自動晾衣架控制系統設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 超重過流聲光報警電路為了合理利用I/O引腳的低電平能力強的特點，在外接耗電較大的器件（如LED數碼顯示器、繼電器等）的時候，應該優先選用低電平輸出來驅動外部器件。使用I/O口輸出高電平驅動負載，就是一個錯誤的選擇。由前述可知，當晾衣架上的衣服重量沒有超過電機能夠拉起的重量時或者流過電機電流沒有超過電機額定電流時，三極管T1為PNP型的，它的集極為高，三極管不會導通，NE555集成電路的THR和TRIG端的電壓均為零，則由NE555集成電路的功能可知，輸出端的Q輸出為高電平。輸出端Q接入運算放大器構成反相電路，則運算放大器的輸出為低電平。這樣發光二極管LED4截止；三極管T2截止，蜂鳴器不工作，即此時不進行聲光報警。而當晾衣架上的衣服重量超過電機能夠拉起的重量時或者流過電機電流超過電機額定電流時，三極管T1的集極為低，三極管就會導通，此時電源通過電阻R14和R15對電容C7進行充電，NE555集成電路的THR和TRIG端的輸入電壓均為高，當電壓升高到(2/3VCC1)時，輸出端Q為低電平,此時THR和TRIG端通過DIS端放電，當電壓下降到(1/3VCC1)時，輸出端Q為高電平。這樣多諧振蕩器周而復始，NE555集成電路的輸出端的Q輸出為振蕩信號。同樣輸出端的Q接入運算放大器構成反相電路，則運算放大器的輸出端也輸出振蕩信號。這樣這樣發光二極管LED4在截止和導通狀態之間轉換，LED4呈現閃爍狀態：三極管T2同樣在截止和導通狀態之間轉換，蜂鳴器進行間斷工作，即進行聲光報警。 過流保護電路 在任何情況下，不論正常工作或發生故障時，必須保證電機的工作條件不超出它的允許范圍。由于長時間過電流都會損壞驅動或電機，所以除了在選用器件時留有充分合理的裕量，還必須采取采用有效過電流保護措施。本系統采用的直流電機型號為70ZYT55,它的額定電壓為直流24V，額定電流為5A，所以額定功率為120W，為了防止電機因超載運行或者因故障導致過流而燒壞，必須有過流保護裝置，在這里用采樣電阻來把電流大小換算成電壓然后用運算放大器LM358對采樣電壓進行放大等處理。過流保護電路如圖所示：圖323 過流保護電路圖 過流、短路保護電路選用的電流取樣電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩定性三個因素。電阻增大則電阻的功耗就會增加，電路效率下降。由于把康銅絲為精密的電阻，其阻值幾乎不隨溫度變化，所以本設計的采樣電阻R26采用以康銅絲為材料的電阻。然后用LM358運算放大器對采樣電壓進行放大，，從而達到過流保護的作用。圖中第一個LM358運算放大器組成同相閉環放大電路，電壓的放大倍數為Vo/Vi=1+R27/R28，在這里我們取R27=1KΩ，R28=9KΩ，所以第一個運算放大器的放大倍數為10。第二個運算放大器組成開環回路，它的正相輸入電壓為VCC1/2，VCC1為+5V，。，第二個運算放大器的輸出為高點平，，第二個運算放大器的輸出為低點平，單片機通過外部中斷來使電機的停止，報警器工作，從而達到過流保護的作用。 控制電機正反轉電路圖324 正反轉電路圖 圖中用到的電機型號為70ZYT55，供電電壓為直流24V，額定電流為5A，額定功率為120W，能夠滿足本設計的要求。光電耦合器型號為TIL117，它的供電電壓可以為+24V，它有較高的電流傳輸比，最小值為50%。用到的電磁繼電器的型號為G5Q1DC24，即供電電源為直流24V，它能夠允許通過的最大電流為6A，能夠滿足電機回路對電流的要求。，第一個光電耦合器的二極管不發光，光敏三極管就不會導通，三極管T3的集極為低電平，T3不滿足導通條件，電磁繼電器的線圈不通電，K1開關會與電機回路的地端相連。，第一個光電耦合器的二極管發光，光敏三極管接收光信號導通，三極管T3的集極為高電平，T3會導通，電磁繼電器的線圈通電，K1開關會與電機回路的電源端相連。其中D2二極管的作用是當繼電器的線圈忽然斷電后，流過線圈的電流依然存在，電流就會通過繼電器和二級管組成的回路放電，這樣避免對三極管的電流沖擊。用同樣的方法分析第二個繼電器。，K1和K2都與地端相連，電機不工作。當按下上升按鍵后，，K2與電源端相連，K1與地端相連，電機正轉。當按下下降按鍵后，，K2與地端相連，K1與電源端相連，電機反轉。 串口電路AT89C51單片機程序需要從電腦里下載，我們在異步串行通信中最常用的是標準接口是RS232接口，它定義了數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準。現在PC機配置的都是9針“D”型連接器，由于TTL電平和RS232電平互不兼容，所以兩者相對接時，必須進行電平轉換。RS232與TTL電平轉換最常用的芯片是MAX232,它是RS232雙工發送器/接收器的接口芯片，其片內有兩個發送器。兩個接收器，有TTL信號輸入/RS232輸出功能，也有RS232輸入/TTL輸出的功能。單片機下載程序接口電路如下圖所示：圖325 下載接口電路圖在這里我們只利用了一個發送器T1和一個接收器R1,，RS232電平輸出端14腳與RS232接口的發送引腳2相連；，RS232電平輸入端13腳與RS232接口的接收數據引腳3相連，RS232接口的5引腳為接地端。