專利名稱：叉車控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種叉車控制器，具有控制叉車行走、控制叉車上下載重汽車和監(jiān)控叉車安全狀態(tài)等功能。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的叉車控制器多為由數(shù)字電路、模擬電路和電器元器件組成的專用控制電路。中國(guó)專利文獻(xiàn)“電瓶叉車控制器”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?1213150.0。所公開的電瓶叉車控制器技術(shù)方案中由光電數(shù)控型信號(hào)產(chǎn)生器接受和發(fā)送對(duì)運(yùn)行電機(jī)調(diào)速指令、由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和邏輯控制門組成的鍵控振蕩器提供定頻調(diào)寬的激勵(lì)控制信號(hào)、由多只功率場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)組成的特制功率模塊作功率執(zhí)行器件并通過實(shí)時(shí)邏輯控制系統(tǒng)和邏切換執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別串聯(lián)于行走與油泵電機(jī)回路。
中國(guó)專利文獻(xiàn)“電瓶叉車行走及提升控制器”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?8200676.4。所公開的技術(shù)方案中該控制器由主電路和控制電路組成。主電路包括蓄電池組、轉(zhuǎn)向電機(jī)、提升電機(jī)、行走電機(jī)、無級(jí)調(diào)壓電路；控制電路包括信號(hào)開關(guān)、提升接觸器、行走接觸器、邏輯控制板、加速電路。
中國(guó)專利文獻(xiàn)“電動(dòng)叉車的速度控制裝置”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?9201766.1。公開了一種電動(dòng)叉車的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)改良。它系在方向盤下方的左右側(cè)，分別設(shè)置前進(jìn)控制機(jī)構(gòu)和后退速度控制機(jī)構(gòu)；并在其中一機(jī)構(gòu)中的擺臂的一端設(shè)有扇形塊；在另一機(jī)構(gòu)中的拉桿上設(shè)有與扇形互鎖的擋塊。
上述文獻(xiàn)所涉及的叉車控制器共同特點(diǎn)是通常只考慮叉車的某一單一功能的改進(jìn)或某一性能的提升，而忽略了叉車的整機(jī)性能的提高，如它們通常只負(fù)責(zé)叉車的行走、提升控制，不具備上、下載重汽車和監(jiān)控叉車是否超載，倒車是否安全等功能；此外由于只采用硬件的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的性能，所以存在功能單一、升級(jí)需另行設(shè)計(jì)、自動(dòng)化程度和可靠性低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高叉車的整機(jī)性能，本實(shí)用新型提供一種叉車控制器，這種基于單片機(jī)的叉車控制器，在實(shí)現(xiàn)叉車的行走、提升控制的同時(shí)，還具備上、下載重汽車和監(jiān)控叉車是否超載，倒車是否安全等功能。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種叉車控制器，包括電源模塊、控制系統(tǒng)單片機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)、多路開關(guān)、輸出驅(qū)動(dòng)、看門狗、尋址擴(kuò)展用芯片、存儲(chǔ)器、語(yǔ)音芯片、功放以及揚(yáng)聲器，控制系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口TXD和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口RXD連接在一起，控制系統(tǒng)單片機(jī)和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)分別與電源模塊電連接，多路開關(guān)多路輸入端接現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量輸入，多路開關(guān)的單通道輸出、地址線AB和使能端EN接控制系統(tǒng)單片機(jī)的并行I/O端口；輸出驅(qū)動(dòng)的輸入端接單片機(jī)的并行I/O端口，輸出端接步進(jìn)電機(jī)和繼電器；看門狗的喂狗端接單片機(jī)的并行I/O端口，復(fù)位端接單片機(jī)的復(fù)位端RESET；尋址擴(kuò)展用芯片的輸入端接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的P0口，輸出端接存儲(chǔ)器的地址總線AB，存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線DB接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的P0口；語(yǔ)音芯片的數(shù)字量輸入端接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)并行I/O端口，其中斷接單片機(jī)的外部中斷INT，其輸出接功放的輸入端，功放的輸入端接揚(yáng)聲器。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是采用單片機(jī)雙CPU結(jié)構(gòu)，具有控制叉車行走、上下載重汽車、監(jiān)控叉車載重狀態(tài)和語(yǔ)音提示等功能。使叉車不僅可以完成短距離運(yùn)輸和裝卸貨物的常規(guī)任務(wù)，而且操控者按照語(yǔ)音系統(tǒng)播放的操作流程操作。此外，還可以將過載狀態(tài)通過語(yǔ)音系統(tǒng)告知操作人員以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。本實(shí)用新型可提高叉車的性能、效率、可靠性和自動(dòng)化程度。而且由于單片機(jī)的易擴(kuò)展性和其軟件編程的靈活性，因此該控制器的使用、維護(hù)和升級(jí)較容易。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是實(shí)施例的構(gòu)成示意圖圖2是音頻功放電路原理圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1?？紤]到該控制器功能要強(qiáng)，使用、維護(hù)和升級(jí)方便，可靠性高以及成本不宜過高等因素，該控制器采用單片機(jī)開發(fā)而成。整個(gè)系統(tǒng)由電源模塊和控制系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)組成。
