【正文】 ..........................................................................................................38.....................................................................................................39.....................................................................................................39參考文獻...............................................................................................................40致謝...................................................................................................................41畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明......................................................................42畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明..........................................................................43附錄APCB圖..............................................................................................................44附錄B外文原文及翻譯附錄C原理圖1緒論11緒論近年來，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展和我國國民經(jīng)濟的逐步增強，國內(nèi)各大城市的建筑、鐵路公路、立交橋和大型海港碼頭等基礎(chǔ)建設(shè)項目迅速增長，大口徑的樁基礎(chǔ)工程被廣泛應(yīng)用于這些項目中。在建筑施工現(xiàn)場中，沖孔灌注樁通過機械鉆孔或者人力挖掘等手段在目標(biāo)地基中沖擊成孔，然后采用混凝土灌注樁孔內(nèi)的鋼筋籠制做而成。國外打樁機的發(fā)展趨勢明顯，具體體現(xiàn)在：1）高速化、低能耗。3）自動化、智能化。如果運用自動控制技術(shù)對沖孔打樁機的手動控制系統(tǒng)進行自動化或半自動化的改裝和設(shè)計，實現(xiàn)沖孔樁機的自動打樁功能，將現(xiàn)場的施工人員從繁重的體力勞動中解脫出來，可以使施工進度大大加快，同時節(jié)約大量的施工成本，提高工程的經(jīng)濟效益，使沖孔打樁機煥發(fā)新的升級和活力。2）減少事故的發(fā)生。4）保證了施工質(zhì)量。本設(shè)計通過分析沖孔打樁的施工過程以及沖孔樁機手動控制系統(tǒng)的原理，對沖孔樁機手動控制系統(tǒng)進行自動化的改裝設(shè)計。本研究系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括：a．本項目研究的是基于MC9S12XS128打樁機控制系統(tǒng)的設(shè)計，從機械改裝和執(zhí)行器設(shè)計以及硬件進行設(shè)計；b．設(shè)計系統(tǒng)的安全保護方面，主要電源設(shè)計、線路板的硬件保護等方面對沖孔樁機自動控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進行保護。樁架上設(shè)有人工操作臺，西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5人工操作臺主要由施工人員完成打樁過程中通過對離合和剎車操作桿的操作，完成對電機的剎車、離合和開關(guān)控制。當(dāng)現(xiàn)場打樁工作的前期準備工作完成以后，施工人員準備進行手動打樁時，首先，現(xiàn)場持有樁機操作證的施工人員先將沖孔樁機的樁架搭建并放置在預(yù)定的打樁位置，再將樁錘和鋼絲繩穩(wěn)定的焊接在一起，機械安裝檢查無誤后，打開三相異步電機電源，使電機能夠正常運轉(zhuǎn)，之后便由工作人員開始進行手動打樁。硬件是系統(tǒng)的框架，在對原有的沖孔打樁機手動控制系統(tǒng)進行執(zhí)行器的改裝之后，針對沖孔打樁機手動控制系統(tǒng)的經(jīng)驗控制參數(shù)，選擇微控制器實現(xiàn)所設(shè)計系統(tǒng)的自動化控制，選擇相應(yīng)的傳感器對高度及故障信號進行檢測，根據(jù)工人自己的經(jīng)驗對打樁的高度控制，可以通過人機接口電路完成自動控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，使自動控制系統(tǒng)進行自動打樁成孔，通過樁錘以及各種傳感器傳輸回來的參西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）6數(shù)，微控制器可以根據(jù)得到的信息判斷打樁機施工的工作狀態(tài)，經(jīng)過相應(yīng)算法隨時調(diào)整對剎車、離合和電機的控制，當(dāng)通過故障檢測模塊檢測到故障時，微控制器及時處理故障，使得各個功能模塊合理配合完成打樁施工的穩(wěn)定運行。