4 系統的軟件各部分設計與實現軟件部分包括超重檢測部分、上升部分、下降部分和中斷部分，有關流程圖下面一一說明。 超重檢測部分系統初始化之后會讓電源指示燈亮，然后檢測晾衣架是否超重，若超重則一直報警，直到超重信號消除程序再往下執行，流程圖如圖41所示：開始電源指示亮亮是否超重延時是否超重報警，電機不工作是否超重NYNYNY上升部分圖41 超重檢測部分流程圖 上升部分當沒有超重時，就會檢測上升按鍵是否按下，若按下則晾衣架一直上升，直到上升按鍵被松開程序再往下執行，流程圖如圖42所示：上升是否按下上升是否按下正轉是否按下延時上升指示亮電機正轉NNYNYY開始下降部分圖42 上升部分流程圖 下降部分當上升按鍵沒有被按下時，就會檢測下降按鍵是否按下，若按下則晾衣架一直下降，直到下降按鍵被松開程序就會返回開始繼續查詢，流程圖如圖43所示：下降是否按下下降是否按下下降是否按下延時下降指示亮電機反轉NNYNYY返回超重檢測部分開始圖43 下降部分流程圖 過流中斷部分當電機發生故障時，必須使電機停止且進行聲光報警，直到按下復位鍵，從而實現過流保護，流程圖如圖44所示：過流中斷報警，電機不工作陷入死循環 圖44 過流保護部分流程5 設計總結本設計采用單片機AT89C51作為自動晾衣架的檢測及控制核心。采用電阻應變片組成的超重檢測電路實現超重檢測；通過手動按鍵電路和繼電器、光電耦合器組成的電機驅動電路實現直流電機的正反轉來控制晾衣架的升降；通過發光二極管電路來顯示晾衣架的工作狀態；采用以NE555為核心組成報警電路產生過流或超重聲光報警，通過由康銅絲和運放組成的電流采樣及轉換電路來達到過流保護功能。軟件部分采用模塊化設計思想，編制了各個模塊的流程圖。實現了對直流電機正反轉控制，狀態顯示等功能。本設計具有靈活方便、適用范圍廣的特點，基本能夠滿足實踐需求。但本設計還有的缺點如不能顯示所搭載衣服的的具體重量，只有當超載時才能知道達到了晾衣架的承載極限。電機功率大，給電機供電電源的三端穩壓器需要加上散熱片才能不至于被燒壞。參考文獻[1] [M].北京：機械工業出版社，[2] 胡雙,[J].電工技術雜志, :17～21[3] [M].北京：高等教育出版社，[4] [M].北京：北京航空航天大學出版社，[5] 拉希德，陳建業，[M].北京：機械工業出版社，[6]徐鳳霞,趙成安 繼電器使用實例[J].齊齊哈爾大學學報 2004年3月第20卷第1期6466[7] ，[M].上海：上海科技出版社，[8] [9] 李曉妮 單片機控制系統的設計[J].九江學院學報(自然科學版)2005(2)2023[10] [M].北京：清華大學出版社，[11] 付家才，楊慶江，[M].北京：化學工業出版社，[12] [M].北京：國防工業出版社，[13] [14] David of Electronic Circuit Young University,Wiley,2003[15] 徐科軍．傳感器與檢測技術[M]．北京：電子工業出版社，2007：110113,160161．[16] [17] 袁任光,[M].北京:機械工業出版社,[18］李小堅，趙山林，馮小君， DXP 電路設計與制版實用教程（第2版）[M].人民郵電出版社 [19] [J]. 電子技術1995年第11期2324[20] Handbook,1984附 錄附錄1：程序ORG 0000H LJMP START ORG 0003H ；外部中斷0的入口 LJMP INT ；跳到中斷服務程序 ORG 1000H ；主程序開始地址START: SETB EA ；CPU開中斷 SETB EX0 ；允許外部中斷0中斷 SETB PX0 ；設置外部中斷0為高級中斷 CLR IT0 ；外部中斷0為電平觸發KAISHI :CLR ；，使電源指示燈亮JNB ,XX1 ；,則跳轉到XX1LJMP XX3 ；,則跳轉到XX3XX1: LCALL DELAY ；調用延時程序，重新檢測JNB ,XX2 ；,則跳轉到XX2LJMP XX3 ；,則跳轉到XX3XX2: CLR ；，進行聲光報警SETB ；SETB ；，使電機不工作L0: JNB ,L0 ；SETB ；，結束聲光報警XX3: JNB ,XX4 ；,則跳轉到XX4LJMP XX6 ；,則跳轉到XX6XX4: LCALL DELAY ；調用延時程序，重新檢測JNB ,XX5 ；,則跳轉到XX5LJMP XX6 ；,則跳轉到XX6XX5: CLR ；，使上升指示燈亮SETB ；CLR ；，使電機正轉L1: JNB ,L1 ；SETB ；，使上升指示燈熄滅SETB ；SETB ；，使電機不工作XX6: JNB ,XX7 ；,則跳轉到XX7LJMP XX9 ；,則跳轉到XX9XX7: LCALL DELAY ；調用延時程序，重新檢測JNB ,XX8 ；,則跳轉到XX8LJMP XX9 ；,則跳轉到XX9XX8: CLR ；，使下降指示燈亮CLR ；SETB ；，使電機反轉L2: JNB ,L2 ；SETB ；，使下降指示燈熄滅SETB ；SETB ；，使電機不工作LJMP KAISHI ；返回開始繼續查詢DELAY: MOV R3,64H ；延時10ms的程序Y2: MOV R4,32HY1: DJNE R3,Y1DJNZ R4,Y2RETINT: CLR ；，進行聲光報警SETB ；SETB ；，使電機不工作HERE: LJMP HERH ；使程序陷入死循環RETI ；中斷返回附錄2：總體電路圖45