電源模塊用于將叉車可提供的電源變?yōu)?V電源，為整個(gè)系統(tǒng)供電。
由于需要在對(duì)叉車進(jìn)行行走或上下載重汽車控制的過程中，同時(shí)提供語(yǔ)音提示的服務(wù)，所以在硬件設(shè)計(jì)中采用了雙CPU結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有并行處理能力，其中一個(gè)是控制系統(tǒng)，另一個(gè)是語(yǔ)音系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)叉車的行走控制、叉車過載與位置信號(hào)的檢測(cè)、輸入數(shù)字信號(hào)的掃描和通過串行通信端口通知語(yǔ)音系統(tǒng)播放語(yǔ)音提示等任務(wù)。控制系統(tǒng)由單片機(jī)、多路開關(guān)、輸出驅(qū)動(dòng)和看門狗電路等組成。多路開關(guān)用來擴(kuò)展系統(tǒng)的數(shù)字量輸入，數(shù)字開關(guān)的多路輸入接現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量輸入，其單通道輸出、地址線AB和使能端EN接單片機(jī)的并行I/O端口；輸出驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)將單片機(jī)輸出的弱電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和繼電器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車的行走和上下載重汽車進(jìn)行控制，其輸入接單片機(jī)的并行I/O端口，其輸出接步進(jìn)電機(jī)和繼電器；看門狗電路，負(fù)責(zé)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控，確保在CPU出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)復(fù)位系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，其喂狗端接單片機(jī)的并行I/O端口的某一位，其復(fù)位端接單片機(jī)的復(fù)位端RESET。另外，控制系統(tǒng)通過串行通信端口TXD和語(yǔ)音系統(tǒng)的串行通信端口RXD連接在一起，實(shí)現(xiàn)了主從系統(tǒng)之間的通信。其工作流程是主機(jī)通過多路開關(guān)從數(shù)字輸入端口讀入指令或狀態(tài)信息，之后，根據(jù)指令決定隨后的操作是通過輸出驅(qū)動(dòng)控制叉車的行走、上下載重汽車或通過串行通信端口將需播放的語(yǔ)音信息的代號(hào)告知語(yǔ)音系統(tǒng)。
語(yǔ)音系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音播放工作。該系統(tǒng)由單片機(jī)、單片機(jī)尋址擴(kuò)展用芯片、存儲(chǔ)器、語(yǔ)音芯片和音頻功放電路組成。單片機(jī)尋址擴(kuò)展用芯片用來實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)尋址能力的擴(kuò)展，使只有16位地址總線的單片機(jī)能夠?qū)哂懈辔坏刂房偩€的存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，其輸入端接單片機(jī)的P0口，其輸出接存儲(chǔ)器的地址總線AB；存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)預(yù)先錄制好的語(yǔ)音信息，由于語(yǔ)音信息容量較大，所以應(yīng)選用容量大的存儲(chǔ)器，其地址總線AB接尋址擴(kuò)展用芯片的輸出端，其數(shù)據(jù)總線DB接單片機(jī)的P0口；語(yǔ)音芯片，負(fù)責(zé)將數(shù)字量存儲(chǔ)的語(yǔ)音信息變?yōu)槟M量通過音頻功放和揚(yáng)聲器播放出來，其數(shù)字量輸入端接單片機(jī)并行I/O端口的某幾位，其中斷接單片機(jī)的某個(gè)外部中斷INT，其輸出接音頻功放的輸入端；音頻功放電路負(fù)責(zé)將語(yǔ)音芯片送來的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，并送往揚(yáng)聲器播放。
參照?qǐng)D2。由于叉車的電源是電瓶，所以專門設(shè)計(jì)了音頻放大電路。語(yǔ)音系統(tǒng)通常處于待命狀態(tài)，直到由串行通信端口接受到主機(jī)傳來的播放信息，然后，根據(jù)播放信息解析語(yǔ)音存放的地址，之后根據(jù)地指通過單片機(jī)尋址擴(kuò)展用芯片尋址片外存儲(chǔ)器，將語(yǔ)音信息讀入語(yǔ)音系統(tǒng)，最后將數(shù)字量的語(yǔ)音信息送往語(yǔ)音芯片，再經(jīng)音頻功放和揚(yáng)聲器播放語(yǔ)音。
此外，整個(gè)系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)中留有余度，為其功能的升級(jí)提供方便；在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)中還充分考慮了抗干擾性，以增強(qiáng)該控制器的可靠性。
電源模塊采用三端穩(wěn)壓塊7805將叉車提供的12V電壓變?yōu)榭晒﹩纹瑱C(jī)系統(tǒng)使用的5V電壓。
