专利名称：叉车控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种叉车控制器，具有控制叉车行走、控制叉车上下载重汽车和监控叉车安全状态等功能。
背景技术：
现有的叉车控制器多为由数字电路、模拟电路和电器元器件组成的专用控制电路。中国专利文献“电瓶叉车控制器”，专利申请号为91213150.0。所公开的电瓶叉车控制器技术方案中由光电数控型信号产生器接受和发送对运行电机调速指令、由双单稳态触发器和逻辑控制门组成的键控振荡器提供定频调宽的激励控制信号、由多只功率场效应管并联组成的特制功率模块作功率执行器件并通过实时逻辑控制系统和逻切换执行机构分别串联于行走与油泵电机回路。
中国专利文献“电瓶叉车行走及提升控制器”，专利申请号为98200676.4。所公开的技术方案中该控制器由主电路和控制电路组成。主电路包括蓄电池组、转向电机、提升电机、行走电机、无级调压电路；控制电路包括信号开关、提升接触器、行走接触器、逻辑控制板、加速电路。
中国专利文献“电动叉车的速度控制装置”，专利申请号为99201766.1。公开了一种电动叉车的速度控制装置的结构改良。它系在方向盘下方的左右侧，分别设置前进控制机构和后退速度控制机构；并在其中一机构中的摆臂的一端设有扇形块；在另一机构中的拉杆上设有与扇形互锁的挡块。
上述文献所涉及的叉车控制器共同特点是通常只考虑叉车的某一单一功能的改进或某一性能的提升，而忽略了叉车的整机性能的提高，如它们通常只负责叉车的行走、提升控制，不具备上、下载重汽车和监控叉车是否超载，倒车是否安全等功能；此外由于只采用硬件的方法实现系统的性能，所以存在功能单一、升级需另行设计、自动化程度和可靠性低等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，提高叉车的整机性能，本实用新型提供一种叉车控制器，这种基于单片机的叉车控制器，在实现叉车的行走、提升控制的同时，还具备上、下载重汽车和监控叉车是否超载，倒车是否安全等功能。
本实用新型的技术方案是一种叉车控制器，包括电源模块、控制系统单片机、语音系统单片机、多路开关、输出驱动、看门狗、寻址扩展用芯片、存储器、语音芯片、功放以及扬声器，控制系统单片机的串行通信端口TXD和语音系统单片机的串行通信端口RXD连接在一起，控制系统单片机和语音系统单片机分别与电源模块电连接，多路开关多路输入端接现场的数字量输入，多路开关的单通道输出、地址线AB和使能端EN接控制系统单片机的并行I/O端口；输出驱动的输入端接单片机的并行I/O端口，输出端接步进电机和继电器；看门狗的喂狗端接单片机的并行I/O端口，复位端接单片机的复位端RESET；寻址扩展用芯片的输入端接语音系统单片机的P0口，输出端接存储器的地址总线AB，存储器的数据总线DB接语音系统单片机的P0口；语音芯片的数字量输入端接语音系统单片机并行I/O端口，其中断接单片机的外部中断INT，其输出接功放的输入端，功放的输入端接扬声器。
本实用新型相比现有技术的有益效果是采用单片机双CPU结构，具有控制叉车行走、上下载重汽车、监控叉车载重状态和语音提示等功能。使叉车不仅可以完成短距离运输和装卸货物的常规任务，而且操控者按照语音系统播放的操作流程操作。此外，还可以将过载状态通过语音系统告知操作人员以增强系统的安全性。本实用新型可提高叉车的性能、效率、可靠性和自动化程度。而且由于单片机的易扩展性和其软件编程的灵活性，因此该控制器的使用、维护和升级较容易。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是实施例的构成示意图图2是音频功放电路原理图具体实施方式
参照图1。考虑到该控制器功能要强，使用、维护和升级方便，可靠性高以及成本不宜过高等因素，该控制器采用单片机开发而成。整个系统由电源模块和控制系统、语音系统组成。
电源模块用于将叉车可提供的电源变为5V电源，为整个系统供电。
由于需要在对叉车进行行走或上下载重汽车控制的过程中，同时提供语音提示的服务，所以在硬件设计中采用了双CPU结构使系统具有并行处理能力，其中一个是控制系统，另一个是语音系统。
控制系统主要负责叉车的行走控制、叉车过载与位置信号的检测、输入数字信号的扫描和通过串行通信端口通知语音系统播放语音提示等任务。控制系统由单片机、多路开关、输出驱动和看门狗电路等组成。多路开关用来扩展系统的数字量输入，数字开关的多路输入接现场的数字量输入，其单通道输出、地址线AB和使能端EN接单片机的并行I/O端口；输出驱动，负责将单片机输出的弱电信号变为强电信号驱动步进电机和继电器，进而实现对叉车的行走和上下载重汽车进行控制，其输入接单片机的并行I/O端口，其输出接步进电机和继电器；看门狗电路，负责对单片机系统的监控，确保在CPU出现故障时及时复位系统，提高系统的可靠性，其喂狗端接单片机的并行I/O端口的某一位，其复位端接单片机的复位端RESET。另外，控制系统通过串行通信端口TXD和语音系统的串行通信端口RXD连接在一起，实现了主从系统之间的通信。其工作流程是主机通过多路开关从数字输入端口读入指令或状态信息，之后，根据指令决定随后的操作是通过输出驱动控制叉车的行走、上下载重汽车或通过串行通信端口将需播放的语音信息的代号告知语音系统。