5）對故障的處理，對于卡錘故障，設(shè)計中采用霍爾傳感器檢測樁架的位移來檢測是否出現(xiàn)了卡錘故障；對于天錘故障，設(shè)計采取霍爾傳感器檢測磁信號的脈沖進行檢測，當(dāng)故障出現(xiàn)時，及時將信號送給微控制器進行處理。設(shè)計中采用Freescale公司生產(chǎn)的16位的處理器MC9S12XS128為核心控制芯片。因其容量大，處理速度快，I/O口也足夠，耐溫較51單片機要好很多，所以選此芯片。電源能否提供穩(wěn)定的電壓是一個系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行的前提，沒有一個穩(wěn)定的西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）10硬件系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，打樁機的正常運行是不可能完成的。電源電路主要經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓和電容濾波。同時，為了避免每一個模塊電源之間的相互干擾，在每一路的電源進出口都加了濾波電容和差模電感，以此來消除高頻干擾、共模干擾和差模干擾。對于沖孔樁機控制系統(tǒng)來說，電機的運行和起錘信號是其穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素，起錘信號的作用是檢測樁錘的提升狀態(tài)，當(dāng)檢測到起錘信號時，則可以判斷出，樁錘正在提升過程中，系統(tǒng)工作正常。1122J9A1K2D131N4007A1K2D121N40071122T1T2Z624CA1122C3847uF1122L13100UH1122L12100UHA1K2D151N40071122C39105A1K2D141N4007T1T2Z724CA1122R43100K567U8BLM3581122R48100K1122R47100K1122C411041122C4210332184U8ALM3581122R45100K1122R46100K24VAVCC24VAGND5VAGND5VAVCC32184U9ALM3581122R5020K1122R49100KA1K2D161N4733T1T2Z95CAAD_QICHUIA1K2D221N4007本系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)電位器進而調(diào)節(jié)LM2596的基準電壓來調(diào)節(jié)起錘信號，電機，圖中電機啟動后，電流經(jīng)過t1后達到空載運行時間t2，若突然起錘，則電流勢必陡增，圖中t3段，隨著樁錘正常升起之后，電流達到平穩(wěn)即樁錘上升過程，圖中t4時間段，然后樁錘到達預(yù)設(shè)最高點，樁錘西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）12自由下落，電流再次回落即t5時間段，打樁機進行打樁時電流如此往復(fù)變化。電路的末端接的是繼電器，通過控制繼電器的斷開實現(xiàn)關(guān)電機的動作，控制器也可以開電機，前提是將電機外部開關(guān)按鈕按下。由于繼電器的這個特點，其在電路中一般起著調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換和故障保護等作用。若控制器有信號從PM0輸出，開關(guān)電路9013導(dǎo)通，IOJOUT0連接于下圖電路的PC817的一端，參照下圖可知，若9013導(dǎo)通，PC817左端也就導(dǎo)通，進而控制右端電路導(dǎo)通，圖中的PNP電路接正電壓24V，經(jīng)過計算，3V左右，足以讓PNP三極管導(dǎo)通，則Y1會有信號輸出，Y1連接繼電器，控制電機關(guān)?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟砘诨魻栃?yīng)：在一個磁場中，當(dāng)有一塊通有電流的金屬或者半導(dǎo)體薄片垂直放置時，在這個薄片的兩端會產(chǎn)生電位差。霍爾傳感器是在霍爾效應(yīng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的有源器件，同時利用組裝工藝封裝制作而成，其內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌為一體，因此可以在各種環(huán)境尤其是惡劣的環(huán)境中可靠工作。123456789101112ABCD121110987654321DCBANC1+23NC4GND5OUT6EN7VCC8U126N137R24R321KC1210424VSRVCCX0R351K5VVCCJINJIN05VGNDJE1210uFC151046N137光耦合器是一款用于單通道的高速光耦器，信號從腳2和腳3輸入，在其內(nèi)部整合為一個信號，另一輸入為使能端。