控制系統(tǒng)中單片機(jī)選用89c51；多路開關(guān)可選用3片4051，3片4051的多路輸入端接現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量輸入信號(hào)，3片4051的地址端(A，B，C)和使能端INH并連接在89c51的4個(gè)并行I/O端口上，而其單通道輸出端分別接在89c51的3個(gè)并行I/O端口上，這樣只占用了89c51的7個(gè)并行I/O端口就擴(kuò)展了24個(gè)數(shù)字量通道；輸出驅(qū)動(dòng)可選用ULN2003、75451，其中ULN2003用來驅(qū)動(dòng)繼電器，繼電器的通斷進(jìn)而控制相應(yīng)液壓缸的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)叉車的上下載重汽車動(dòng)作，75451負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)叉車的行走控制；看門狗電路可選用X25045，負(fù)責(zé)對(duì)89c51的監(jiān)控。另外，控制系統(tǒng)通過串行通信端口TXD和語(yǔ)音系統(tǒng)的串行通信端口RXD連接在一起，實(shí)現(xiàn)了主從系統(tǒng)之間的通信。
語(yǔ)音系統(tǒng)中單片機(jī)選用89c51；尋址擴(kuò)展用芯片選用8255，使只有16位地址總線的89c51能夠?qū)ψ疃?4位地址總線的存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，8255的數(shù)據(jù)總線DB與89c51的P0口相連，8255的24條并行的I/O總線與存儲(chǔ)器的地址總線連在一起，8255的讀信號(hào)RD、寫信號(hào)WR與89c51的讀信號(hào)RD、寫信號(hào)WR相連，8255的片選信號(hào)CS、地址信號(hào)A0、A1與89c51的其他并行I/O端口相連；存儲(chǔ)器選用27C040，用來存儲(chǔ)預(yù)先錄制好的語(yǔ)音信息，其地址總線與8255的20條并行的I/O總線相連，其數(shù)據(jù)總線接在89c51的P0口，其控制總線接在相應(yīng)的89c51的控制線上；語(yǔ)音芯片選用MSM6585，負(fù)責(zé)將數(shù)字量存儲(chǔ)的語(yǔ)音信息變?yōu)槟M量通過音頻功放和揚(yáng)聲器播放出來，其數(shù)字量輸入與89c51的某些并行I/O端口相連，其音頻輸出與音頻放大電路連在一起。
權(quán)利要求1.一種叉車控制器，其特征在于包括電源模塊、控制系統(tǒng)單片機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)、多路開關(guān)、輸出驅(qū)動(dòng)、看門狗、尋址擴(kuò)展用芯片、存儲(chǔ)器、語(yǔ)音芯片、功放以及揚(yáng)聲器，控制系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口TXD和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口RXD連接在一起，控制系統(tǒng)單片機(jī)和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)分別與電源模塊電連接，多路開關(guān)多路輸入端接現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量輸入，多路開關(guān)的單通道輸出、地址線AB和使能端EN接控制系統(tǒng)單片機(jī)的并行I/O端口；輸出驅(qū)動(dòng)的輸入端接單片機(jī)的并行I/O端口，輸出端接步進(jìn)電機(jī)和繼電器；看門狗的喂狗端接單片機(jī)的并行I/O端口，復(fù)位端接單片機(jī)的復(fù)位端RESET；尋址擴(kuò)展用芯片的輸入端接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的P0口，輸出端接存儲(chǔ)器的地址總線AB，存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線DB接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的P0口；語(yǔ)音芯片的數(shù)字量輸入端接語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)并行I/O端口，其中斷接單片機(jī)的外部中斷INT，其輸出接功放的輸入端，功放的輸入端接揚(yáng)聲器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種叉車控制器，其特征在于包括電源模塊、控制系統(tǒng)單片機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)、多路開關(guān)、輸出驅(qū)動(dòng)、看門狗、尋址擴(kuò)展用芯片、存儲(chǔ)器、語(yǔ)音芯片、功放以及揚(yáng)聲器，控制系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口TXD和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信端口RXD連接在一起，控制系統(tǒng)單片機(jī)和語(yǔ)音系統(tǒng)單片機(jī)分別與電源模塊電連接，系統(tǒng)組成上采用雙CPU結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的多任務(wù)適時(shí)能力，使叉車行走過程中同時(shí)監(jiān)控叉車超載狀態(tài)，并及時(shí)通過語(yǔ)音系統(tǒng)播放叉車的過載信息；該系統(tǒng)在對(duì)叉車上、下載重汽車控制的同時(shí)，語(yǔ)音系統(tǒng)提供語(yǔ)音提示服務(wù)。此外，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中留有余度，為其功能的升級(jí)提供方便；在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)中考慮了抗干擾性，增強(qiáng)了可靠性。
文檔編號(hào)B66F9/24GK2756613SQ200420042208
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者袁朝輝, 李軍 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)