语音系统主要负责语音播放工作。该系统由单片机、单片机寻址扩展用芯片、存储器、语音芯片和音频功放电路组成。单片机寻址扩展用芯片用来实现对单片机寻址能力的扩展，使只有16位地址总线的单片机能够对具有更多位地址总线的存储器进行数据操作，其输入端接单片机的P0口，其输出接存储器的地址总线AB；存储器，用来存储预先录制好的语音信息，由于语音信息容量较大，所以应选用容量大的存储器，其地址总线AB接寻址扩展用芯片的输出端，其数据总线DB接单片机的P0口；语音芯片，负责将数字量存储的语音信息变为模拟量通过音频功放和扬声器播放出来，其数字量输入端接单片机并行I/O端口的某几位，其中断接单片机的某个外部中断INT，其输出接音频功放的输入端；音频功放电路负责将语音芯片送来的音频信号进行放大，并送往扬声器播放。
参照图2。由于叉车的电源是电瓶，所以专门设计了音频放大电路。语音系统通常处于待命状态，直到由串行通信端口接受到主机传来的播放信息，然后，根据播放信息解析语音存放的地址，之后根据地指通过单片机寻址扩展用芯片寻址片外存储器，将语音信息读入语音系统，最后将数字量的语音信息送往语音芯片，再经音频功放和扬声器播放语音。
此外，整个系统在硬件设计中留有余度，为其功能的升级提供方便；在系统的软硬件设计中还充分考虑了抗干扰性，以增强该控制器的可靠性。
电源模块采用三端稳压块7805将叉车提供的12V电压变为可供单片机系统使用的5V电压。
控制系统中单片机选用89c51；多路开关可选用3片4051，3片4051的多路输入端接现场的数字量输入信号，3片4051的地址端(A，B，C)和使能端INH并连接在89c51的4个并行I/O端口上，而其单通道输出端分别接在89c51的3个并行I/O端口上，这样只占用了89c51的7个并行I/O端口就扩展了24个数字量通道；输出驱动可选用ULN2003、75451，其中ULN2003用来驱动继电器，继电器的通断进而控制相应液压缸的动作实现叉车的上下载重汽车动作，75451负责驱动步进电机进而实现叉车的行走控制；看门狗电路可选用X25045，负责对89c51的监控。另外，控制系统通过串行通信端口TXD和语音系统的串行通信端口RXD连接在一起，实现了主从系统之间的通信。
语音系统中单片机选用89c51；寻址扩展用芯片选用8255，使只有16位地址总线的89c51能够对最多24位地址总线的存储器进行数据操作，8255的数据总线DB与89c51的P0口相连，8255的24条并行的I/O总线与存储器的地址总线连在一起，8255的读信号RD、写信号WR与89c51的读信号RD、写信号WR相连，8255的片选信号CS、地址信号A0、A1与89c51的其他并行I/O端口相连；存储器选用27C040，用来存储预先录制好的语音信息，其地址总线与8255的20条并行的I/O总线相连，其数据总线接在89c51的P0口，其控制总线接在相应的89c51的控制线上；语音芯片选用MSM6585，负责将数字量存储的语音信息变为模拟量通过音频功放和扬声器播放出来，其数字量输入与89c51的某些并行I/O端口相连，其音频输出与音频放大电路连在一起。
权利要求1.一种叉车控制器，其特征在于包括电源模块、控制系统单片机、语音系统单片机、多路开关、输出驱动、看门狗、寻址扩展用芯片、存储器、语音芯片、功放以及扬声器，控制系统单片机的串行通信端口TXD和语音系统单片机的串行通信端口RXD连接在一起，控制系统单片机和语音系统单片机分别与电源模块电连接，多路开关多路输入端接现场的数字量输入，多路开关的单通道输出、地址线AB和使能端EN接控制系统单片机的并行I/O端口；输出驱动的输入端接单片机的并行I/O端口，输出端接步进电机和继电器；看门狗的喂狗端接单片机的并行I/O端口，复位端接单片机的复位端RESET；寻址扩展用芯片的输入端接语音系统单片机的P0口，输出端接存储器的地址总线AB，存储器的数据总线DB接语音系统单片机的P0口；语音芯片的数字量输入端接语音系统单片机并行I/O端口，其中断接单片机的外部中断INT，其输出接功放的输入端，功放的输入端接扬声器。
专利摘要本实用新型公开了一种叉车控制器，其特征在于包括电源模块、控制系统单片机、语音系统单片机、多路开关、输出驱动、看门狗、寻址扩展用芯片、存储器、语音芯片、功放以及扬声器，控制系统单片机的串行通信端口TXD和语音系统单片机的串行通信端口RXD连接在一起，控制系统单片机和语音系统单片机分别与电源模块电连接，系统组成上采用双CPU结构，使其具有较强的多任务适时能力，使叉车行走过程中同时监控叉车超载状态，并及时通过语音系统播放叉车的过载信息；该系统在对叉车上、下载重汽车控制的同时，语音系统提供语音提示服务。此外，在系统硬件设计中留有余度，为其功能的升级提供方便；在系统的软硬件设计中考虑了抗干扰性，增强了可靠性。
文档编号B66F9/24GK2756613SQ200420042208
公开日2006年2月8日 申请日期2004年7月19日 优先权日2004年7月19日
发明者袁朝辉, 李军 申请人:西北工业大学