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1、自动晾衣架控制系统设计自动晾衣架控制系统设计 摘 要智能自动晾衣架能够实现晾衣架的自动升降，衣服超重的自动检测及系统故障保护等功能。与传统的手动晾衣架相比，自动晾衣架具有升降更省力，升降速度更快等优势，随着技术的日臻完善，自动晾衣架将成为市场的主导产品。本设计采用单片机 AT89C51 作为自动晾衣架的检测及控制核心，采用电阻应变片实现超重检测，通过手动按键控制晾衣架的升降，通过发光二极管显示晾衣架的工作状态，同时具有超重声光报警作用，该系统还增加了直流电机的的过流保护功能以及电气隔离功能。软件部分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图，实现了对晾衣架升降控制，状态显示等功能。本设计具有灵
2、活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。自动晾衣架控制系统设计IAUTOMATIC CLOTHES HANGER CONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTIntelligent automatic clothes hanger which is able to realize automatic lift the clothes hanger, automatic detection clothes are overweight or not, systems fault protection function of the clothes hanger. Compa
3、red with the traditional manual clothes hanger, it has lifting more easily and more faster. As technology is being perfected, automatic air clothes tree will be the market leading products.This design use the single-chip microcomputer AT89C51 as automatic clothes hanger detection and control core .u
4、sing resistance strain gauge realize overweight detection, through manual buttons to control clothes hanger up or down. through the leds to display the clothes hanger working condition.At the same time,it has the overweight sound-light alarm circuit. this system also increased dc motor of the over-c
5、urrent protection function.software part adopts modular design thought, compiled the flowchart of each module. realized to dc motor positive 由于光电耦合器的外壳是密封的,它不受外部光的影响;光电耦合器的隔离电阻很大（约 1012） 、隔离电容很小（约几个 pF） ，所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组成,当发光二极管接通而发光,光敏三级管导通,光电耦合器是电流驱动型,需要足够大的电流才能使发光二极管导通,如果输入信
6、号太小,发光二极管不会导通,其输出信号将失真。在开关电源,尤其是数字开关电源中,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。光耦合器的技术参数主要有：发光二极管正向压降 VF、正向电流 IF、电流传输比 CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压 V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降 VCE(sat)。此外,在传输数字信号时还需考虑上升时间，下降时间，延迟时间和存储时间等参数。其中电流传输比是光耦合器的重要参数,通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时,它等于直流输出电流 IC 与直流输出电流 IF 百分比.使用光电耦
7、合器的注意事项有：（1）在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，若两端共用一个电源，则光电耦合器的隔离作用将失去意义。（2）当用光电耦合器来隔离输入输出通道时，必须对所有的信号（包括数位量信号、控制 量信号、状态信号）全部隔离，使得被隔离的两边没有任何电气上的连接，否则这种隔离是没有意义的。3.3.5 串行下载口介绍RS232 接口是 1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器自动晾衣架控制系统设计23厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。 该标
8、准规定采用一个 25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。随着设备的不断改进，出现了代替 DB25 的DB9 接口，现在都把 RS232 接口叫做 DB9。其引脚图如下：图 3-13 RS232 引脚图RS232（DB9）的引脚功能如下：1 ：DCD 数据载波检测 2 ：TXD 发送数据3 ：RXD 接收数据4 ：DTR 数据终端准备好 5 ：GND 信号地 6 ：DSR 数据通信设备准备好 7 ：RTS 请求发送 8 ：CTS 清除发送 9 ：RI 振铃提示RS232 采用负逻辑电平：逻辑 1 ：-15-3V； 逻辑 0 ：+3+15V
