潍坊科技学院毕业设计（论文） 一个器件的两端，当器件接入电路中形成回路时，A、B两点会有高电平输入，输出电a、b同时输出高电平，通过单片机检测输出端口的高低电平，就可判断此器件的接入情况。之后，再用相同的方式逐个检测其它元件的接入情况，从而判断整个线路的接线。

方案二：用三态门电路对器件的两端接线进行判断，如图2-2所示，两端口in1和in2前面板上图标为熔断器，后面板检测线路中两点均为断路。当in1没有输入时，out1输出为低电平，当in1输入为高时，out2输出为高电平信号。同理可检测熔断器另一输入端in2的接线状态。

图2-2 检测单元原理图

2.3研究方案的确定

方案一的用到光电藕合器，每片TLP521-4集成4个光电藕合器，它的驱动能力较强，但数字电路较为复杂，每片TLP521-4至少需接入限流电阻和上位电阻8个，可能还要接入电容滤波；方案二的数字电路相对简单，虽然驱动能力较弱，输出电流较小，但可以满足检测高低电平信号的要求，后面板的检测电路选用方案二。

前面板上各元器件如熔断器、开关、热继电器、线圈等均为模拟图形，在后面板上每个元器件两个端口之间均是断开的。检测时，每个端口均分配相应的地址，分别检测两端口的接线状态。这样，可以避免限制元件接线顺序，更符合实际接线情况。

在检测时，前面板上有很多期间需要检测，必然会用到很多的检测单元和检测点，单片机如果要处理那么多点的检测信息，必须得对接口扩展。用总线的方式可以将许多的检测点连接到单片机的一组接口上，单片机就可以对其进行相应的处理。这样能够大大减少电路设计负担，减少其复杂性。

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潍坊科技学院毕业设计（论文） 第三章 硬件方案设计

基于单片机的教学用挖掘机电机控制训练系统硬件系统由五部分组成：模拟接线前面板、后面板检测电路、单片机、错误提示报警装臵、电机驱动电路、实验用挖掘机模型。各部分间相互关系如图3-1所示。

图3-1 总体设计方案框图

图中，前面板部分模拟电工试验台的布局进行设计，其设计原则是一方面减少学生可能出现的不应有的错误，一方面起到训练的目的。检测电路利用三态门设计电路管检测元器件的连接情况，发出接线信号，信号经过单片机转接口接到单片机上。用51系列单片机对检测电路发出的信号进行判断，作出相应的控制动作。报警部分用led作显示报警，电机驱动电路及其接口都使用实验室原有的PLC挖掘机模型的驱动电路和接口。因此不需要但另外再设计电机驱动电路，只需利用实验室现有的设备即可，但是应当对已有模型的电路接口有足够的了解，在单片机与挖掘机模型连接时需要考虑接口如何连接。电动机有两个，一个直流电动机，一个交流电动机。

3.1模拟三相交流电机接线前面板的设计

三相电机正反转控制电气接线原理图如图3-2所示：

此图为控制一个三相电机的接线图。在挖掘机模型中，需要给两个三相电机接线

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，并且考虑到挖掘机在工作时，机械臂和左右旋转都需要控制在一定范围内，所以

在实际接线时，应当在KM、KM2线圈之后分别串联上行程开关的常闭触点，使电机工作即将超出工作范围时停转。

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图3-2 三相电机正反转控制接线图

在前面板设计时，考虑到学生接线时实际情况，将每组电机的元件尽量放在一起。前面板为模拟接线面板，所有元器件均为模拟图形标志。每两点之间均为断开。如熔断器两端口间实际器件应为电阻丝，但模拟面板中两端口间并无连接。前面板设计如图3-3所示：

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图3-3 挖掘机电机控制接线前面板

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