【正文】 tions 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 when the load exceeds the intelligent tower crane controller has many functions and its parameter can be conveniently it can be used in many occasio. Keywords:51 SCM(single chip micyoco)。在日常的使用中，如果塔吊司機(jī)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。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。 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?？?見起重性能曲線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(jī)起重性 監(jiān)控器 是塔吊司機(jī)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。建筑工地屬于環(huán)境復(fù)雜，人員復(fù)雜的區(qū)域。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。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。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。 第二章 方案 設(shè)計 整體設(shè)計思路 塔式起重機(jī)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。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。 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(jī)芯片 工作的正常共工作電壓范圍 。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。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。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。有信號發(fā)生時，附著在電機(jī)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(jī)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片， 從而控制電機(jī)的運行狀況。 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。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 。其中，主要有幾個單元模塊組成電機(jī)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 ： 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(jī) 驅(qū)動芯片 電機(jī) 圖 塔吊監(jiān)控設(shè)計框圖 第三章 設(shè)計輔助內(nèi)容 AT89C51 單片機(jī)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(jī)，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(jī) 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(qiáng)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。 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?？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。 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(jī)驅(qū)動芯片 AE2501B 為集控制與電機(jī)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(jī)可靠性提高。 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(jī)狀態(tài)。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價比高而深受單片機(jī)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： 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。 CLK 芯片時鐘輸入 GND 芯片參考 0 電位（地）。 D1 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 ADC0832 與單片機(jī)的接口電路 如圖 ： MCS51CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8ADC0832VCC10KR?WR110KR?WR1VCCVCCGNDGND 圖 接口圖 正常情況下 ADC0832與單片機(jī)接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS， CLK， D0， D1。當(dāng) ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用。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。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。 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。 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(kuò)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。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。 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(jī)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。 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。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。電阻變 換器的輸出量為電阻值的相對變化量Δ R/R。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)。 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。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。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 。 經(jīng)過 LM324 放大的約 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(jī)軟件處理操作。如果作為由 IN+與 IN輸入 的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。通過前一級輸出的電壓信號，通過 ADC0832 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并且轉(zhuǎn)換時間為 32uS，所以 A/D 轉(zhuǎn)換頻率可以很快，數(shù)據(jù)的讀取以程序子程序的調(diào)用的形式出現(xiàn)，方便了程序的移植。 其設(shè)計圖如圖 所示： RdRaRcRbR110CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8U3ADC0832680