9、； 由于 TTL 电平和 RS232 电平互不兼容，所以两者相对接时，必须进行电平转换。RS232 与 TTL 电平转换最常用的芯片是 MAX232,它是一种把电脑的串行口 RS232信号电平（-10V ，+10V）转换为单片机所用到的 TTL 信号点平（0 V，+5V）的芯片，其引脚图如下：自动晾衣架控制系统设计24图 3-14 MAX232 引脚图MAX232 芯片是专门为电脑的 RS232 标准串口设计的接口电路,使用+5V 单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路。由 1、2、3、4、5、6 脚和 4 只电容构成。功能是产生+12v 和-12v 两个电源，提供给 RS
10、-232 串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 脚构成两个数据通道。其中 13 脚（R1IN） 、12 脚（R1OUT） 、11 脚（T1IN） 、14 脚（T1OUT）为第一数据通道。8 脚（R2IN） 、9 脚（R2OUT） 、10 脚（T2IN） 、7 脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS 数据从 T1IN、T2IN 输入转换成 RS-232 数据从T1OUT、T2OUT 送到电脑 DB9 插头；DB9 插头的 RS-232 数据从 R1IN、R2IN 输入转换成 TTL/CMOS 数据后从 R1OUT、R2OUT 输出。第三部
11、分是供电。15 脚 GND、16 脚 VCC（+5V） 。3.4 各部分电路设计系统的硬件部分包括电源电路部分、时钟电路部分、复位电路部分、按键电路 部分、超重检测电路部分、状态指示电路部分、声光报警电路部分、过流保护电路 部分、控制电机正反转电路部分和串口电路部分，下面一一介绍3.4.1 电源电路本设计所用到的单片机、NE555 模块和运算放大器是用直流+5V 的电源供电，继电器、光电耦合器和直流电机是用直流+24V 的电源供电，所以电源部分要能产生+5V 和+24V 的电压。本设计利用 LM138 和 LM7805 芯片得到+24V 和+5V 的电压，由于它们分别为光电耦合器两端供电，它们
12、在电气上不能有任何连接，因此我们必须对它们进行单自动晾衣架控制系统设计25独设计。但它们的应用都要注意以下几点：（1）输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏；（2）输出电流要满足负载的要求，当大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致热击穿；（3）输入输出压差也不能太小,大小效率很差。 产生+24V 的电压给继电器、光电耦合器和直流电机供电电路图如下：22033P600Ax4Bridge1ADJ1Vout2Vin3LM138470uFC6220uFC8 0.1uFC90.1uFC75KR33275R32GND2VCC2 +24vAC220V图 3-15 +24V 电
13、路部分由于直流电机的额定功率为 120W，额定电流为 5A，我们在选用变压器时选用220V33V，输出电流能达到 6A 的变压器。整流二极管选用的型号为 P600A，它的最高反向峰值电压(v)为 50V，平均整流电流(A)为 6A。在选用三端稳压器时我们选择的三端稳压芯片是 LM138，它是一个输出电压可调的稳压芯片，输出电流可以达到 5A，这样可以满足负载的要求。它的输出电压公式为：Vo=Vref*（1+R33/R32）+Iadj*R33，其 Vref 为固定值 1.25V，Iadj 为 50uA,由于 Iadj 非常小，我们在计算输出电压时常把其忽略。为提供+24V 的电压，我们取 R32
14、=275，R33=5k。电容C6、C7、C8、C9 都为输入端或输出端的滤波电容，电容值大的电容可以有效滤除低频噪声，小的电容可以有效滤除高频噪声，它们组合应用能有效的滤除交流噪声使输出电流更平稳。产生+5V 的电压给单片机、NE555 模块和运算放大器供电电路图如下：自动晾衣架控制系统设计262209IN4001x4 Bridge2470uFC10220uFC120.1uFC110.1uFC13VinVout GNDLM7805VCC1GND1+5vAC220V图 3-16 +5V 电路部分在设计+5V 的直流电源时，我们采用的变压器型号为 YE1313，它为 220V9V变压器，输出电流可
15、以达到 300mA，能够满足后续负载的要求。整流二极管选用的型号为 IN4001，它的最高反向峰值电压(v)为 50V，平均整流电流(A)为 1.0A。三端稳压器芯片的型号为 LM7805,同样电容 C10、C11、C12、C13 都为输入端或输出端的滤波电容，它们组合应用能有效的滤除交流噪声。3.4.2 时钟电路时钟电路用于产生 AT89C51 单片机工作时所必须的时钟控制信号，单片机各个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此时钟电路是计算机的心脏，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性，本次设计采用的是内部时钟方式。AT89
16、C51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端的为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。这两个引脚跨接适应晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1 和 C2 典型值通常为 30pF 左右，对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性和起振的快速性。本设计采用30pF 的电容。晶振的振荡频率通常在 1.2MHz-12MHz 之间。晶振的频率越高，则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也越快。但反过来运行速度快对存储器的速度要求也就高，对印制电路图的工艺要求也高，本设计采用 6MHz 的晶振。自动晾衣架控制系统设计2730pFC230pFC1216MHzXTALGND1XTAL2XTAL1GND图 3-17 时钟部分电路3.4.3 复位电路AT89C51 的复位电路是由外部的复位电路来实现的，当复位引脚 RST 加上大于2 个机器周期（即 24 个时钟振荡周期）的高电平就可以使单片机复位。除了进入系统的正常初
