基于51单片机的塔吊监控毕业设计(塔吊状态监控器)

基于基于 5151 单片机的智能塔吊控制器设计单片机的智能塔吊控制器设计 设计人 于鑫设计人 于鑫 摘要摘要 智能塔吊控制器为针对塔吊在工地实际施工中的安全隐患而研制 控制器内部 有单片机最小系统 实时时钟 E2PROM 等集成电路组成 为了提高仪器的抗干扰能力 和可靠性 在控制器内外信号之间采用了全光电隔离措施 控制器外部有压力传感器 霍尔传感器 控制和保护电路组成 控制器主要完成塔吊在施工过程中的高度 幅度 负载重量 力矩实时监测 超限报警和保护等功能 为塔吊的安全施工提供保护措施 可广泛应用于各种塔吊控制场合 关键词关键词 AT89C51 单片机 塔吊控制器 光电隔离 DesignDesign ofof intelligentintelligent towertower cranecrane controllercontroller basedbased onon 5151 MCUMCU Abstract The intelligent tower controller is designed to aim at the safety hidden trouble that the tower crane can be exposed to in construction The inside of the controller is composed by integrate circuits such as SCM Single Chip Micyoco real time clock E2PROM and CMOS chip In order to improve the ability of antiiamming and dependability it adoptes the whole photoelectricity isolation in the signal of inside and outside The outside of the controller is composedby altitude sensor extent sensor weightsensor the control and protection circuits The controller is mainly used to complete the functions such as the watch of the height the extent the weight of the load and the moment Besides it can give an alarm and protect the instrument when the load exceeds the limit The intelligent tower crane controller has many functions and its parameter can be conveniently intercalated So it can be used in many occasio KeywordsKeywords 51 SCM single chip micyoco tower crane controller photoelectricity isolation 目录目录 摘要 2 Abstract 2 第一章 绪论 4 1 1 塔吊监控研究现状 4 1 2 塔吊监控研究的意义 5 第二章 方案设计 6 2 1 整体设计思路 6 2 2 整体设计框图 7 第三章 设计辅助内容 8 3 1 AT89C51 单片机控制芯片 8 3 2 AE2501B 电机驱动芯片 9 3 3 A D 模数转换芯片 10 3 4 运放电路 LM324 11 第四章 硬件设计方案 12 4 1 数码管显示设计 12 4 2 压力传感器电路设计 12 4 3 驱动直流电机电路设计 14 4 4 闪光报警电路设计 15 结论 17 参考文献 19 致 谢 20 附 件一 原理图 21 附 件二 元器件清单 22 附 件三 程序清单 23 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 塔吊监控研究现状塔吊监控研究现状 塔式起重机通常又称为塔吊 是目前在建筑工地上使用得非常普遍的大型垂直吊 装起重运输机械设备 在日常的使用中 如果塔吊司机不知道牵引小车在某一位置时 最大能吊起多重的货物 也不知道正在吊的货物有多重 所以塔吊存在发生塔身翻侧 折断和塔吊吊臂折断等事故的危险 由于塔吊体型庞大 一旦发生事故就必然是大事 故或者是特大事故 不但造成人员的伤亡 往往还伴随着巨大的经济损失 而导致事 故的原因大部分都是因为塔吊在起吊货物时超重 因此 如何知道塔吊当前所起吊货 物的重量和牵引小车在当前位置是否超重至关重要 本文介绍的塔式起重机起重性监 控器就是为解决这个问题而研制 图 1 1 1 塔吊图形 表 1 1 1 工作幅度 塔吊根据吊臂长度的不同有45m 50m和55m等多种规格 而每一种不同吊臂长度 规格的塔吊根据吊钩的设置又有二倍率和四倍率之分 一旦吊臂长度确定 吊钩倍率 确定 则牵引小车在吊臂上每一个位置都对应着一个最大吊重量 