【正文】 較器LM339輸出為0~12V，不能與系統(tǒng)的TTL5V邏輯電平兼容。本文選擇的是ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器，其與系統(tǒng)硬件電路連接如圖36。為了保護(hù)A/D口，電路中加入濾波電容C13，以D3和D4構(gòu)成限幅電路。圖34供電電路圖 傳感器輸出的模擬信號(hào)很微弱,不能直接送到A/D轉(zhuǎn)換器,還需要經(jīng)過(guò)放大、濾波、限幅等調(diào)理電路后才能輸入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,電路如圖35所示。5V DC為單片機(jī)、譯碼器、鎖存器、光電編碼器、LCD顯示器等系統(tǒng)模塊提供電源電壓。當(dāng)達(dá)到或者超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，切斷塔機(jī)向危險(xiǎn)方向運(yùn)動(dòng)的控制電路。 62256是一種328的高集成度的RAM，采用單一+5V電源供電，雙列直插式28引腳封裝。0809完成一次轉(zhuǎn)換需要100us左右輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩存器，可以直接連接到單片機(jī)總線(xiàn)上。XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存端狀態(tài)。： 程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 考慮到與自己熟悉的CPU相近的芯片，在國(guó)內(nèi)有成熟的開(kāi)發(fā)條件和穩(wěn)定的供貨來(lái)源，同時(shí)考慮微型機(jī)的字長(zhǎng)、運(yùn)算速度、中斷系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、片內(nèi)RAM、片內(nèi)ROM的數(shù)量及定時(shí)器的數(shù)量等方面，本文選用AT89C52為中央數(shù)據(jù)處理器[4]。a—實(shí)測(cè)光電編碼器的輸出脈沖數(shù)。 K—安全系數(shù)；P—塔機(jī)額定起重量（包括起重重量和吊具重量）。本文設(shè)計(jì)了一種利用檢測(cè)起重重量和小車(chē)變幅幅度來(lái)檢測(cè)塔機(jī)力矩變化的電子式力矩限制器[5]。8%，其顯示誤差不超過(guò)177。使用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理核心時(shí)，通過(guò)光電耦合器與單片機(jī)連接。相對(duì)于絕對(duì)式光電編碼器來(lái)說(shuō)價(jià)格便宜，性?xún)r(jià)比高。絕對(duì)式光電編碼器直接輸出二進(jìn)制數(shù)字信息。增量式光電編碼器主要由光源、碼盤(pán)、監(jiān)測(cè)光柵、光敏元件和轉(zhuǎn)換電路組成。目前，小車(chē)行程限位器多用機(jī)械齒輪傳動(dòng)式的行程開(kāi)關(guān)，由于機(jī)械的頻繁接觸，限位器容易損壞，從而發(fā)生事故。2Ω絕緣電阻≥5000MΩ最大供橋電壓15V安全過(guò)載150%.溫度范圍30℃~+70℃防護(hù)等級(jí)IP6IP77輸出信號(hào)0~20mV電壓模擬信號(hào)彈性元件的應(yīng)變區(qū)為凹槽中心的空心截面，其中點(diǎn)處剪應(yīng)力最大。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖21示[5][10]。傳統(tǒng)的起重量傳感器其本質(zhì)就是一個(gè)限位開(kāi)關(guān)，只能定性判斷是否超重，而不能反饋起重量到底是多少。 30176。 5176。%FS滿(mǎn)度溫漂40℃TA85℃177。磁敏傾斜角傳感器水平安裝在塔機(jī)塔帽頂端。它采用高性能半導(dǎo)體磁敏電阻作為其敏感元件（簡(jiǎn)稱(chēng)為MR元件），當(dāng)外界磁場(chǎng)變化時(shí)，它的阻值會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍的變化。 塔機(jī)在工作中會(huì)受到吊重的影響以及在有風(fēng)的情況下會(huì)發(fā)生輕微的傾斜,如果不了解塔機(jī)的傾斜角,就可能在傾斜角過(guò)大的情況下發(fā)生塔機(jī)倒塌的嚴(yán)重事故。對(duì)塔機(jī)工作的起升、小車(chē)變幅進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤反饋，從最大限度上保障塔機(jī)的安全工作。這也使得不同生產(chǎn)廠(chǎng)家所生產(chǎn)的PLC硬件體系互不兼容，編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)也各不相同，其通用性差，可擴(kuò)展性差，不利于塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的拓展。(3)以PLC為中央處理核心。其可靠性比較高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力比較強(qiáng)，實(shí)時(shí)性也比較好。隨著最新的亞微米CMOS工藝技術(shù)運(yùn)用于單片機(jī)上，單片機(jī)的運(yùn)算速度有了很大的提高。在目前，國(guó)內(nèi)塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用的信息處理單元有主要由以下幾個(gè)解決方案：(1)以單片機(jī)為中央處理核心。這便要求塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠能夠快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地處理現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)，以確保塔機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)能夠有效、安全地運(yùn)行。 論文解決的問(wèn)題(1) 實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示塔機(jī)的狀態(tài)參數(shù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)塔機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(3) 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。塔機(jī)監(jiān)控參數(shù)的多樣性決定了監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集信息采集、處理、存儲(chǔ)和管理為一體的系統(tǒng)。(3) 系統(tǒng)高度集成化采用集中分布式的基本結(jié)構(gòu)，以高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做中央控制單元，將運(yùn)行控制系統(tǒng)、自診斷監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成。在系統(tǒng)的參數(shù)出現(xiàn)故障的時(shí)候系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別，例如某個(gè)傳感器沒(méi)輸出信號(hào)，系統(tǒng)能夠檢測(cè)到傳感器出現(xiàn)故障，并顯示在屏幕上，方便工作人員能很快找到故障原因并進(jìn)行處理。