【正文】 超重過(guò)流聲光報(bào)警電路為了合理利用I/O引腳的低電平能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在外接耗電較大的器件（如LED數(shù)碼顯示器、繼電器等）的時(shí)候，應(yīng)該優(yōu)先選用低電平輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)外部器件。使用I/O口輸出高電平驅(qū)動(dòng)負(fù)載，就是一個(gè)錯(cuò)誤的選擇。由前述可知，當(dāng)晾衣架上的衣服重量沒(méi)有超過(guò)電機(jī)能夠拉起的重量時(shí)或者流過(guò)電機(jī)電流沒(méi)有超過(guò)電機(jī)額定電流時(shí)，三極管T1為PNP型的，它的集極為高，三極管不會(huì)導(dǎo)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(yùn)算放大器構(gòu)成反相電路，則運(yùn)算放大器的輸出為低電平。這樣發(fā)光二極管LED4截止；三極管T2截止，蜂鳴器不工作，即此時(shí)不進(jìn)行聲光報(bào)警。而當(dāng)晾衣架上的衣服重量超過(guò)電機(jī)能夠拉起的重量時(shí)或者流過(guò)電機(jī)電流超過(guò)電機(jī)額定電流時(shí)，三極管T1的集極為低，三極管就會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)電源通過(guò)電阻R14和R15對(duì)電容C7進(jìn)行充電，NE555集成電路的THR和TRIG端的輸入電壓均為高，當(dāng)電壓升高到(2/3VCC1)時(shí)，輸出端Q為低電平,此時(shí)THR和TRIG端通過(guò)DIS端放電，當(dāng)電壓下降到(1/3VCC1)時(shí)，輸出端Q為高電平。這樣多諧振蕩器周而復(fù)始，NE555集成電路的輸出端的Q輸出為振蕩信號(hào)。同樣輸出端的Q接入運(yùn)算放大器構(gòu)成反相電路，則運(yùn)算放大器的輸出端也輸出振蕩信號(hào)。這樣這樣發(fā)光二極管LED4在截止和導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，LED4呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)：三極管T2同樣在截止和導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，蜂鳴器進(jìn)行間斷工作，即進(jìn)行聲光報(bào)警。 過(guò)流保護(hù)電路 在任何情況下，不論正常工作或發(fā)生故障時(shí)，必須保證電機(jī)的工作條件不超出它的允許范圍。由于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電流都會(huì)損壞驅(qū)動(dòng)或電機(jī)，所以除了在選用器件時(shí)留有充分合理的裕量，還必須采取采用有效過(guò)電流保護(hù)措施。本系統(tǒng)采用的直流電機(jī)型號(hào)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(jī)因超載運(yùn)行或者因故障導(dǎo)致過(guò)流而燒壞，必須有過(guò)流保護(hù)裝置，在這里用采樣電阻來(lái)把電流大小換算成電壓然后用運(yùn)算放大器LM358對(duì)采樣電壓進(jìn)行放大等處理。過(guò)流保護(hù)電路如圖所示：圖323 過(guò)流保護(hù)電路圖 過(guò)流、短路保護(hù)電路選用的電流取樣電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩(wěn)定性三個(gè)因素。電阻增大則電阻的功耗就會(huì)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(shè)計(jì)的采樣電阻R26采用以康銅絲為材料的電阻。然后用LM358運(yùn)算放大器對(duì)采樣電壓進(jìn)行放大，，從而達(dá)到過(guò)流保護(hù)的作用。圖中第一個(gè)LM358運(yùn)算放大器組成同相閉環(huán)放大電路，電壓的放大倍數(shù)為Vo/Vi=1+R27/R28，在這里我們?nèi)27=1KΩ，R28=9KΩ，所以第一個(gè)運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為10。第二個(gè)運(yùn)算放大器組成開環(huán)回路，它的正相輸入電壓為VCC1/2，VCC1為+5V，。，第二個(gè)運(yùn)算放大器的輸出為高點(diǎn)平，，第二個(gè)運(yùn)算放大器的輸出為低點(diǎn)平，單片機(jī)通過(guò)外部中斷來(lái)使電機(jī)的停止，報(bào)警器工作，從而達(dá)到過(guò)流保護(hù)的作用。 控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路圖324 正反轉(zhuǎn)電路圖 圖中用到的電機(jī)型號(hào)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(shè)計(jì)的要求。光電耦合器型號(hào)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(hào)為G5Q1DC24，即供電電源為直流24V，它能夠允許通過(guò)的最大電流為6A，能夠滿足電機(jī)回路對(duì)電流的要求。，第一個(gè)光電耦合器的二極管不發(fā)光，光敏三極管就不會(huì)導(dǎo)通，三極管T3的集極為低電平，T3不滿足導(dǎo)通條件，電磁繼電器的線圈不通電，K1開關(guān)會(huì)與電機(jī)回路的地端相連。，第一個(gè)光電耦合器的二極管發(fā)光，光敏三極管接收光信號(hào)導(dǎo)通，三極管T3的集極為高電平，T3會(huì)導(dǎo)通，電磁繼電器的線圈通電，K1開關(guān)會(huì)與電機(jī)回路的電源端相連。其中D2二極管的作用是當(dāng)繼電器的線圈忽然斷電后，流過(guò)線圈的電流依然存在，電流就會(huì)通過(guò)繼電器和二級(jí)管組成的回路放電，這樣避免對(duì)三極管的電流沖擊。用同樣的方法分析第二個(gè)繼電器。，K1和K2都與地端相連，電機(jī)不工作。當(dāng)按下上升按鍵后，，K2與電源端相連，K1與地端相連，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)按下下降按鍵后，，K2與地端相連，K1與電源端相連，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 串口電路AT89C51單片機(jī)程序需要從電腦里下載，我們?cè)诋惒酱型ㄐ胖凶畛Ｓ玫氖菢?biāo)準(zhǔn)接口是RS232接口，它定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在PC機(jī)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(duì)接時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。