【正文】 制模塊的數(shù)據(jù)處理模塊。 (2) A/D 轉(zhuǎn)換模塊的主要功能包括 :將傳感器所采集到的模擬信號（如角度、起重量等）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進行通道的選擇，以 及數(shù)據(jù)的存儲和讀取等。 (6) D/A 轉(zhuǎn)換和輸出控制模塊：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬型號，然后將此控制信號送給輸出繼電器、電機等驅(qū)動機構(gòu)，當(dāng)發(fā)生危險時切斷塔機向危險方向運動的控制回路。 ADC 轉(zhuǎn)換時，首先設(shè)置 采樣窗的寬度，寬度范圍為 0~15。每次啟動排序器，同時采樣 ADCINA0 和 ADCINB0 到 ADCINA7 和 ADCINB7等信號，由于一個周期內(nèi)各采樣兩次，則一次排序中共轉(zhuǎn)換 8 對模擬引腳的電壓。 LCD 顯示流程圖如圖 43： 開始 關(guān)中斷 初始化 PIE 寄存器 初始化 ADC 采樣模式設(shè)置 延時等待 SPI 發(fā)送緩沖是否為空 啟動排序器開始轉(zhuǎn)換 存入結(jié)果寄存器 讀取數(shù)據(jù)液晶實時顯示 開中斷 返回 N Y 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 43LCD 顯示流程圖 按鍵中斷服務(wù)程 序設(shè)計 本文采用 4x4 的矩陣小鍵盤共有 16 個鍵 , 運用行描的方法實現(xiàn)按鍵的識別，再運用查表法對按鍵值進行查詢。 開始 系統(tǒng)初始化 LCD 初始化 配置 LCD命令口 延時等待 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換是否完成 清屏、顯示開 寫命令 寫數(shù)據(jù) 顯示起重量 顯示小車變幅 顯示起重力矩 顯示傾角 Y N 返回 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計 28 圖 44 按鍵程序流程圖 數(shù)據(jù)存儲模塊 塔機監(jiān)控系統(tǒng)中所有固定參數(shù)均采用 16 位保存，來保證存儲數(shù)據(jù)的精度和程序處理統(tǒng)一。 本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)可以實時顯示塔機起吊重量、塔機傾角、小車變幅、起重力矩等信息，給塔機操作人員以直觀提示。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和用戶對塔機安全性能要求不斷提高 ,還可以在以下幾個方面進行改進和提高。 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 參考文獻 [1]張清國 . 建筑工程機械 [M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020 [2]丁元杰 .單片機原理及應(yīng)用 [M].機械工業(yè)出版社， [3]賈伯年，俞樸 .傳感器技術(shù) [M].東南大學(xué)出版社， [4]韓志軍，沈晉源 .單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [5]張文華 .基于 DSP 的塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)研究 [D].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,2020 [6]雷鵬 .基于無線網(wǎng)絡(luò)的塔式起重機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計 [D].西安 :西安建筑科技大學(xué)， 2020 [7]張鳳山，董紅光 .塔式起重機構(gòu)造與維修 [M].北京 :人民郵電出版社， 2020 [8]張均漠 .單片機原理與運用 [M]北京 :北京航空大學(xué)出版社， 2020 [9]李浩 .塔機自動安全監(jiān)控系統(tǒng) [D].大連 :大連海事大學(xué)， 2020 [10]劉九卿 .軸銷式稱重傳感器及其運用 [J].科技應(yīng)用， 2020 [11]陳先鋒 .實用光電編碼器技術(shù) [M].北京 :人民郵電出版社， 2020 [12]張建中 .中國塔機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及發(fā)展方向 .建設(shè)機械技術(shù)與管理 .2020 [13]馬松齡 . 塔式起重機運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究 [D].西安：西安建筑科技大學(xué) ,2020參考文獻 32 致謝 在本文即將完成之際 ,首先讓我在此表達對我的導(dǎo)師陶躍珍以及李志榮老師的深切感激之情 ,致以我最崇高的敬意。 感謝我的父母和朋友們，感謝你們的支持與幫助，讓我有更大的勇氣去面對困難和挫折。液晶數(shù)據(jù)線寫地址。 //將 LOAD 置高 define CLrLOAD =0。從他們的身上我學(xué)到了很多 , 不僅僅是知識 ,更 多的是做人做事的態(tài)度方法。在操作方面可以向觸摸屏控制方向發(fā)展。在硬件設(shè)計中 ,選擇穩(wěn)定性好、測量精度高的各類傳感器 ,保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；采用電源技術(shù)、光電隔離技術(shù)、濾波技術(shù)等來提高系統(tǒng)的可靠性。