一种饲养场清洗升降平台控制综合实验装置的制作方法

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到一种饲养场清洗升降平台控制综合实验装置。

背景技术：

我国禽畜业生产水平还比较落后，自动化水平比较低。为了提高禽畜生产的产量和效率，近几年来，我国的禽畜养殖业正朝着规模化和工厂化的方向发展。这种饲养方式造成了各种有害气体的大量产生、聚集和挥发，对周围环境产生严重污染。饲养场控制技术是现代禽畜养殖业发展的需要。研究饲养场清洗升降平台，提高清洗的自动化，就显得尤为重要。现有的饲养场清洗升降平台主要有以下几种：一是，单片机系统配合电动机控制实现的；二是，PLC配合电动机控制实现的。现有的饲养场清洗升降平台存在一些不足：结构尺寸大，携带不方便；电路复杂，每一种平台的功能多，需要元器件较多；设计集成度不够，一个控制终端可以有多种实现电路，未整合；设计成本较高，浪费设计材料，整合电路成本少于独立电路成本和；调试不方便，不能在线调试，需要借助其它手段；电路设计不完善，未能设置一些故障电路，考察学生分析能力；不利于学生学习，未能激发学生的创新意识；未能提高学生认识，具有认识的片面性；未能充分锻炼学生实际动手能力；未能扩充学生知识面，引导学生检索知识，提高学习的兴趣；未能锻炼学生综合分析，应用知识的能力。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服饲养场清洗升降平台控制装置的缺点，提供一种电路简单、集成度高、成本低、扩展能力强的一种饲养场清洗升降平台控制综合实验装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它具有：对整个装置进行控制的FPGA电路；用于采集信号的霍尔传感器电路，该电路的输出端接FPGA电路；PCI电路，该电路的输出端接FPGA电路；控制电路，该电路的输出端接FPGA电路；继电器 控制电路，该电路的输入端接FPGA电路。

本实用新型的FPGA电路：集成电路U4的80脚通过电阻R5接霍尔传感器U7的3脚，集成电路U4的70～77脚、89～95脚、97脚接集成电路U1的55脚、56～62脚、39～46脚，集成电路U4的101脚、111脚、113脚、24脚接集成电路U5的27脚、50脚、53脚、34脚，集成电路U4的134脚接晶体振荡器Y1的4脚、17脚接按键S1的一端并通过电阻R6接3V电源、36脚接按键S2的一端并通过电阻R7接3V电源、121脚接按键S3的一端并通过电阻R8接3V电源，集成电路U4的20脚、129脚、30脚、32脚接插座J1的4～1脚，集成电路U4的5脚、6脚、27脚、48脚、119脚、141脚接5V电源，集成电路U4的26脚、55脚、69脚、87脚、102脚、131脚、159脚、173脚、191脚、206脚接3V电源，集成电路U4的15脚、16脚、37脚、38脚、60脚、78脚、96脚、109脚、120脚、130脚、110脚、142脚、152脚、164脚、182脚、200脚、49脚、4脚接地，集成电路U4的64～66脚接集成电路U2的5脚，集成电路U4的28脚、61脚、62脚接集成电路U3的5脚，插座J1的5脚接地，按键S1～S3的另一端接地，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地；集成电路U1的型号为C8051F021集成电路U2和集成电路U3的型号为HK4100F-DC5V，集成电路U4的型号为EPF8820ARC208-2，集成电路U5的型号为CH382L。

本实用新型外围元器件较少，电路简单，将不同平台整合到一块，集成度高，元器件都是常用的，成本较低，配套调整方便，使用方便，具有PCI接口，便于与外围设备高速传输数据，可以实现不同接口对接，扩展能力强，采用硬件实现算法，数据处理速度快，调试方便，可在线调试，具有多种控制手段，方便，快捷。本实用新型实验性功能强，可用于学生学习使用，拓展学生的思路，引导设计灵活学生发散思维，提高学生的认识，理解算法等不仅仅是由软件实现可以由硬件电路实现。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是图1中FPGA电路的电子原理线路图。

图3是图1中PCI电路的电子原理线路图。

图4是图1中控制电路和继电器控制电路的电子原理线路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1、2、3、4中，本实施例的一种饲养场清洗升降平台控制综合实验装置由FPGA电路、PCI电路、控制电路、继电器控制电路连接构成，PCI电路的输出端接FPGA电路，控制电路的输出端接FPGA电路，继电器控制电路的输入端接FPGA电路。

本实施例的霍尔传感器电路由霍尔传感器U7、电阻R4、电阻R5连接构成，霍尔传感器U7的1脚接5V电源、2脚接地、3脚通过电阻R4接5V电源并通过电阻R5接FPGA电路。

本实施例的控制电路由集成电路U1构成，集成电路U1的型号为C8051F021。集成电路U1的28脚、14脚、11脚、64脚、90脚、37脚接3V电源，集成电路U1的38脚、63脚、89脚、13脚、10脚接地，集成电路U1的55脚、56～62脚、39～46脚接FPGA电路。

