专利名称：液压启闭机语音报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压启闭机报警系统，尤其是一种采用单片机和语言芯片控制的液压启闭机语音报警装置。
背景技术：
在水电站工程中，设备的安全可靠运行将直接关系到水电站机组的正常运行，它的安全可靠与否，其工作性能的好坏、能否全面达到设计的要求，将直接影响到整个电站控制系统能否安全可靠运行。液压启闭机是水电站中的重要设备，主要由电控系统、液压系统及液压缸组成，液压系统在电控系统的控制下作用于液压缸，液压缸内的活塞沿缸体内壁作轴向往复运动，从而带动连接活塞上的连杆和闸门作直线运动，以达到开启、关闭闸门的目的。油缸结构简单，传动平稳，液压传动与电气控制结合，便于实现自动化，液压元件有标准化、系列化产品，元件自动润滑，磨损小，效率高，寿命长，结构紧凑，体积小，承载能力却很大，重量轻，在失去电源的事故情况下，可使闸门快速下降，比用卷扬式启闭机更安全可靠。在液压启闭机运行过程中出现故障及系统异常等情况时能否及时知道并处理是水电站系统安全性的具体体现，因此报警系统在整个液压启闭机的控制系统中起着至关重要的作用。当发生以下情况时启动报警(1)系统压力高时，电机停止工作，检查原因；(2)系统压力低时，检查管路是否漏油；(3)油位低时，电机停止工作，必须补油；(4)油位高时，电机停止工作；(5)油温高时，停止电机工作检修；(6)油温低时，电机停止工作；(7)闸门下滑时，自动启门到全开位；(8)油滤器堵塞时，停止电机工作检修。目前在国内液压启闭机控制系统中，多采用蜂鸣器声光报警，由于它不能及时、准确的反映出系统故障，对整个系统的安全、稳定运行没有起到保障作用。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种采用单片机和语音芯片控制的语音报警系统，能让操作员第一时间知道故障点、故障内容，并提示处理故障的方法的液压启闭机语音报警装置。本实用新型的技术方案为一种液压启闭机语音报警装置，包括与液压启闭机电控柜中的继电器和传感器分别相连接的PCL控制器，所述PCL控制器的信号输出端连接至单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端连接至语音芯片的信号输入端，所述语音芯片的信号输出端通过音频放大电路连接到放音喇叭。进一步地，所述PCL控制器的信号输出端连接有光电耦合电路，所述光电耦合电路的输出端连接单片机输入端。更进一步地，所述单片机输出的控制信号经缓冲器放大后送入第二光电耦合电路中，第二光电耦合电路的输出端连接所述语音芯片的信号输入端。[0011]进一步地，所述光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻。进一步地，所述第二光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻。进一步地，所述单片机选用AT89C51，所述语音芯片选用ISD4004芯片。本实用新型将液压泵站上液压启闭机电控柜中的继电器或传感器的故障信号输入到PLC控制器中，经PLC控制器中的程序处理并转换为输出信号输出，通过光电耦合电路后由单片机接收处理，然后传送给语音芯片，最后语音芯片通过音频放大电路驱动喇叭播放相应语音故障报警信息，通过采用单片机和语言芯片控制故障信号的传输，可以使操作人员第一时间知道故障点、故障内容，根据需要还可以提示处理故障的方法，以便于工作人员及时处理报警信号并作出相应的反应排除故障，增强了人员的安全性，提高了报警系统的可靠稳定性，大大提高了工作效率。
图1是本实用新型实施例的结构框图；图2为本实用新型实施例的单片机与语音芯片连接电路图；图3是本实用新型实施例单片机输入端连接的光电耦合电路图；图4是本实用新型实施例单片机输出端连接的第二光电耦合电路图；图中1、液压启闭机电控柜，2、PLC控制器，3、光电耦合电路，4、单片机，5、语音芯片，6、音频放大电路，7、放音喇叭。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1和图2所示，本实用新型液压启闭机语音报警装置包括与液压泵站上液压启闭机电控柜1中的继电器和传感器分别相连接的PCL控制器2，PCL控制器2的信号输出端通过光电耦合电路3后连接至单片机4的信号输入端，单片机4的信号输出端连接至语音芯片5的信号输入端，语音芯片5的信号输出端通过音频放大电路6连接到放音喇叭7。如图4所示，单片机4输出的控制信号经缓冲器7407放大后送入第二光电耦合电路中，第二光电耦合电路采用TLP521光电隔离器件，第二光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻，其输出端连接语音芯片5的信号输入端。从液压启闭机电控柜的继电器触点来的DC12V电压信号过高，不宜作为单片机AT89C51的输入。所以在单片机和继电器触点之间加了一个光电耦合电路3，既可以保护单片机，又可以起到信号隔离，提高系统可靠性，光电耦合电路3采用TLP521光电隔离器件，光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻R，如图3所示，输入限流电阻，使光电耦合电路中发光二极管电流限制在10 20mA。输入端靠光信号耦合，在电气上做到了完全隔离。同时，发光二极管正向阻抗值较低，而外界干扰源内阻一般较高，根据分压原理，干扰源能馈送到输入端干扰噪声很小，不会产生地线干扰或其他串扰，增强了电路抗干扰能力。单片机选用AT89C51，AT89C51是由ATMEL公司生产的完全兼容MSC-51的单片机，1它的最大特点是将Flash EEPROM与80C51内核结合起来，仍采用C51的总体结构和指令系统，Flash的可擦写程序存储器能有效地降低开发费用，并能使单片机作多次重复使用。它有4X8位I/O 口，1个串行通讯口，5个中断源，片内RAMU8KB，片内ROM (EPROM) 4KB。