對(duì)輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行隔離，防止外界環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的干擾，加強(qiáng)硬件系統(tǒng)的抗干擾能力。但是，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在穩(wěn)定性和可靠性上與國(guó)外相比仍有較大差距，不能適應(yīng)在較為復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行的要求，整體性能完善方面以及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略上還有待提高。有實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果顯示，國(guó)產(chǎn)塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在著漂移大，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而國(guó)外產(chǎn)品則要好的多。利用這些高新技術(shù)不僅保證了塔機(jī)的工作安全，取得最佳的工作效率，也使它們的產(chǎn)品在國(guó)際上保持著領(lǐng)先的地位。較之國(guó)內(nèi)國(guó)外塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研制比較早，其監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)比較全面，數(shù)字化和智能化程度都很高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)的不斷融合，塔機(jī)各方面性能在不斷改進(jìn)，其監(jiān)控系統(tǒng)功能也逐漸完善。隨著高層建筑物和大型工程不斷出現(xiàn)，塔式起重機(jī)向著大型化、高速化、智能化方向發(fā)展。其中一端收縮鋼絲繩，另一端放出鋼絲繩，帶動(dòng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。(3) 塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)作用是改變吊鉤中心位置與塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)位置之間的距離。(2) 塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作用是實(shí)現(xiàn)物料在任意方向內(nèi)的移動(dòng)。(1) 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)通過(guò)吊繩實(shí)現(xiàn)物料的垂直上下運(yùn)動(dòng)，其構(gòu)實(shí)際上就是一臺(tái)可調(diào)速的卷?yè)P(yáng)機(jī)。塔式起重機(jī)屬于起重機(jī)門(mén)類(lèi)中的一大專(zhuān)門(mén)類(lèi)型，它是工程建筑中應(yīng)用的重要起重設(shè)備。有資料對(duì)1200例塔機(jī)事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。為了能夠保障塔機(jī)安全工作，降低建筑施工事故發(fā)生,國(guó)家制定了比較完善的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,頒布了《塔式起重機(jī)安全操作規(guī)程》等一系列的文件。本文在分析并總結(jié)當(dāng)前塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和不足的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)一種基于單片機(jī)的塔機(jī)動(dòng)態(tài)平衡遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。到如今，塔機(jī)越來(lái)越多的運(yùn)用于工業(yè)和民用建筑領(lǐng)域來(lái)垂直搬運(yùn)和移動(dòng)貨物，可以說(shuō)是大型建筑必不可少的工具之一。傳感器ABSTRACTWith the develop of the architecture industry, the structure of tower cranes has been developed toward higher, bigger and intelligent. At the same time, the tower crane accidents also occur frequently. It can be said tower crane Accident has bee a major threat to the safety of building construction. For the tower crane safe operation, reducing the accident caused by the economic loss and personnel. Research and development of an intelligent monitoring system of tower crane has important engineering application. This paper studied the technology of tower crane, and on this basis, design and development of tower crane monitoring system based on MCU. This paper firstly detail the tower crane working principle and control demand, analysis of domestic and international monitoring system of tower crane, Secondly, design of the tower crane monitoring system. The subject with the advanced control system from the angle sensor, shaft pin sensor, absolute photoelectric encoder, through innovative methods to install, improved tower crane safety monitoring of technical performance. Keywords: Tower crane。本課題的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用角度傳感器、鞘式重量傳感器、絕對(duì)式光電編碼器等，通過(guò)創(chuàng)新的安裝方式，提高了塔機(jī)動(dòng)態(tài)平衡監(jiān)控的技術(shù)性能。為使塔式起重機(jī)安全運(yùn)行減少因事故造成的經(jīng)濟(jì)及人員損失，研究開(kāi)發(fā)一種塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有著極其重要的工程應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí)，塔式起重機(jī)事故也在頻繁發(fā)生，塔機(jī)事故已成為威脅建筑施工安全的重要隱患之一。