同時，剎車和離合還對突發(fā)事件有處理作用，一旦施工過程中控制器接收到危險信號時，就會通過電路控制拉緊剎車，松開離合，使打樁機停止運行。設(shè)計鍵盤的26個鍵分別為：0~9數(shù)字鍵；+/鍵；清除鍵；上翻鍵；下翻鍵；報警消除鍵；高度+；高度；余繩+；余繩，電機開；電機關(guān)，啟動鍵，停止鍵；退出鍵；確定鍵，以及功能鍵。本設(shè)計采用的LCD為JRM19264，工作電壓為5V，它可顯示12*4（16*16點陣）個漢字，低電壓低功耗是其一顯著優(yōu)點。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）18123456789101112ABCD121110987654321DCBAQ19013Q69012R610KE4220uFC61045VVCC5VGND1234567891011121314151617181920J4LCD5VGND5VVCCC2430pC2530pC2630pC2730pC2830pC2930pC3030pC3130pC3230pC3330pC3430pR1210KR1110KR1010KR910KR810KR710KR1310KR1410K5VVCC112233R193362R18100R171005VVCC5VGNDPB45VGNDLCDBLKPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PA7PB7PB6PB5PB0PB1PB2PB3PB4PB2PB1LCDD0LCDD1LCDD2LCDD3LCDD4LCDD5LCDD6LCDD7LCDCS1LCDD0LCDD1LCDD2LCDD3LCDD4LCDD5LCDD6LCDD7LCDRSLCDRWLCDELCDRESLCDCS2LCDCS3LCDCS1LCDCS2LCDCS3在系統(tǒng)的設(shè)計中要把電磁兼容的設(shè)計放在至關(guān)重要的位置，目前很多的工業(yè)產(chǎn)品在投入實際應(yīng)用時出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，很多時候都是因為在電磁兼容的設(shè)計方面出現(xiàn)了問題，對于系統(tǒng)各個模塊、單元、器件之間的干擾沒有認識清楚，當(dāng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時候，由于器件之間、模塊之間以及安裝機械上的干擾對系統(tǒng)產(chǎn)生了影響，從而影響了系統(tǒng)的正常運行。其中，共模扼流圈是所設(shè)計的共模濾波器中的重要組成部分，它的優(yōu)點是電感值極高，體積小，但設(shè)計時要重點考慮它的漏感，對于理想的共模電感模型來說，當(dāng)其線圈繞制完成后，應(yīng)在其線圈的中心集中所有的磁通量，但是，在實際制作過程中，環(huán)形線圈通常會繞制不緊密或者未繞滿一周，從而引起磁通的泄漏，泄露的磁通便形成了差模電感。在一般濾波器的設(shè)計中，僅安裝一個共模電感，利用其產(chǎn)生的漏感作為差模電感對差模電流進行抑制，則不用在設(shè)計電路中設(shè)計額外的差模電感。設(shè)計電路中的共模電感大小為17mh左右。采用鐵氧體，能夠提供足夠高的高頻阻抗來減小高頻電流，從理論上講，理想的鐵氧體能在高頻段提供高阻抗；而在所有其他頻段上提供零阻抗。提高了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。將電路線纜布局在內(nèi)部隔板的上方，由于雙排連接器與控制電路板之間的連線比較多，縮短雙排連接器與電路板之間的距離，使得線纜之間的干擾變小。信號地是電路中各種電壓信號的電位參考點，它為系統(tǒng)中的所有電路提供了一個電位基準。多點接地的方法雖然使得設(shè)計中的地線最短，但是這種方式必然會在電路中形成很多的環(huán)路，其中的電位差、空間的電磁場都能會對電路形成干擾，這種接地方式要求地線阻抗盡量小。在電磁兼容性的設(shè)計中，器件的選擇對于抑制電磁干擾有著非常重要的作用。從制作工藝分析，由不同材料制作而成的電容應(yīng)用在不同的場合，例如鋁電解電容和鉭電容主要應(yīng)用于低頻濾波器和存儲器領(lǐng)域，在中高頻濾波電路和去耦電路中，則通常采用陶瓷電容等。在本設(shè)計系統(tǒng)中，濾波電容中大的電容采用的是50V470uf西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）22的電解電容，小電容采用的是104獨石電容。本設(shè)計中，采用共模電感和差模電感分別對共模和差模干擾信號進行抑制，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。經(jīng)過分析，主要有以下幾種情況：1）傳感器壞或者離合打滑（離合無法拉起樁錘）：控制器檢測到起錘信號，但是高度傳感器檢測到脈沖信號，系統(tǒng)在延時一定時間后執(zhí)行保護動作。5）突然停電：機器突然停電時，立即執(zhí)行“拉緊剎車,松開離合,切斷主電機電源”。8）卡錘：關(guān)主電機電源。蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應(yīng)用