4[0024]单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光电耦合电路。图4中的电阻R2为第二光电耦合电路输出晶体管负载，它的大小及性能的选取应保证在光电耦合电路导通时，其输出晶体管可靠饱和；而在光电耦合电路截止时，三极管能可靠饱和。但由于光电耦合电路响应速度慢使开关延迟时间加长，限制了其使用频率。语音芯片选用ISD4004芯片，ISD4004语音芯片是由美国ISD公司推出的新产品，单片录放语音时间8-16min，操作简单，音质好。芯片内含振荡器、防混滤波器；平滑滤波器、自动静噪、音频放大器及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存贮技术，每个采样值直接存贮在片内的闪烁存贮器中，因此能够非常真实自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路固置化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4004工作于SPI串行接口，按照同步串行数据传输的SPI协议，所有串行数据传输开始于单片机主控器发送给ISD4004的片选信号SS下降沿。SS在传输期间必须保持为低电平，在两条指令之间则保持为高电平。来自串行数据输入端MOSI引脚的数据在串行同步时钟上升沿被锁存，对ISD4004串行数据输出端MISO引脚的数据在SCLK的下降沿被移出。ISD4004的任何一个录音和放音操作(含快进)，都是按分段地址进行的，每段包含若干行，每行相当于存储单元，在行地址时钟信号RAC的控制下进行录放信息的存储管理。RAC信号周期为200ms，高电平占空比为3/4。当录音和放音操作到内部存储单元地址的末尾时，会产生一个OVF或EOM结束标志信号，如果遇到EOM或0VF，则产生一个低电平有效的INT中断信号，该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。语音芯片ISD4004与单片机AT89C51连接如图2所示。ISD4004的片选信号SS引脚与AT89C51单片机的I/O 口 Pl. 0连接，由程序指令产生有效的低电平信号。串行数据输Λ MOSI引脚和串行数据输出MISO引脚分别与Pl. 1和Pl. 3连接，串行收发的数据信息在程序指令的控制下，由片内移位寄存器锁存，其同步时钟信号SCLK由单片机Pl. 2控制。行地址时钟RAC和中断请求信号INT分别与Ρ3. 2 (INTl)和Ρ3. 3 (INTO)连接。液压启闭机语音报警装置发出的提示语音，如“油位低，请补油”、“油位高，请检修”等信息，通过专用设备按地址分段固化到ISD4004内部E2PR0M的存储单元。在程序控制下，相应的语音信号由ISD4004的AUOUT输出，经图2中所示的耦合电容C4和音量控制电位器RW，送入低噪声功率放大集成电路进行放大，推动扬声器发声。为使输出语音噪声达到最小，系统的模拟地和数字地分开走线，尽可能在靠近供电端处相连，并且分别引到ISD4004芯片的VSSA和VSSD管脚上，退耦电容也应尽量靠近芯片。本实用新型通过对PLC控制器2发出的报警信号进行实时查询，准确判断信号是否有效，并可靠查找信号所对应的语音存储地址，取出信息进行实时播报。控制程序包括主控程序、信号查询程序、语音播报程序、数据传送程序、ISD4004的上电和掉电程序，程序中多次使用延时子程序，结构简单、通用性强。
权利要求1.一种液压启闭机语音报警装置，其特征在于包括与液压启闭机电控柜中的继电器和传感器分别相连接的PCL控制器，所述PCL控制器的信号输出端连接至单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端连接至语音芯片的信号输入端，所述语音芯片的信号输出端通过音频放大电路连接到放音喇叭。
2.根据权利要求1所述的液压启闭机语音报警装置，其特征在于所述PCL控制器的信号输出端连接有光电耦合电路，所述光电耦合电路的输出端连接单片机输入端。
3.根据权利要求1或2所述的液压启闭机语音报警装置，其特征在于所述单片机输出的控制信号经缓冲器放大后送入第二光电耦合电路中，第二光电耦合电路的输出端连接所述语音芯片的信号输入端。
4.根据权利要求2所述的液压启闭机语音报警装置，其特征在于所述光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻。
5.根据权利要求3所述的液压启闭机语音报警装置，其特征在于所述第二光电耦合电路的输入端连接有输入限流电阻。
6.根据权利要求3所述的液压启闭机语音报警装置，其特征在于所述单片机选用AT89C51，所述语音芯片选用ISD4004芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种液压启闭机语音报警装置，包括与液压启闭机电控柜中的继电器和传感器分别相连接的PCL控制器，所述PCL控制器的信号输出端连接至单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端连接至语音芯片的信号输入端，所述语音芯片的信号输出端通过音频放大电路连接到放音喇叭。本实用新型通过采用单片机和语言芯片控制故障信号的传输，可以使操作人员第一时间知道故障点、故障内容，接收所提示的处理故障的方法，以便于工作人员及时处理报警信号并作出相应的反应排除故障，增强了人员的安全性，提高了报警系统的可靠稳定性，大大提高了工作效率。
文档编号E02B7/36GK202171860SQ20112024802
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者周一松, 周顺高, 盛波 申请人:武汉力地液压设备有限公司