【正文】 如圖 321 所示： 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 31 1KR121KR111KR10LED1LE。 狀態(tài)指示電路 本設(shè)計需要 3 個狀態(tài)指示燈，一個是電源指示燈，當系統(tǒng)上電復位以后就使其點亮來說明系統(tǒng)已經(jīng)供電；另一個是晾衣架上升指示燈，當晾衣架上升時它就會亮來指示上升狀態(tài)；第三個是晾衣架下降指示燈，當晾衣架下降時它就會亮來指示下降狀態(tài)。 1KR81KR71KR61KR9R52451231LM358VCC1GND1 圖 320 稱重傳感器內(nèi)部結(jié) 由圖可知 LM358 的反相輸入端的電壓恒定為 VCC1/2，這里 VCC1 為 5V，所以反相輸入端為 ，當晾衣架所搭載的衣服重量沒有超過規(guī)定值時 R5 的電阻小于R6, LM358 的同相輸入端的電壓大于 ， LM358 的輸出為高電平；當晾衣架所搭載的衣服重量超過規(guī)定值時 R5 的電阻值會變大，將大于 R6, LM358 的同相輸入端的電壓小于 ， LM358 的輸出為高電平。應變片 R5 能將應變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化，其電自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 30 阻相對變化 △ R/R 與軸向應變 △ L/L 成正比，當搭載衣服重量增 加時它的電阻會變大。 稱重傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 320 所示。 超重檢測電路 該模塊為稱重傳感器，它是一種電阻應變式傳感器。當反轉(zhuǎn)控制按鍵 S3 按下時 ,相當于給 口一個低電平，單片機就會通過軟件編程使 輸出低電平和 輸出高電平，電機就會反向轉(zhuǎn)動，晾衣架回被放下，當松開按鍵 S3 時，電機不工作。電路圖如下： 1KR41KR3S2S3VCC1GND1 圖 319 按鍵部分電路圖 用單片機的 P1 口來控制信號的輸入當沒有按鍵按下時， 與 口都是高電平，單片機就會通過軟件編程使 和 都輸出高電平，此時電機不工作。由于用到的按鍵較少，所以可以用獨立式鍵盤接口，獨立式鍵盤接口就是各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。而當由于程序出錯或者操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也可以按復位鍵 S1 使 RST 引腳為高電平使 AT89C51 重新啟動，當按一下 S1 時，電壓 VCC1 直接加在 RST 引腳上的時間足以大于 2 個機器周期，單片機就會復位使 AT89C51 重新啟 動 。復位電路如圖所示 : 200ΩR1S122uFC310KR2VCC1GND1REST 圖 318 復位電路 由于電容兩端電壓不能突變，當上電時 電容正負極的電壓都是 +5V，即 RST 引腳的電平為高，單片機就會復位，片刻之后電容就會通過 R2 電阻放電，電容負極的電壓隨即降低，最后降為零。 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 28 30pFC230pFC12 16MHzXTALGND1XTAL2XTAL1GND 圖 317 時鐘部分電路 復位電路 AT89C51 的復位電路是由外部的復位電路來實現(xiàn)的，當復位引腳 RST 加上大于 2個機器周期（即 24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可以使單片機復位。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也越高，單片機的運行速度也越快。本設(shè)計采用 30pF 的電容。這兩個引腳跨接適應晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。因此時鐘電路是計算機的心臟，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本次設(shè)計采用的是內(nèi)部時鐘方式。三端穩(wěn)壓器芯片的型號為 LM7805,同樣電容 C C1 C1 C13 都為輸入端或輸出端的濾波電容，它們組合應用能有效的濾除交流噪聲。 產(chǎn)生 +5V 的電壓給單片機、 NE555 模塊和運算放大器供電電路圖如下： 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 27 220~9IN4001x4Bridge2470uFC10220uFC12C11C13Vin VoutGNDLM7805 VCC1GND1+5vAC220V 圖 316 +5V 電路部分 在設(shè)計 +5V 的直流電源時，我們采用的變壓器型號為 YE1313，它為 220V~9V 變壓器，輸出電流可以達到 300mA，能夠滿足后續(xù)負載的要求。為提供 +24V 的電壓，我們?nèi)?R32=275Ω， R33=5kΩ。 在選用三端穩(wěn)壓器時我們選擇的三端穩(wěn)壓芯片是 LM138，它是一個輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓芯片，輸出電流可以達到5A，這樣可以滿足負載的要求。 產(chǎn)生 +24V 的電壓給繼電器、光電耦合器和直流電機供電電路圖如下： 220~33P600Ax4Bridge1ADJ1Vout2Vin3LM138470uFC6220uFC8C9C75KR33275ΩR32GND2VCC2+24vAC220V 圖 315 +24V 電路部分 由于直流電機的額定功率為 120W，額定電流為 5A，我們在選用變壓器時選 用220V~33V，輸出電流能達到 6A 的變壓器。 本設(shè)計利用 LM138 和 LM7805 芯片得到 +24V 和 +5V 的電壓，由于它們分別為光電耦合器兩端供電，它們在電氣上不能有任何連接，因此我們必須對它們進行單獨設(shè)自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 26 計。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5V）。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分 是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。RS232 與 TTL 電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是 MAX232,它是一種把電腦的串行口 RS232 信號電平（ 10V ， +10V）轉(zhuǎn)換為單片機所用到的 TTL 信號點平（ 0 V， +5V）的芯片，其引腳圖如下： 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 25 圖 314 MAX232 引腳圖 MAX232 芯片是專門為電腦的 RS232 標準串口設(shè)計的接口電路 ,使用 +5V 單電源供電。隨著設(shè)備的不斷改進，出現(xiàn)了代替 DB25 的 DB9 接口，現(xiàn)在都把 RS232 接口叫做 DB9。它的全名是 “數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（ DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準 ”。 （ 2）當用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時，必須對所有的信號（包括數(shù)位量信號、控制 量信號、狀態(tài)信號）全部 隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的連接，否則這種隔離是沒有意義的。其中電流傳輸比是光耦合器的重要參數(shù) ,通常用直流電流傳輸比來表示。 光耦合器的技術(shù)參數(shù)主要有：發(fā)光二極管正向壓降 VF、正向電流 IF、電流傳輸比 CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極 發(fā)射極反向擊穿電壓 V(BR)CEO、集電極 發(fā)射極飽和壓降 VCE(sat)。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成 ,當發(fā)光二極管接通而發(fā)光 ,光敏三級管導通 ,光電耦合器是電流驅(qū)動型 ,需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導通 ,如果輸入信號太小 ,發(fā)光二極管不會導通 ,其輸出信號將失真。由于光電耦合器的外殼是密封的 ,它不受外部光的影響 。 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 23 光耦合器的主要特點有： 信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離隔離；輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強； 它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、級間隔離、開關(guān)電路、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器 (SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。 從而起到輸入和輸出隔離的作用。 光電耦合器 是以光為媒介來傳輸電信號的器件 ，如圖 312 所示： 圖 312 光電耦合器 它 一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大， 通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管 LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內(nèi)。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產(chǎn)品。 （ 3）注意器具的容積。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用?？刂齐娐窇芙o繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 22 （ 1）先了解必要的條件： ①控制電路的電源電壓，能提供的最大電流； ②被控制電路中的電壓和電流； ③被控電路需要幾組、什么形式的觸點。 觸點切換電壓和電流：是指繼電器允許加載的電壓和電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的 倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 吸合電流：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。 圖 311 電磁繼電器原理圖 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。繼電器具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點，廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。 當輸入量 (如電、磁、聲、光、熱等 )達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 繼電器的介紹 繼電器是一種電子控制 器件 ，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制 電路 中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。 共模 輸入電壓范圍 寬，包括接地 低輸入偏流 15V) 電源電壓范圍寬：單電源 (3—30V)；雙電源 (177。 直流電壓增益高 (約 100dB) 電壓發(fā)大級 差分輸入級 輸 出級 偏置電路 + Vid Vo 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 20 圖 310 LM358引腳排序圖 特性 : 它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 圖 39 集成運算放大器內(nèi)部組成原理圖 本設(shè)計采用的運放型號為 LM358 集成運放介紹，現(xiàn)重點介紹一下。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。電壓放大級的主要作用是提高電壓 增益，它可由一級或多級放大電路組成。 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 19 集成運放 LM358 介紹 集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，圖 39表示集成運放的內(nèi)部電路組成原理框圖。供應電壓的范圍是 +特 (最小值 )至 +18伏特 (最大值 )。 引腳 7 (放電 )： 這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON 時它為 LOW，對地為低阻抗，當輸出為 OFF 時它為 HIGH，對地為高阻抗。 引腳 6 (重置鎖定 )： 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。 引腳 5 (控制 )： 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。 引腳 4 (重置 )： 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置 定時器 和使輸出回到一個低電位。周期的結(jié)束輸出回到 O 伏左右的低電位。觸發(fā)信號上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 NE555引腳功能如下： 自動晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計 18 TRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESET VCCGNDNE555 圖 38 NE555的引腳圖 引腳 1 (接地 )： 地線 (或共同接地 )，通常被連接到電路共同接地。 （ 3）其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 NE555是屬于 555系列的計時 IC 的其中的一種型號， 555系列 IC 的接腳功能及運用都是相容的，只是 型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而 555是一個用途很廣且相當普遍的計時 IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下