也就是说牵引小车 在某一位置上所起吊货物的重量不能超过在同一位置所对应允许的最大吊重量 这种 塔吊吊臂长度 吊钩倍率与允许的最大吊重量三者之间严格的对应关系所形成的曲线 在塔吊术语上就称之为起重性能曲线 因此 塔吊司机必须严格按照起重性能曲线操 作 牵引小车在每一个位置所起吊的货物都不能超过起重性能曲线上所对应允许的最 大吊重量 否则的话发生事故就不可避免了 可见起重性能曲线对塔吊的安全运行是 何等的重要 换言之 本文介绍的塔式起重机起重性监控器是塔吊司机安全操作的保 证 为塔吊带来一种既安全又实用而且也是塔吊必不可少的自动化装备 1 21 2 塔吊监控研究的意义塔吊监控研究的意义 在事故多发的建筑行业 保证施工人员的人身安全 工地的建筑材料 及施工质 量 设备等财产安全是施工单位管理者关心的头等大事 建筑工地属于环境复杂 人 员复杂的区域 考虑到设备及人员的安全 一套有效的现场及远程视频监控系统对于 管理者来说是非常有必要的 通过视频监控系统 管理者可以了解到现场的施工进度 可以远程监控现场的生产操作过程 和现场材料的安全 塔式起重机安全监控设备的 使用 一方面由于准确地记录了其运行情况 为监督部门提供了加大管理力度 严格 执法的依据 进而督促操作和指挥人员提高安全意识减少或杜绝安全事故隐患 另一 方面其塔吊监控器及时报警功能要能及时提醒操作人员预防突发的安全隐患 唯一不 利的是需要增加部分投资 但这与事关人民安全相比是非常值得的 为此 相关专业 部门提出了有关塔吊监控器的事项 第二章第二章 方案设计方案设计 2 12 1 整体设计思路整体设计思路 塔式起重机起重性能监控器的主板主要用于传感器信号的检测 处理 本设计采 用AT89C51作为主板的控制核心 AT89C51是一种低功耗 高性能CMOS 8位单片机 采用了AEMEL公司的高密度 非易失性存储技术制造 它有较小的精简I O端口 体积 很小 此外 AT89C51设计和配置了震荡频率可为0HZ并通过软件设置省电模式 AT89C51在空闲模式下 CPU暂停工作 而RAM 定时 计数器 串行口和外中断系统可 继续工作 掉电模式冻结振荡器并保存RAM数据 停止芯片其它功能直至硬件复位 所以AT89C51非常适用做应用系统的处理器 首先从传感器的形变量所转换的电压入口 由于外在的因素是非电量的变化 所 以通过传感器通过外在压力的变化不失真地转换成相应的电量 并且经过转换的模拟 电压很小 只有几十或者几百mV 要想该电压能够体现出所要表达的物理量 必须经 过运放电路放大 把较小的信号放大得到约0 5V之间的电压 以便符合单片机芯片工 作的正常共工作电压范围 单片机处理的是数字信号 之前还应需把放大的模拟信号 经过A D转换器转换成数字信号 因此主板芯片通过电压的大小可以传感器所感受的 压力大小 在运行情况状态下 如果检测到超重或者计算后的力矩超限 则会提示闪 光报警 但是在实际使用中 为了消除起动等情况下的重量冲击信号 需要提供延时 保护程序 延时时间为10ms为单位 因此可设定的延迟时间为0ms 255ms 当重量或 者力矩超限时间大于本参数值乘以10ms时 才能提示闪光报警 处理过的信号通过单片机要通过数码管显示出来 数码管显示七段数码管连接单 片机的P0口 驱动数码管选择三极管操作简单可行 实际电路也简单 电机的运行通 过驱动芯片进行 有信号发生时 附着在电机上运动的磁钢 每经过霍尔元件 霍尔 元件会相应地输出一个脉冲 通过时间和脉冲的大小 进而可以计算得到塔吊吊物高 度和钢丝绳所运动的距离 通过霍尔提供的脉冲信号通过单片机输出到电机驱动芯片 从而控制电机的运行状况 进一步可以测出吊钩的高度和小车的位移 两个电机所控 制不同对象 一个电机控制小车来回的位移 用来控制吊物与塔吊垂直的距离大小 另外一个电机用来起动吊物 报警电路就是让相关责任人提早发现非正常运行时所出现的问题 便于及时采取 措施面对 消除隐患所带来的事故 然而本设计电机运行的同时 随着重物的加大 当重量值大于重量预警值时 控制器就会驱动发光二极管进行闪光报警 鉴于本设计 是实验操作模型设计 选择闪光报警以显示其功能的可行性 不能应用于实际操作中 不易于被人们察觉 然而在实际建筑工地上 塔吊正常运行工作时 当吊物超过一定 报警预警值 发出相关声光报警 使人们对声光报警产生的信号更为敏感 采取相应 的措施应对 避免事故的发生 2 22 2 整体设计框图整体设计框图 通过整体思路的设计 该设计是以AT89C51单片机芯片为核心主板的设计 外围 扩展电路通过单片机对数字信号的处理实现对应的功能 其中 主要有几个单元模块 组成电机的驱动电路 霍尔传感器电路 数码管显示电路 压力传感器信号放大模拟 转换电路和和闪光报警电路组成 通过他们之间的关联 从而确定出对应的总体设计 框图 简单设计框图2 2 1 运放 数码管显示 压力传感器 驱动芯片 闪光报警 AT89C51 A D 霍尔传感器 电机 驱动芯片电机 图2 2 1 塔吊监控设计框图 第三章第三章 设计辅助内容设计辅助内容 3 13 1 AT89C51AT89C51 单片机控制芯片单片机控制芯片 AT89C51 图三 L公司生产的低电压 高性能CMOS8位单片机 片内含有4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器和128 