RS232與TTL電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是MAX232,它是RS232雙工發(fā)送器/接收器的接口芯片，其片內(nèi)有兩個(gè)發(fā)送器。兩個(gè)接收器，有TTL信號(hào)輸入/RS232輸出功能，也有RS232輸入/TTL輸出的功能。單片機(jī)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(gè)發(fā)送器T1和一個(gè)接收器R1,，RS232電平輸出端14腳與RS232接口的發(fā)送引腳2相連；，RS232電平輸入端13腳與RS232接口的接收數(shù)據(jù)引腳3相連，RS232接口的5引腳為接地端。4 系統(tǒng)的軟件各部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件部分包括超重檢測(cè)部分、上升部分、下降部分和中斷部分，有關(guān)流程圖下面一一說(shuō)明。 超重檢測(cè)部分系統(tǒng)初始化之后會(huì)讓電源指示燈亮，然后檢測(cè)晾衣架是否超重，若超重則一直報(bào)警，直到超重信號(hào)消除程序再往下執(zhí)行，流程圖如圖41所示：開始電源指示亮亮是否超重延時(shí)是否超重報(bào)警，電機(jī)不工作是否超重NYNYNY上升部分圖41 超重檢測(cè)部分流程圖 上升部分當(dāng)沒(méi)有超重時(shí)，就會(huì)檢測(cè)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(zhí)行，流程圖如圖42所示：上升是否按下上升是否按下正轉(zhuǎn)是否按下延時(shí)上升指示亮電機(jī)正轉(zhuǎn)NNYNYY開始下降部分圖42 上升部分流程圖 下降部分當(dāng)上升按鍵沒(méi)有被按下時(shí)，就會(huì)檢測(cè)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(huì)返回開始繼續(xù)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(shí)下降指示亮電機(jī)反轉(zhuǎn)NNYNYY返回超重檢測(cè)部分開始圖43 下降部分流程圖 過(guò)流中斷部分當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，必須使電機(jī)停止且進(jìn)行聲光報(bào)警，直到按下復(fù)位鍵，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，流程圖如圖44所示：過(guò)流中斷報(bào)警，電機(jī)不工作陷入死循環(huán) 圖44 過(guò)流保護(hù)部分流程5 設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C51作為自動(dòng)晾衣架的檢測(cè)及控制核心。采用電阻應(yīng)變片組成的超重檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)超重檢測(cè)；通過(guò)手動(dòng)按鍵電路和繼電器、光電耦合器組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制晾衣架的升降；通過(guò)發(fā)光二極管電路來(lái)顯示晾衣架的工作狀態(tài)；采用以NE555為核心組成報(bào)警電路產(chǎn)生過(guò)流或超重聲光報(bào)警，通過(guò)由康銅絲和運(yùn)放組成的電流采樣及轉(zhuǎn)換電路來(lái)達(dá)到過(guò)流保護(hù)功能。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，編制了各個(gè)模塊的流程圖。實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，狀態(tài)顯示等功能。本設(shè)計(jì)具有靈活方便、適用范圍廣的特點(diǎn)，基本能夠滿足實(shí)踐需求。但本設(shè)計(jì)還有的缺點(diǎn)如不能顯示所搭載衣服的的具體重量，只有當(dāng)超載時(shí)才能知道達(dá)到了晾衣架的承載極限。電機(jī)功率大，給電機(jī)供電電源的三端穩(wěn)壓器需要加上散熱片才能不至于被燒壞。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[2] 胡雙,[J].電工技術(shù)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(xué)出版社，[5] 拉希德，陳建業(yè)，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[6]徐鳳霞,趙成安 繼電器使用實(shí)例[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào) 2004年3月第20卷第1期6466[7] ，[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾琜8] [9] 李曉妮 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].九江學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005(2)2023[10] 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；，使電機(jī)正轉(zhuǎn)L1: JNB ,L1 ；SETB ；，使上升指示燈熄滅SETB ；SETB ；，使電機(jī)不工作XX6: JNB ,XX7 ；,則跳轉(zhuǎn)到XX7LJMP XX9 ；,則跳轉(zhuǎn)到XX9XX7: LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)程序，重新檢測(cè)JNB ,XX8 ；,則跳轉(zhuǎn)到XX8LJMP XX9 ；,則跳轉(zhuǎn)到XX9XX8: CLR ；，使下降指示燈亮CLR ；SETB ；，使電機(jī)反轉(zhuǎn)L2: JNB ,L2 ；SETB ；，使下降指示燈熄滅SETB ；SETB ；，使電機(jī)不工作LJMP KAISHI ；返回開始繼續(xù)查詢DELAY: MOV R3,64H ；延時(shí)10ms的程序Y2: MOV R4,32HY1: DJNE R3,Y1DJNZ R4,Y2RETINT: CLR ；，進(jìn)行聲光報(bào)警SETB ；SETB ；，使電機(jī)不工作HERE: LJMP HERH ；使程序陷入死循環(huán)RETI ；中斷返回附錄2：總體電路圖45