然后，對(duì)塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。單片機(jī)。 transducerIII目錄摘 要 IABSTRACT II目錄 1第1章 緒論 1 1 2 2 2 3 3 3 4 5 論文解決的問(wèn)題 5第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 6 6 6 7 7 7 8 10 11第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 13 13 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 15 15 16 17 17 A/D轉(zhuǎn)換 18 18 19 20 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì) 21 21第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 23 23 24 25 26 27第5章總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄A監(jiān)控主程序 32附錄B系統(tǒng)主要模塊電路圖 413理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論塔式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)塔機(jī)）起源于西歐，它是為適應(yīng)歐洲工業(yè)革命建設(shè)的需要，由系纜式桅桿吊演變而來(lái)的[12]。因而研發(fā)一種能對(duì)塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供安全有效的保障措施的塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)有著十分重要的意義。現(xiàn)代塔機(jī)的應(yīng)用一方面能夠大大加快建設(shè)的速度，而另一方面也潛伏著巨大的危機(jī)，由于塔式起重機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)和使用方式，一旦稍有不慎，很容易引起很?chē)?yán)重的安全事故。表11塔機(jī)結(jié)構(gòu)損壞統(tǒng)計(jì)表塔機(jī)事故類(lèi)別所占百分比(%)整體傾覆52起重臂折斷或碰毀18塔身斷折或底架碰毀27塔機(jī)出軌2機(jī)構(gòu)損壞1由于塔機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)和使用方式，塔機(jī)事故具有多樣性和復(fù)雜性。塔機(jī)的傾覆歸根結(jié)底在于塔機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的不平衡，基于此提出了此課題的研究。在塔機(jī)的主要工作參數(shù)相同的情況下，起升、變幅及回轉(zhuǎn)三大機(jī)構(gòu)的工作性能決定了塔機(jī)的性能好壞。當(dāng)鋼絲繩纏繞達(dá)到一定的圈數(shù)值時(shí)，制動(dòng)器觸發(fā)，切斷起升機(jī)構(gòu)的電源?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有回轉(zhuǎn)限位器，通過(guò)調(diào)整限位器凸輪角度，限制塔身的回轉(zhuǎn)角度。鋼絲繩兩端分別通過(guò)臂架根滑輪和臂架前滑輪來(lái)連接到小車(chē)。通過(guò)設(shè)定凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍來(lái)限定小車(chē)的極限行程。塔式起重機(jī)在建筑業(yè)中成為工程機(jī)械一個(gè)重要分支以來(lái)，其安全性問(wèn)題一直在國(guó)內(nèi)外引起了巨大的關(guān)注，塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)塔式起重機(jī)。比較著名的塔機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家有德國(guó)的LIEBHERR公司、法國(guó)的POTAIN公司、意大利的SIMMA等幾十家制造商,其產(chǎn)品在國(guó)際塔機(jī)市場(chǎng)占據(jù)著大部分份額,同時(shí)也代表著塔機(jī)生產(chǎn)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)。至2001年歐美各國(guó)所有的建筑塔式起重機(jī)都已安裝了該系統(tǒng)，并且將其列入了技術(shù)法規(guī)。 目前國(guó)內(nèi)塔機(jī)仍以中小型起重機(jī)為主，剛完成機(jī)械液壓一體化，智能化塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還處于比較落后的階段?？傮w上說(shuō)，國(guó)內(nèi)塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)國(guó)外先進(jìn)的塔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)價(jià)格比較便宜。(1) 硬件的可靠化使用高性能的電子元器件，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力?？梢愿鶕?jù)不同的工作情況，選擇不同的工作參數(shù)。將塔機(jī)的工作的實(shí)際運(yùn)行模型模擬顯示，操作人員不用直接觀察塔機(jī)便能夠了解當(dāng)前塔機(jī)的工作狀態(tài)。(1) 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。在監(jiān)控系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合理的各模塊硬件電路。本文根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要和硬件電路設(shè)計(jì)了相關(guān)軟件。第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代化建設(shè)速度加快，各種高層、超高層建筑不斷涌現(xiàn)，塔機(jī)的工作環(huán)境變得復(fù)雜多樣。在深入了解塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理，綜合國(guó)內(nèi)外塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，兼顧性?xún)r(jià)比，最終確定本次所研究的塔機(jī)平衡監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)塔機(jī)傾角、起重重量、小車(chē)幅度以及起重力矩等參數(shù)。目前的單片器在芯片上集成了更多的功能,例如如先進(jìn)的A/D接口、數(shù)字信息處理功能以及靈巧的電源功能等。這有利于系統(tǒng)擴(kuò)充、不同系統(tǒng)之間的連接、軟件的移植和互換。而且運(yùn)用于塔機(jī)監(jiān)控也不太可能將龐大的工控機(jī)放在塔機(jī)操控室。但是PLC體系比較封閉，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。