其流程圖如圖 45。為了保證系統(tǒng)正常運行，在軟件中必須設(shè)計去除抖動環(huán)節(jié)。模塊工作時采用不斷刷新的模式，對采集到的數(shù)據(jù)進行實時顯示。本次設(shè)計由于要同時提取塔機傾角、起重量、起重力矩等信息，采取同時采樣模式。本文根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和硬件布局設(shè)計了如圖 42 的軟件工作模塊 : ADC 的全部操作都是通過 ADC 寄存器進行。 (4) 外擴存儲器模塊 :由于單片機系統(tǒng)存儲空間有限，利用外擴 RAM 存儲器來滿足塔機數(shù)據(jù)記錄和事故查詢的功能。 系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個部分，系統(tǒng)軟件采取順序掃描，不斷循環(huán)的工作方式。本文運用通用 C 語言軟件，對系統(tǒng)軟件進行了模塊化設(shè)計，簡化了設(shè)計過程，增強了程序的可讀性和兼容性。目前普遍采用 8255 來進行接口擴展。 SED1330的硬件結(jié)構(gòu)可分為 MUP接口部分、管理控制部分以 及顯示驅(qū)動部分三個部分。采用中斷掃描方式接入一個四輸入與門來確保能及時響應(yīng)按鍵操作，又不過多占用 CPU工作時間。行列式鍵盤掃描電路如圖 310所示。本文選用達林頓輸出型光電耦合器 TIL113，其集電極輸出電流在 100mA 以上，輸入端可直接由 TTL 電平驅(qū)動，驅(qū)動電流只需l0mA。其主要功能有驅(qū)動大功率開關(guān)，來控制斷電停機裝置以及聲光報警輸出。本文利用光電偶合器 4N25 組成邏輯變換電路，將 12V的脈沖電壓信號轉(zhuǎn)換成 TTL5V電平的脈沖信號。 圖 36A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 開關(guān)量輸入通道電路設(shè)計 小車變幅采 用電感式接近開關(guān)檢測，電路如圖 37 所示。 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 35 起重重量模擬信號處理電路圖 A/D 轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)中傳感器所采集到的起重重量、塔機傾角的信號是連續(xù)變化的 模擬量 ,其中還含有許多干擾信號，會影響傳感器輸入處理器的數(shù)據(jù)保真性，所以必須清除干擾。為了匹配傳感器的輸出阻抗與放大器的輸入阻抗，減小誤差，放 大電路采用了超低漂移高精度運算放大器 OPA827。 12V DC 為傾角傳感器以及軸銷式起重量傳感器提供電源電壓 。同時單片機會將塔機出現(xiàn)異常狀態(tài)的時間、相關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的信息存放到外擴 RAM 中。其芯片引腳排列如圖 32。 ADC0809引腳圖如圖 31。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展， A/D 轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計思想和制造技術(shù)多種多樣，為了滿足各種不同的檢測技術(shù)和控制任務(wù)的需要，大量的結(jié)構(gòu)不同，性能不同的 A/D轉(zhuǎn)換器層出不窮。如 EA______端為高電平（ 接 VCC 端），第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計 16 CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN__________信號。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 ALE/PROG___________： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 表 31 和 的第 二 功能 引腳號 功能特性 T2， 時鐘輸出 T2EX（定時 /計數(shù)器 2） 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 P2 口 : P2 口 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流 ） 4 個 TTL 邏輯門電路。 P1 口： P1 口 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 其各引腳功能如下： P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 傳感器所測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機處理后與塔機額定起重力矩進行比較，在通過力矩限制器對塔機的運行狀態(tài) 進行監(jiān)控和控制。 塔機額定起重量 P 由軸銷式傳感器測得。其中作用力包括塔機起重重量、吊具、鋼絲繩等的重量?，F(xiàn)目前，最多運用的是弓形板力矩限制器，尤其是在老式塔機上面應(yīng)用廣泛。我國在 GB 1260290《起重機械超載保護裝置安全技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：電氣型力矩限制器綜合誤差不得超過 177。 本文選用 DBS50 型輕載增量式光電編碼器，在同類產(chǎn)品中其性價比最高。 小車工作幅度可通過測量相關(guān)工作機構(gòu)導(dǎo)向滑輪所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)及導(dǎo)向滑輪的半徑間接測出。