摘 要
起重机是一种蕴含多种危险因素的设备，操作不当或超载，容易引起翻车、折臂等无法挽回的后果，因此对于16吨以上的起重机要求安装一种保护设备，一般称为力矩限制器。
起重机力矩限制器是装备在起重机上的重要超载保护装置，它为起重机的安全工作提供了保障。本文在参考现有力矩限制器的基础上，充分利用单片机技术、传感器技术等一些技术成果，来实现起重机的超载力矩限制，努力确保不会出现因超载而造成意外事故。本系统具有精度高，通用性好，抗干扰能力强，功能多，比较低的建设成本以及系统的可扩展性能强等优点。
本文所述的起重机力矩限制器的主控单元是以单片机AT89C52为核心部件，A/D转换器采用ADC0809，对从各传感器采集到的数据进行变换，然后送至AT89C52进行数据的、判断，做出各种控制动作；显示、输入单元选用了MAX7219芯片作为显示和输入控制；复位监测芯片采用X5045来实现开门狗定时器、电源监测等。
关键词：力矩限制器；超载保护；AT89C52；单片机；汽车起重机
Abstract
Crane moment limiter that is equipped on the crane is an important overload protective device .It provides safeguard for the safety work of crane .This paper is based on the efficient experience learnt through the comparison and analysis of the present domestic and foreign moment limiter .In this paper ,the anther proposes the idea of separating the main control unit of system and the display unit ,which can enhance generation and function ,greatly reduce building and maintenance costs ,increase the precision of control and boost up expansibility of system.
MCU AT89S52 is used as a core component in the main control unit of system .It samples signals from the sensors, calculates, judges and executes the corresponding control action. In the display unit, the author chooses AT89S52 an the controller. Liquid Crystal Display, which can provide both interaction between people and machines and a large amount of information, is applied, so that parameters of the working conditions of crane can be displayed one is supported by the communication protocol that is developed by the author.
The adjusting and running of the system indicates that the whole design is feasible and reliable, and the presumed functions have been conducted successfully.
Keywords: crane; moment limiter; overload protect; date transmission; communication portico
目 录
1 绪论 ………………………………………………………………………1
1.1 概述……………………………………………………………………1
1.2 力矩限制器技术概况以及发展趋势…………………………………2
1.3 课程的主要工作………………………………………………………3
1.4 解决方案的选择………………………………………………………4
1.4.1 工业控制计算机解决方案………………………………………4
1.4.2 单片机解决方案…………………………………………………6
1.5 系统可扩展行的探讨…………………………………………………6
1.5.1 集散式控制系统改进……………………………………………7
1.5.2 现场总线…………………………………………………………7
2 总体方案的设计 …………………………………………………………9
2.1 力距限制器的原理……………………………………………………9
2.2 力矩限制器的工作流程……………………………………………10
2.2.1 软件流程………………………………………………………10
2.2.2 系统硬件结构…………………………………………………11
2.3 力矩限制器的数学模型……………………………………………12
2.4 力矩限制器的调试…………………………………………………14
3 系统硬件方案的设计……………………………………………………16
3.1 系统硬件设计概述…………………………………………………16
3.2 前向通道的设计……………………………………………………16
3.2.1 信号的拾取、变送………………………………………………18
3.2.2 信号的变换……………………………………………………21
3.2.3 ADC0809简介…………………………………………………22
3.3 基本系统的实现与扩展……………………………………………26
3.3.1 单片机系统的组成……………………………………………26
3.3.2 几类流行微控制器的介绍与最小系统的组成………………27
3.3.3 最小系统的外围扩展…………………………………………28
3.3.4 微控制器系统构成的实用考虑-- AT89S52……………………28
3.4 复位监测、看门狗X5045……………………………………………32
3.4.1引脚介绍…………………………………………………………32
3.4.2工作原理…………………………………………………………33
3.4.3 硬件连接………………………………………………………35
3.5 人机通道设计………………………………………………………35
3.5.1 显示……………………………………………………………36
3.5.2 键盘……………………………………………………………37
3.5.3 报警……………………………………………………………38
3.6 串行扩展技术得应用与探讨………………………………………38
3.6.1 串行扩展技术概述……………………………………………38
3.6.2 与SPI总线简介……………………………………………39
3.7 数字语音技术………………………………………………………40
3.7.1 数字语音技术概述……………………………………………40
3.7.2 语音合成与语音合成集成电路………………………………40
3.7.3 ISD系列语音产品简介…………………………………………40
3.7.4 引脚功能………………………………………………………41
3.7.5 ISD1420…………………………………………………………45
4 系统软件设计 ………………………………………………………48
4.1 软件设计概述 ………………………………………………………48
4.2 编程语言的选择与简介……………………………………………48
4.3 软件设计构思及软件结构…………………………………………49
4.4 主要功能的软件实现………………………………………………50
5 抗干扰设计…………………………………………………………53
5.1 硬件抗干扰…………………………………………………………53
5.2 软件抗干扰…………………………………………………………54
6 结论与展望……………………………………………………………57
参考文献……………………………………………………………………58
致谢 ………………………………………………………………………60
附录 ………………………………………………………………………61
1 绪论
1.1概述
在国民经济建设中，施工的机械化程度越来越高，汽车起重机的应用越来越广，起重机的安全行也越来越受到人们的重视。国际劳动部规定：16吨以上的起重机必须安装保护装置。为了安全工作，操作者必须随时了解起吊情况，对于载荷极限固定的起重机，可只对吊车的重量进行估计，但是对于汽车、履带吊、固定回旋吊等臂干、角度可变的起重机，其起吊重量的极限值是变化的，这样就要求在操作过程中，随时估计、查表获知起吊重量。一旦估计不准就容易超载，以致发生事故。同时降低了工作效率。
通过安装起重机专用的安全保护装置，操作者可以从高度紧张的估算中解脱出来，根据装置的指示大胆操作，既消除了隐患，又减轻了操作者的疲劳程度，有利于提高工作效率。起重机力矩限制器，又简称力限器，它是一种重要的起重机超载保护装置，它通过传感器实时检测起重机的几项工作参数，经过计算处理，自动显示拥护关心的几项参数并根据起重机的当前状况进行判断；当起重机接近非安全范围时，系统报警并知道进行安全保护控制，禁止起重机向危险方向动作。实践证明，使用力矩限制器可以有效的预防翻车、超载断臂等恶性事故的发生，充分利用起重机的工作能力，避免误操作对起重机的损坏，减轻劳动者的劳动强度，大大提高了工作效率。
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