出口P1.2、 P1.3、 P1.4口，蜂鳴器、繼電器及指示燈分別通過放大 電路連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)l的三位數(shù)據(jù)輸出端Pl.O、 Pl.l、 P1.5口，通過單片 機(jī)最小系統(tǒng)1從輸出端輸出數(shù)據(jù)來控制外圍響應(yīng)電路4。所述的電源VCC由所需控 制USB接口的內(nèi)部電壓來提供，同時(shí)還加入外部電源方式，包括干電池供電和市 電供電方式，單片機(jī)最小系統(tǒng)1電源VCC部分包括降壓、穩(wěn)壓電路，干電池和外部 電源連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)1的VCC端。
在使用該實(shí)施裝置的時(shí)候，先通過在線編程將程序?qū)懭?9S52單'片機(jī)，等恃不 一步命令。
當(dāng)運(yùn)行該實(shí)施裝置的限時(shí)功能時(shí)，通過調(diào)節(jié)外圍控制電路2來限制某個(gè)特定 USB設(shè)備的使用時(shí)間，時(shí)間設(shè)定在時(shí)間顯示電路3即時(shí)顯示。當(dāng)時(shí)間設(shè)定好以后， 打開運(yùn)行開關(guān)開始運(yùn)行限時(shí)功能，當(dāng)距離結(jié)束還剩三分鐘(時(shí)間可以根據(jù)具體要 求通過程序任意設(shè)定)時(shí)，發(fā)出使用即將結(jié)束的提醒，當(dāng)設(shè)定時(shí)間到達(dá)時(shí)，USB 設(shè)備通信斷開，同時(shí)禁用指示燈亮。
當(dāng)運(yùn)行該實(shí)施裝置的計(jì)時(shí)功能時(shí)，通過外圍控制電路2開啟該狀態(tài)的運(yùn)行模 式，時(shí)間顯示電路3會(huì)同步計(jì)時(shí)，當(dāng)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，時(shí)間顯示電路3的計(jì)時(shí)結(jié)束，所 顯示的時(shí)間即USB設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。
當(dāng)運(yùn)行該設(shè)計(jì)裝置的時(shí)鐘功能時(shí)，通過外圍控制電路2設(shè)定當(dāng)前的時(shí)間，設(shè) 定的同時(shí)即開始運(yùn)行，同時(shí)時(shí)鐘運(yùn)行指示燈會(huì)與秒鐘同步閃爍。
該設(shè)計(jì)的實(shí)施裝置在各個(gè)不同功能運(yùn)行的時(shí)候，外圍響應(yīng)電路4的數(shù)碼管還 會(huì)顯示所運(yùn)行的狀態(tài)編號(hào)。
權(quán)利要求
1、一種電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器，其特征在于該控制器包括單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)、外圍控制電路(2)、時(shí)間顯示電路(3)、外圍響應(yīng)電路(4)；其中，單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組四位輸入端口P2口的低四位與外圍控制電路(2)中的編碼器地址輸出端A2、A1、A0及按鍵開關(guān)相連；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組八位輸出端口P0口和一組四位輸出端口P2口的高四位分別接時(shí)間顯示電路(3)的數(shù)碼管八個(gè)段位和數(shù)碼管的四位位選擇端；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組六位輸出端口P1口的低六位與外圍響應(yīng)電路(4)的蜂鳴器、繼電器、數(shù)碼管、指示燈連接；外圍控制電路(2)與時(shí)間顯示電路(3)通過數(shù)碼管相連顯示控制狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求1所述的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器，其特 征在于所述的外圍控制電路(2)是由八位撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的選擇及調(diào) 整時(shí)間的時(shí)分切換，另設(shè)一按鍵開關(guān)作為調(diào)整的加一輸入；八位編碼開關(guān)接一片 八位上拉電阻，通過型號(hào)為"74LS148"的編碼器編碼然后將三位編碼地址輸入 到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的三位數(shù)據(jù)輸入口 P2.0-P2.2，按鍵開關(guān)連接到單片機(jī) 最小系統(tǒng)(1) 一個(gè)數(shù)據(jù)輸入口P2.3。
3、 如權(quán)利要求1所述的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器，其特 征在于所述的時(shí)間顯示電路(3)是由四位帶秒點(diǎn)顯示的數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)，以共陽 接法連接，其中四位數(shù)碼管的共陽端A1、 A2、 A3、 A4分別通過三極管連到單片 機(jī)最小系統(tǒng)(1)的四位數(shù)據(jù)輸出端P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7口，數(shù)碼管的八位 段顯示a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp分別連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組八位 數(shù)據(jù)輸出口PO.O、 P0.1、 P0.2、 PO. 3、 P0.4、 P0.5、 PO. 6、 PO. 7 口，從而實(shí)現(xiàn) 四位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
4、 如權(quán)利要求1所述的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器，其特 征在于所述的外圍響應(yīng)電路(4)是由一個(gè)模式顯示、蜂鳴響應(yīng)和開關(guān)控制來構(gòu) 成；模式顯示數(shù)碼管通過型號(hào)為"74LS164"數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片連接到單片機(jī)最小 系統(tǒng)(1),其中數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的/CLR、 CLK、 A和B端分別連接到單片機(jī)最小 系統(tǒng)(1)的三位數(shù)據(jù)輸出口P1.2、 P1.3、 P1.4口，蜂鳴器、繼電凝及指示燈分 別通過放大電路連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的三位數(shù)據(jù)輸出端Pl. 0、 Pl. 1、 Pl. 5 口，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)從輸出端輸出數(shù)據(jù)來控制外圍響應(yīng)電路(4)。
5、如權(quán)利要求1所述的電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器，其特 征在于所述的電源VCC由所需控制USB接口的內(nèi)部電壓來提供，同時(shí)還加入外部 電源方式，包括干電池供電和市電供電方式，單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)電源VCC部 分包括降壓、穩(wěn)壓電路，干電池和外部電源連接到單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的VCC 端。
全文摘要
電腦通用串行總線接口設(shè)備限時(shí)計(jì)時(shí)控制器中，單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組四位輸入端口P2口的低四位與外圍控制電路(2)中的編碼器地址輸出端A2、A1、A0及按鍵開關(guān)相連；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組八位輸出端口P0口和一組四位輸出端口P2口的高四位分別接時(shí)間顯示電路(3)的數(shù)碼管八段碼的八個(gè)段位和數(shù)碼管的四位位選擇端；單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)的一組六位輸出端口P1口的低六位與外圍響應(yīng)電路(4)的蜂鳴器、繼電器、數(shù)碼管、指示燈連接；外圍控制電路與時(shí)間顯示電路通過數(shù)碼管相連顯示控制狀態(tài)。解決了傳統(tǒng)的使用軟件方法來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行限時(shí)計(jì)時(shí)操作所無法解決的問題。
文檔編號(hào)G06F11/32GK101183328SQ200710190828
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者吳中鈺, 堵國樑, 湯勇明, 沈玉陽 申請(qǐng)人:東南大學(xué)