专利名称：一种单片机控制电路的保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护电路，尤其涉及一种用于单片机控制电路的保护电路。
背景技术：
在传统的继电器-接触器控制电路中，干衣机、加热器等通常会设置一个检测开关，用于检测舱门的开、关状态。该检测开关直接与控制电动机等执行元件的继电器线圈串联，舱门打开时，检测开关关断，所述继电器线圈无法得电，电动机等执行元件无法运行，以确保安全。这种保护电路，也应用于在其它一些需要安全保障的场合。
以单片机为控制核心的控制电路中，相同作用的保护电路采用如下设计将舱门等的开关状态通过检测开关输入单片机。若单片机根据该输入判断舱门打开，则断开控制电动机继电器或其它相关执行元件的输出触点。
在这种单片机控制电路中，保护电路的可靠性不理想。如果单片机发生异常，对门开关状态未能作出正确的判断；或者单片机输出触点异常，导致其不受单片机的控制；以及外围的单片机输出电路异常，都可能导致门被打开后，执行元件继续通电，造成危险。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种保护电路，该保护电路可以保证需要保护电路发生作用时，可靠的关断执行元件。
本实用新型提供的技术方案包括单片机、检测开关、检测信号输入电路、单片机输出电路、执行电路；所述单片机是电路的核心控制器件，用于实现电路的逻辑控制；所述检测开关用于检测电器的机械器件的位置信息，或其它信息；所述检测信号输入电路用于接收检测开关的开关状态，并将该状态输入到单片机输入端；所述单片机输出电路，用于将单片机输出端的输出转化为开关信号，使用该开关信号控制执行元件的执行；所述执行电路用于执行电气动作；所述检测开关与所述执行电路串连，该检测开关关断时，所述执行电路失电。
优选地，所述检测开关串联于电源正极与所述执行电路之间，所述单片机输出电路串联于电源地与执行电路之间。
所述检测开关可以是检测舱门的开关状态的门开关。
优选地，所述检测信号输入电路采用上拉式电路。
优选地，所述检测开关并联有电容和续流二极管。
相对于现有技术，本实用新型提供的技术方案提高了保护电路的可靠性。
现有技术下，由于仅仅采用单片机采集检测开关状态，存在单片机出现判断错误，或者单片机输出错误，以及单片机输出电路故障等安全隐患。本实用新型的技术方案中，将检测开关与执行元件串联，使检测开关关断时，执行元件无法得电，消除了上述安全隐患。对于电器的保护电路，采用本实用新型的技术方案，可以保障电器的安全运行，避免人身事故。
此外，本实用新型具有成本低廉，改造方便等优点。
图1是现有技术下检测信号输入电路；图2是现有技术下单片机输出电路；图3是本实用新型第一实施例的电路图；图4是本实用新型第二实施例的电路图；图5是本实用新型第三实施例的电路图。
具体实施方式
现有的单片机控制电路中，保护电路参见图1、图2。
图1示出检测信号的输入电路。该电路将检测开关CN11的开关状态输入到单片机中。CN11的开关状态通过单片机的信号输入端B，进入单片机进行处理。所述检测开关例如是安装在干衣机舱门侧，用于检测干衣机的舱门开关状态的检测开关。当干衣机舱门关闭时，所述检测开关CN11闭合，电压Vcc经过电阻R11、R12连接到地，R11、R12的中间点位高电位，该高电位通过电阻R13到单片机输入端B。单片机检测到该高电平，即得到舱门正常关闭的信息。相反，所述检测开关CN11关断时，电阻R11、电阻R12的公共端点的电位为低电位，该低电位通过所述电阻R13到单片机的输入端B，单片机检测到低电平，即得到舱门打开的信息。
图2示出单片机的输出电路。该电路中，单片机输出触点A为高电平时，开关三极管V21饱和导通，控制继电器线圈E21得电，使继电器触点开关K21吸合，强电负载M21得电运行。相反，单片机输出触点A为低电平时，开关三极管V21截至，控制继电器线圈E21失电，使继电器触点开关K21关断，强电负载M21不得电，无法运行。
上述电路中，所述检测开关CN11的保护作用完全取决于单片机正常运行。当单片机接收图1所示输入电路的输入信号，判断舱门打开时，则将输出触点B设置为低电平，使强电负载M21不得电，起到保护作用。
但是，上述保护作用并不是完全可靠的。这是由于单片机的逻辑判断有可能出错；单片机的输出触点可能失控(例如输出触点粘合)，不受其控制单元的控制，导致输出触点在应该为低电平时，仍为高电平。单片机外围的输出电路也可能出现故障，如三极管V21被击穿。上述情况，都有可能导致继电器线圈E21错误得电，并使执行元件在应该停止工作时，却继续工作，造成人身伤害事故。
针对上述问题，本实用新型提供一种更为可靠的保护电路。
请参考图3，为本实用新型第一实施例的电路图。该实施例为一个干衣机舱门开关的保护电路，用于确保干衣机舱门打开时，干衣机不处于工作状态，以免发生人身事故。