本实施例的PCI电路由集成电路U5、集成电路U6、晶体振荡器Y2、电容C1～C5、电阻R1～R3、连接器P1连接构成，集成电路U5的型号为CH382L，集成电路U6的型号为AT24C02。集成电路U5的21脚和20脚依次接集成电路U6的1脚和2脚、17脚晶体振荡器Y2的一端和电容C1的一端、18脚接晶体振荡器Y2的另一端和电容C2的一端、62脚通过电阻R1接地、63脚通过电阻R2接地、10脚通过电阻R3接地，集成电路U5的11脚、12脚、5脚、6脚依次接连接器P1的25脚、24脚、19脚、18脚，集成电路U5的15脚接电容C3的一端、14脚接电容C4的一端、1脚接连接器P1的13脚并接电容C5的一端，集成电路U5的2脚、19脚、49脚接3V电源，集成电路U5的4脚、32脚、47脚、7脚、13脚接1.8V电源，集成电路U5的3脚、8脚、9脚、16脚、33脚、48脚、56脚、61脚接地，集成电路U5的27脚、50脚、53脚、34脚接FPGA电路，集成电路U6的4～8脚接地、3脚接3V电源，电容C1和电容C2以及电容C5的另一端接地，连接器P1的22脚接电容C3的另一端、21脚5接电容C4的另一端，连接器P1的26脚、23脚、20脚、1脚、16脚、17脚接地，连接器P1的12脚、14脚、15脚接3V电源。

本实施例的FPGA电路由集成电路U4、晶体振荡器Y1、按键S1～S3、电阻 R6～R8、插座J1连接构成，集成电路U4的型号为EPF8820ARC208-2。集成电路U4的80脚通过电阻R5接霍尔传感器U7的3脚，集成电路U4的70～77脚、89～95脚、97脚接集成电路U1的55脚、56～62脚、39～46脚，集成电路U4的101脚、111脚、113脚、24脚接集成电路U5的27脚、50脚、53脚、34脚，集成电路U4的134脚接晶体振荡器Y1的4脚、17脚接按键S1的一端并通过电阻R6接3V电源、36脚接按键S2的一端并通过电阻R7接3V电源、121脚接按键S3的一端并通过电阻R8接3V电源，集成电路U4的20脚、129脚、30脚、32脚接插座J1的4～1脚，集成电路U4的5脚、6脚、27脚、48脚、119脚、141脚接5V电源，集成电路U4的26脚、55脚、69脚、87脚、102脚、131脚、159脚、173脚、191脚、206脚接3V电源，集成电路U4的15脚、16脚、37脚、38脚、60脚、78脚、96脚、109脚、120脚、130脚、110脚、142脚、152脚、164脚、182脚、200脚、49脚、4脚接地，集成电路U4的64～66脚、28脚、61脚、62脚接继电器控制电路，插座J1的5脚接地，按键S1～S3的另一端接地，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地。

本实施例的继电器控制电路由集成电路U2、集成电路U3、熔断器F1～F3、继电器KM1、继电器KM2、电机M1连接构成，集成电路U2和集成电路U3的型号为HK4100F-DC5V。集成电路U2的5脚接集成电路U4的64～66脚、2脚接地、1脚和6脚接110V交流电、4脚接继电器KM1的8脚，集成电路U3的5脚接集成电路U4的28脚、61脚、62脚，集成电路U2的2脚接地、1脚和6脚接110V交流电、4脚接继电器KM2的8脚，继电器KM1的1脚接继电器KM2的3脚并通过熔断器F1接三相电源的U端、3脚接继电器KM2的1脚并通过熔断器F2接三相电源的V端、5脚接继电器KM2的5脚并通过熔断器F3接三相电源的W端、继电器KM1的7脚和继电器KM2的7脚接地，继电器KM1的2脚接继电器KM2的2脚并接电机M1的1脚、继电器KM1的4脚接继电器KM2的4脚并接电机M1的2脚、继电器KM1的6脚接继电器KM2的6脚并接电机M1的3脚。

本实用新型的工作原理如下：

系统上电，电路开始初始化工作。此后，系统正常工作，当按下开关S1，不按下开关S2，控制器电路被选用。此时，用控制器进行饲养场清洗升降平台控制，高度数据信号从集成电路U1的引脚55～62输出，输入到集成电路U4，集成电路U4 产生并口的逻辑控制时序，接收从集成电路U1发送的高度数据；此后，集成电路U4开始检测清洗升降平台的实际高度，并比较实际高度与要求高度的差别，从而产生相应的控制动作。检测原理是运用导轨型，霍尔传感器检测的方法，信号从霍尔传感器U7的引脚3输出，经电阻R5，输入到集成电路U4；与此同时，集成电路U4启动三相电动机的控制逻辑，控制信号从集成电路U4的引脚66～64，62，61，28输出，输入到集成电路U2和集成电路U3的引脚5，从集成电路U2和集成电路U3的引脚4输出，去控制继电器KM1和继电器KM2开通与闭合，从而控制三相电动机的正反转动作。

当按下开关S2，不按下开关S1，PCI电路被选用。此时，用PCI电路进行饲养场清洗升降平台控制。高度数据信号从连接器P1输入，由连接器P1的引脚24，25输出，输入到集成电路U5，经集成电路U5的PCI数据转变为串口通信的数据，高度数据信号从U5的引脚53输出，输入到集成电路U4的引脚111，集成电路U4启动串口的逻辑控制，接收从连接器P1发送的高度数据；此后，集成电路U4开始检测清洗升降平台的实际高度，并比较实际高度与要求高度的差别，从而产生相应的控制动作。检测原理是运用导轨型，霍尔传感器检测的方法，信号从集成电路U7的引脚3输出，经电阻R5，输入到集成电路U4；与此同时，U4启动三相电动机的控制逻辑，控制信号从集成电路U4的引脚66～64，62，61，28输出，输入到集成电路U2和集成电路U3的引脚5，从集成电路U2和集成电路U3的引脚4输出，去控制继电器KM1和继电器KM2开通与闭合，从而控制三相电动机的正反转动作。