【正文】 0~5V 之間的電壓信號經(jīng)常 adc0832 的處理，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供單片機軟件處理操作。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性 其工作特點 作： 3V~32V ：最大 100nA 。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。 壓阻式傳感器的滿量程輸出信號為 70~350mV不等，其輸出阻抗很高，這就要求放大電路也有很高的輸入阻抗，不從傳感器輸出端吸收電流，以免破壞傳感器的工作狀態(tài)，這里介紹的是有芯片 LM324組成的運放電路。根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：Δρ /ρ =? π 且ρ =Eε 其中：?是應(yīng)力（ F/S)。電阻變 換器的輸出量為電阻值的相對變化量Δ R/R。電阻變換器的輸入應(yīng)變 ε =Δ L/L，即材料的長度相對變化量，它是一個無量綱的相對值。 設(shè)計圖如圖 ： 680R2680R3680R4680R5680R6680R7680R8680R91KR101KR11K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Q18550abcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpQ28550+5V+5V 圖 數(shù)碼管顯示電路 壓力傳感器電路設(shè)計 由于力的大小無法直接讀出觀測到，需要通過一定的轉(zhuǎn)換條件可以顯示出要測得數(shù)據(jù)大小，通過壓力傳感器形變量的改變， 通過電壓的輸出可以有效地轉(zhuǎn)換所得力的 大小。 用三極管控制共陽極數(shù)碼管 是利用三極管的開關(guān)特性，比如用 pnp三極管的話，集電極接地，然后通過基極控制三極管的通斷，當(dāng)通過單片機給基極一個低電平時，發(fā)射極導(dǎo)通，集電極與發(fā)射極也之間也導(dǎo)通了，一般都是用三極管控制數(shù)碼管的位選引腳。在應(yīng)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示時，首先需要考慮的問題是驅(qū)動電流，與發(fā)光二極管相同，數(shù)碼管的發(fā)光段也需要串聯(lián)限流電阻，以共陽極為例，串聯(lián)的限流電阻阻值越大，電流越小，亮度越低；電阻值越小，電流越大，亮度越高。 其特點如下： 1 短路保護(hù)輸出； 2 真差動輸入及； 3 低輸入 偏置電流：最大為 100納安； 4 單電源工作： 32伏； 5 每一封裝四個放大器； 6 內(nèi)部補償； 7 共模范圍擴展到負(fù)電源； 8 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出； 9 在輸入端的靜電嵌位增加可靠性而不影響器件的工作。 運放電路 LM324 LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。在第 1個脈沖的下沉之前 D1端必須是高電平，表示啟始信號。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時，須先將 CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。當(dāng) ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為 高電平，此時芯片禁用。 ADC0832 與單片機的接口電路 如圖 ： MCS51CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8ADC0832VCC10KR?WR110KR?WR1VCCVCCGNDGND 圖 接口圖 正常情況下 ADC0832與單片機接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS， CLK， D0， D1。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 D1 數(shù)據(jù)信號 輸入，選擇通道控制。 CLK 芯片時鐘輸入 GND 芯片參考 0 電位（地）。 其特點： 8位分辨率；雙通道 A/D轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 5V電源提供供電輸入電壓在 0~5V之間；工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為 32us；一般功耗僅為15mW。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的分辨率。 其特點：低靜態(tài)電流，寬的電源電源范圍： 39V，集控制與驅(qū)動一體，峰值電流 ，持續(xù)工作電流 500mA，內(nèi)置反響續(xù)流二極管，始于感性負(fù)載，與標(biāo)準(zhǔn)TTL/CMOS 輸出電平兼容，方便接口，讓輸入同為低時，馬達(dá)停止，電路處于低功耗待機狀態(tài)。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U1AT89C51 圖 AT89C51引腳圖 AE2501B 電機驅(qū)動芯片 AE2501B 為集控制與電機驅(qū)動一體 的兩功能功功率放大驅(qū)動器，將分立元件集成在單片 IC 之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通訊口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 功能特性概述： AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash閃存存儲器， 128字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個 I/O口線，兩個 16位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串口通信，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。其中，主要有幾個單元模塊組成電機的驅(qū)動電路、霍爾傳感器電路、數(shù)碼管 顯示電路、壓力傳感器信號放大模擬轉(zhuǎn)換電路和和閃光報警電路組成，通過他們之間的關(guān)聯(lián)，從而確定出對應(yīng)的總體設(shè)計框圖，簡單設(shè)計框圖 ： 圖 塔吊監(jiān)控設(shè)計框圖 運放 數(shù)碼管顯示 壓力傳感器 驅(qū)動芯片 閃光報警 AT89C51 A/D 霍爾傳感器 電機 驅(qū)動芯片 電機 第三章 設(shè)計輔助內(nèi)容 AT89C51 單片機控制芯片 AT89C51（圖三） L公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8位單片機，片內(nèi)含有 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機 存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù) 生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，功能強大 AT89C51可為你提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。