光敏元件所產(chǎn)生的信號 A、 B 彼此相差 900，利用 A、 B 相之間的相位差，可以判斷編碼器的轉(zhuǎn)向。小車的工作幅度可以通過測量導(dǎo)向滑輪、旋轉(zhuǎn)齒輪等回轉(zhuǎn)體來測量，而測量回轉(zhuǎn)體一般選用旋轉(zhuǎn)編碼器。 (22) (23) (24) 將公式帶入得到空心截面處的剪力 : (25) 其剪應(yīng)變?yōu)椋? (26) 中點處與軸線成 45O角處的主應(yīng)力、主應(yīng)變?yōu)?: (27) (28) 小車變幅測量 由于塔機工作環(huán)境復(fù)雜多樣，地面設(shè)備、障礙物高低不定，塔機操作人員很難判斷小車工作幅度。輸入阻抗 750177。軸銷式傳感器有著精度高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)合理、緊湊 、安裝更換便利的特點，實質(zhì)上就是一根空心截面圓軸。 90176。 8176。 頻率響應(yīng) 0 28 Hz 復(fù)位精度 ≤176。被測塔機傾斜角度的旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)該垂直于傳感器底座上的直線邊。其接線方式為 :紅色線接電源正極，黑色線接電源負(fù)極，黃色線接 X 輸出信號，藍色線接 Y 輸出信號。本系統(tǒng)中選用的是北京天海科科技發(fā)展有限公司的 QXJ2BZA 型磁敏傾斜角傳感器，對傾角的測量從 X 軸和Y 軸兩個方向進行。然后通過 LCD 顯示屏將相關(guān)的信息顯示出來。本文采用了單片機為中心處理器的方式來開發(fā)塔機監(jiān)測系統(tǒng)。其采用大規(guī)模集成電路技術(shù)，在加上嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，使其具有很高的可靠性、抗干擾能力、配置靈活、編程簡單一、使用比較方便、易于擴展等優(yōu)點。但是工控機的體積比較大，不易于攜帶，功耗高。工控機在主機接口、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件兼容性以及軟件升級等方面都遵守開放性原則。單片機系統(tǒng)具有體積小、便攜性能好、功耗低、使用者眾多等優(yōu)點。信息處理單元不僅要及時收集各個傳感器所采集來的塔機實時運行狀態(tài)信息，還要按需對其進行一系列的分析、處理和記錄，并且還要反饋給系統(tǒng)的輸出接口，從而控制整個塔機的運行狀態(tài)。 (3) 提高監(jiān)測系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。軟件運行效率、時實性、交互性直接決定了整個監(jiān)控系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。 (2) 監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。中央智能控制單元可以由單片機、 PLC、 DSP 等處理器組成，提高了系統(tǒng)的整體性能也降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本。優(yōu)良的人機界面，通俗易懂，操作更加快捷、簡單，界面顯示的信息更加全面，顯示畫面更加直觀。 (2) 軟件智能化 軟件智能化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)自診斷能力和記錄功能以及優(yōu)良的人機界面三個方面。塔機監(jiān)控系統(tǒng)快速向著硬件可靠化、軟件智能化、系統(tǒng)高度集成化的方向發(fā)展。近 幾年，國內(nèi)也研制出了一些塔機安全綜合監(jiān)測儀，將塔機起吊重量、回轉(zhuǎn)力矩、起吊高度、風(fēng)力大小等數(shù)據(jù)收集進去，輪流切換并在屏幕上顯示，技術(shù)上取得了較大成功。雖然我國從五六十年代就開始引進國外先進的塔機，但是塔機的生產(chǎn)研究工作卻是在改革開放之后，隨著工業(yè)建設(shè)和民用建筑規(guī)模不斷擴大，才漸漸被提上日程。1997 年德國利勃海爾公司率先應(yīng)用了全參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，而后這套系統(tǒng)迅速普及到歐美等發(fā)達國家。其中又以法國和德國生產(chǎn)的塔機最具代表性。而塔機監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)防止了塔機安全事故的發(fā)生。小車運動時，齒輪帶動凸輪運動。變幅變化時，電機通過減速機、卷筒帶動鋼絲繩的運動。大多數(shù)的塔機是通過電機經(jīng)行星齒輪減速器帶動小齒輪，使其圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動塔機的回轉(zhuǎn)。通過原動機旋轉(zhuǎn)帶動變速器，然后通過卷筒、鋼絲繩、滾輪組等機構(gòu)將原動機的旋轉(zhuǎn)變?yōu)榈蹉^的垂直運動。 塔式起重機結(jié)構(gòu)及其工作原理 目前使用的塔式起重機大多數(shù)都是變幅小車式，其主要機構(gòu)包括：起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)與行走機構(gòu)等幾大機構(gòu)組成，為塔式起重機的功 能執(zhí)行機構(gòu)。由上表可以知道，塔機事故的發(fā)生主要是由于整體傾覆。但即便如此 ,目前在建筑施工中 ,由塔機引起的人員傷亡和設(shè)備事故依舊屢屢發(fā)生。而以定期維護、維修的