该实施例的保护电路包括单片机、执行电路、检测开关、检测信号输入电路、单片机输出电路。
所述单片机(图未示)用于实现电路的逻辑控制。该单片机从接收端子接收外部信号，包括操作信号以及检测信号，并根据内部控制程序，通过输出端子输出的高低电平，控制外部执行电路。
所述执行电路用于接收单片机的输出，并根据该输出控制强电负载的得电、失电。该电路使用继电器实现单片机控制电路与强电负载的电气隔离。该执行电路包括继电器触点开关K31，继电器线圈E31，以及与继电器线圈E31反向并联的二极管D32。所述继电器触点开关K31一端连接火线，另一端连接强电负载M31。继电器线圈E31未得电时，该触点开关K31关断，强电负载M31失电；继电器线圈E31得电时，该触点开关K31闭合，强电负载M31得电。所述继电器线圈E31用于控制继电器触点开关K31。继电器线圈E31一端通过所述检测开关CN31连接电源电压正极VQ，另一端通过所述单片机输出电路连接电源地GND。所述二极管D32为续流二极管，用于抑制继电器线圈断电时产生的冲击电压。
所述检测开关CN31是用于产生舱门开关状态检测信号的门开关，此开关同时用于控制所述继电器线圈E31与电源正极VQ的电路通断。所述检测开关CN31安装于干衣机衣舱门的门侧，依靠机械机构，该开关在舱门打开时断开，在舱门闭合时闭合。根据该开关的状态，可以获知舱门的开关状态。舱门开关CN31包括端子1与端子2，其中端子1连接直流电源正极VQ，端子2连接所述继电器线圈E31与所述二极管D32阴极的共同端。所述端子1与端子2之间连接有电容C32、二极管D31。其中二极管D31的阴极连接端子1，阳极连接端子2。所述电容C32用于过滤门开关CN31动作时产生的高频干扰。所述二极管D31用于与所述继电器线圈电路的二极管D32共同构成继电器线圈E31的续流二极管，使门开关CN31断开时，仍能形成续流通路。
所述检测信号输入电路，用于向单片机输入检测开关的状态。该电路包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、NPN型三极管V32。所述电阻R31一端连接检测开关CN31的端子2，另一端通过电阻R32连接到地。所述三极管V32的基极连接所述电阻R31与电阻R32的共同端，其发射极直接与地相连接，其集电极通过电阻R34连接电源正极Vcc。三极管V32的集电极同时连接单片机的信号输入端子B。当所述检测开关CN31断开时，电阻R31、电阻R32的公共端为低电平，因此三极管V32基极也为低电平，三极管V32截至，单片机输入端子B的电位为高电平。当所述检测开关CN31断开时，电压VQ通过检测开关CN31加到电阻R31、电阻R32上，两电阻的公共端为高电平，因此三极管V32基极也为高电平，三极管V32导通，单片机信号输入端子B的电位为低电平。上述输入端子B的电位高低的变化，使单片机获得所述舱门的开、关状态。
单片机输出电路用于将单片机的输出端信号转化为开关信号，以控制继电器线圈E31的得电、失电。该电路包括NPN型三极管V31、电容C33、电阻R35。所述NPN型三极管V31的基极通过所述电阻R35连接单片机输出端子A；其发射极连接电源地，集电极连接继电器线圈E31与所述二极管D32阳极的公共端。所述电容C33连接于所述三极管V31的基极与发射极之间，其作用是滤去对V31基极的高频干扰。当单片机输出端A输出高电平时，该高电平加于所述三极管V31的基极，使三极管V31导通，此时，继电器线圈E31与电源地之间的电路导通；当单片机输出端A输出低电平时，该低电平加于所述三极管V31的基极，使三极管V31截止，继电器线圈E31与电源地之间的电路截止。
上述电路的工作过程是干衣机舱门关闭时，所述检测开关CN31闭合，所述继电器线圈E31与电源VQ的电路导通。同时，该闭合信号通过所述检测信号输入电路进入单片机，单片机根据此信号以及其它相关信号，在条件具备时，从单片机输出端A输出高电平，该高电平通过所述单片机输出电路，使所述继电器线圈E31与电源地之间的电路导通。由于所述继电器线圈E31与电源VQ和电源地之间的电路全部导通，因此，该线圈得电，所述主电路的继电器触点开关K31闭合，强电负载M31得电。
检测开关闭合时，如果单片机根据其它相关信号的情况，在输出端A未输出高电平，则继电器线圈E31与电源地之间的电路不导通，所述继电器线圈E31无法得电，所述主电路的继电器触点开关K31关断，强电负载M31无法得电。