然而 在實際建筑工地上， 塔吊正常運行工作時， 當(dāng)?shù)跷锍^一定報警預(yù)警值，發(fā)出相關(guān)聲光報警， 使人們對聲光報警產(chǎn)生的信號更為敏感，采取相應(yīng)的措施應(yīng)對， 避免事故的發(fā)生 。 報警電路就是讓相關(guān)責(zé)任人提早發(fā)現(xiàn)非正常運行時所出現(xiàn)的問題， 便于及時采取措施面對，消除隱患所帶來的事故。有信號發(fā)生時，附著在電機上運動的磁鋼，每經(jīng)過霍爾元件 ，霍爾元件會相應(yīng)地輸出一個脈沖，通過時間和脈沖的大小， 進(jìn)而可以計算得到塔吊吊物高度 和鋼絲繩所運動的距離 ，通過霍爾提供的脈沖信號通過單片機輸出到電機驅(qū)動芯片，從而控制電機的運行狀況。當(dāng)重量或者力矩超限時間大于本參數(shù)值乘以 10ms時，才能提示閃光報警。但是在實際使用中，為了消除起動等情況下的重量沖擊信號，需要提供延時保護(hù)程序。因此主板芯片通過電壓的大小可以傳感器所感受 的壓力大小。 首先從傳感器的形變量所轉(zhuǎn)換的電壓入口， 由于外在的因素是非電量的變化，所以通過傳感器通過外在壓力的變化不失真地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量，并且 經(jīng)過轉(zhuǎn)換的模擬電壓很小，只有幾十或者幾百 mV，要想該電壓能夠體現(xiàn)出所要表達(dá)的物理量，必須經(jīng)過運放電路放大，把較小的信號放大得到約 0~5V之間的電壓，以便符合單片機芯片 工作的正常共工作電壓范圍 。此外， AT89C51設(shè)計和配置了震蕩頻率可為 0HZ并通過軟件設(shè)置省電模式。 第 二章 方案 設(shè)計 整體設(shè)計思路 塔式起重機起重性能 監(jiān)控器的主板主要用于傳感器信號的檢測、處理。唯一不利的是需要增加部分投資，但這與事關(guān)人民安全相比是非常值得的。進(jìn)而督促操作和指揮人員提高安全意識減少或杜絕安全事故隱患。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，管理者可以了解到現(xiàn)場的施工進(jìn)度，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場的生產(chǎn)操作過程，和現(xiàn)場材料的安全。建筑工地屬于環(huán)境復(fù)雜，人員復(fù)雜的區(qū)域?？梢娖鹬匦阅芮€對塔吊的安全運行是何等的重要，換言之，本文介紹的塔式起重機起重性 監(jiān)控器 是塔吊司機安全操作的保證，為塔吊帶來一種既安全又實用而且也是塔吊必不可少的自動化裝備。 圖 塔吊圖形 表 工作幅度 塔 吊根據(jù)吊臂長度的不同有 45m、 50m和 55m等多種規(guī)格，而每一種不同吊臂長度規(guī)格的塔吊根據(jù)吊鉤的設(shè)置又有二倍率和四倍率之分，一旦吊臂長度確定，吊鉤倍率確定，則牽引小車在吊臂上每一個位置都對應(yīng)著一個最大吊重量，也就是說牽引小車在某一位置上所起吊貨物的重量不能超過在同一位置所對應(yīng)允許的最大吊重量，這種塔吊吊臂長度、吊鉤倍率與允許的最大吊重量三者之間嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系所形成的曲線，在塔吊術(shù)語上就稱之為起重性能曲線。而導(dǎo)致事故的原因大部分都是因為塔吊在起吊貨物時超重。在日常的使用中，如果塔吊司機不知道牽引小車在某一位置時最大能吊起多重的貨物，也不知道正在吊的貨物有多重，所以塔吊存在發(fā)生塔身翻側(cè)、折斷和塔吊吊臂折斷等事故的危險。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或 機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。tower crane controller ；photoelectricity isolation 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。控制器主要完成塔吊在施工過程中的高度、幅度、負(fù)載重量、力矩實時監(jiān)測、超限報警和保護(hù)等功能，為塔吊的安全施工提供保護(hù)措施，可廣泛應(yīng)用于各種塔吊控制場合。基于 51單片機的 智能 塔吊控制器設(shè)計 摘要 智能塔吊控制器為針對塔吊在工地實際施工中的安全隱患而研制?？刂破鲀?nèi)部有單片機最小系統(tǒng)、實時時鐘、 E2PROM 等集成電路組成，為了提高儀器的抗干擾能力和可靠性，在控制器內(nèi)外信號之間采用了全光電隔離措施；控制器外部有壓力傳感器、霍爾傳感器、控制和保護(hù)電路組成。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51 單片機 塔吊控制器 光電隔離 Design of intelligent tower crane controller based on 51 MCU Abstract The intelligent tower controller is designed to aim at the safety hidden trouble that the tower crane can be exposed to in inside of the controller is posed by integrate circuits such as SCM(Single Chip Micyoco),real time clock, E2PROM and CMOS order to improve the ability of antiiamming and dependability,it adoptes the whole photoelectricity isolation in the signal of inside and outside of the controller is posedby altitude sensor,extent sensor,weightsensor,the control and protection controller is mainly used to plete the functions such as the watch of the height,the extent,the weight of the load and the it can give an alarm and protect the instrument whe