若检测开关CN31断开，而所述单片机输出触点B因为电路误动作而处于低电位，致使单片机误判断，造成单片机输出触点A输出高电平；或者，单片机内部故障造成其输出触点A输出高电平；上述两种情况都会使继电器线圈E31与电源地之间的电路导通。但是，由于检测开关CN31断开，使继电器线圈E31与电源VQ之间的电路不导通，继电器线圈E31无法得电导通，继电器触点开关K31无法闭合，使强电负载M31无法得电。这样就避免了单片机误动作造成强电负载错误得电，造成危险。
请参考图4，为本实用新型第二实施例的电路图。该实施例与第一实施例的不同之处在于，其检测信号输入电路中，使用电阻R43直接连接单片机输入端A。在不需要进行变换即可满足单片机输入端电参数要求的情况下，可以使用该电路。该实施例中其它电器元件的作用以及工作原理均与第一实施例相同。
请参考图5，为本实用新型第三实施例的电路图。该实施例与第二实施例的不同之处在于其执行电路采用开关三极管V53作为驱动元件，驱动强电负载。该三极管V53的发射极连接电源地，其集电极连接强电负载M51的端子2，基极接收单片机输出电路的输出。当该三极管V53导通时，强电负载M51得电运行；相反，其不导通时，强电负载M51不得电。
由于采用三极管作为驱动元件，该实施例的单片机输出电路与上述第一实施例、第二实施例有所不同。该单片机输出电路包括三极管V51、电阻R55、电阻R56、电阻R57。所述三极管V51的基极通过电阻R5连接单片机输出端子A；同时，该基极通过电阻R56连接到电源地。所述三极管V51的集电极通过电阻R56连接检测开关的端子2。所述三极管V51的发射极作为该单片机输出电路的输出端，连接所述执行电路的三极管V53的基极。
该单片机输出电路的工作原理是，当单片机输出端子A输出高电位时，所述三极管V51的基极端获得高电位，三极管V51导通，此时如果检测开关CN51正常闭合，则电源电压VQ经过该检测开关CN51、电阻R56到达三极管V51的发射极，此时三极管V53由于基极获得高电位而导通，强电负载M51得电运行。当单片机输出端子A输出低电平时，三极管V51的基极为低电平，三极管V51截至，三极管V53基极无法获得高电平，处于截至状态。此时，强电负载M51无法得电工作。所述电阻R56、电阻R57的作用在于使所述三极管V51获得合适的工作电位。
以上实施例以干衣机舱门的保护电路为例，本实用新型提供的保护电路，在各种单片机控制的电路中，凡是需要使用检测开关采取保护措施的场合，本保护电路都可以使用。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于单片机控制电路的保护电路，包括单片机、检测开关、检测信号输入电路、单片机输出电路、执行电路；所述单片机是电路的核心控制器件，用于实现电路的逻辑控制；所述检测开关用于检测电器的机械器件的位置信息，或其它信息；所述检测信号输入电路用于接收检测开关的开关状态，并将该状态输入到单片机输入端；所述单片机输出电路，用于将单片机输出端的输出转化为开关信号，使用该开关信号控制执行元件的执行；所述执行电路用于执行电气动作；其特征在于，所述检测开关与所述执行电路串连，该检测开关关断时，所述执行电路失电。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测开关串联于电源正极与所述执行电路之间，所述单片机输出电路串联于电源地与执行电路之间。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测开关是检测舱门的开关状态的门开关。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测信号输入电路采用上拉式电路。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测开关并联有电容和续流二极管。
专利摘要本实用新型提供一种用于单片机控制电路的保护电路，包括单片机、检测开关、检测信号输入电路、单片机输出电路、执行电路。所述单片机是电路的核心控制器件，用于实现电路的逻辑控制；所述检测开关用于检测电器的机械器件的位置信息，或其它信息；所述检测信号输入电路用于接收检测开关的开关状态，并将该状态输入到单片机输入端；所述单片机输出电路，用于将单片机输出端的输出转化为开关信号，使用该开关信号控制执行元件的执行；所述执行电路用于执行电气动作；所述检测开关与所述执行电路串连，该检测开关关断时，所述执行电路失电。该保护电路可以在单片机判断错误，或单片机输出电路工作异常时，继续起到保护作用，避免发生人身伤害事故。
文档编号H02H5/00GK2862459SQ200520142400
公开日2007年1月24日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年8月5日
发明者吕佩师, 姜德志, 许升, 宋军, 徐忠朝 申请人:海尔集团公司, 青岛海尔洗衣机有限公司, 青岛海尔科技有限公司