bytes 的随机存取数据存储器 器件采 用ATMEL公司的高密度 非易失性存储技术生产 兼容标准MCS 51指令系统 片内置 通用8位中央处理器 CPU 和Flash存储单元 功能强大AT89C51可为你提供许多高性 价比的应用场合 可灵活应用于各种控制领域 主要性能参数 与MCS 51产品指令完全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作 三级加密程序存储器 128 8字节内部RAM 32个可编 程I O口线 2个16位定时 计数器 6个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和 掉电模式 功能特性概述 AT89C51提供以下标准功能 4k字节Flash闪存存储器 128字节 内部RAM 32个I O口线 两个16位定时 计数器 一个5向量两级中断结构 一个全双 工串口通信 片内振荡器及时钟电路 同时 AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作 并 支持两种软件可选的节电工作模式 空闲方式停止CPU的工作 但允许RAM 定时 计 数器 串行通讯口及中断系统继续工作 掉电方式保护RAM中的内容 但晶振停止工 作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位 EA VPP 31 XTAL1 19 XTAL2 18 R S T 9 P3 7 R D 17 P3 6 W R 16 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 AD0 P0 0 39 AD1 P0 1 38 AD2 P0 2 37 AD3 P0 3 36 AD4 P0 4 35 AD5 P0 5 34 AD6 P0 6 33 AD7 P0 7 32 A8 P2 0 21 A9 P2 1 22 A10 P2 2 23 A11 P2 3 24 A12 P2 4 25 A13 P2 5 26 A14 P2 6 27 A15 P2 7 28 PS EN 29 ALE PR OG 30 TXD P3 1 11 R XD P3 0 10 GND 20 VC C 40 U1 AT89C 51 图3 1 1 AT89C51引脚图 3 23 2 AE2501BAE2501B 电机驱动芯片电机驱动芯片 AE2501B 为集控制与电机驱动一体的两功能功功率放大驱动器 将分立元件 集成在单片 IC 之中 使外围器件成本降低 整机可靠性提高 该电路的两个输入 端口与 TTL CMOS 电平兼容 具有良好的抗干扰性 两个输出端可直接驱动直流 电机正反转运动 具有较大的电流驱动能力 每通道可通过 500mA 的持续电流 峰值电流可达到 1 1A 同时具有较低的输出饱和压降 内设抗浪涌保护电路适用 于感性负载 使之在驱动继电器 直流电机 步进电机或开关功率管时安全可靠 因此被广泛用于玩具汽车电机驱动 步进电机驱动和开关功率管等电路上 其特点 低静态电流 宽的电源电源范围 3 9V 集控制与驱动一体 峰值电 流 1 1A 持续工作电流 500mA 内置反响续流二极管 始于感性负载 与标准 TTL CMOS 输出电平兼容 方便接口 让输入同为低时 马达停止 电路处于低 功耗待机状态 图 3 2 1 AT2501B 管脚图 表 3 2 1 功能描述 序号符号功能 1INA电机正转输入 2VCC电源电压 3VOB电机反转输出 4GND地 5GND地 6VOA电机正转输出 7VCC电源电源 8INB电机反转输入 逻辑功能如表 3 1 2 表 3 1 2 逻辑功能表 INAINBVOAVOB 直流电机 HLHL 正转 LHLH 反转 LLOPENOPEN 停止 HHXXX 3 33 3 A DA D 模数转换芯片模数转换芯片 ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率 双通道A D转换芯片 由 于它体积小 兼容性强 性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎 其目前已经有很 高的分辨率 学习并使用ADC0832可是使我们了解A D转换器的原理 有助于我们单片 机技术水平的提高 其特点 8位分辨率 双通道A D转换 输入输出电平与TTL CMOS相兼容 5V电源 提供供电输入电压在0 5V之间 工作频率为250KHZ 转换时间为32us 一般功耗仅为 15mW 管脚顶视图图3 3 1 CS 1 CH0 2 CH1 3 GND 4 DI 5 DO 6 CLK 7 VCC 8 图 3 3 1 ADC0832 管脚顶视图 芯片接口说明 CS 片选使能 低电平使能 CLK 芯片时钟输入 GND 芯片参考 0 电位 地 Vcc REF 电源输入及参考电压 输入 复用 D1 数据信号输入 选择通道控制 D0 数据信号输出 转换 数据输出 CH0 模拟输入通道 0 或作为 IN 使用 CH1 模拟输入通道 1 或作 为 IN 使用 ADC0832 与单片机的接口电路如图 3 3 2 P3 5 P3 4 P3 3 M C S 51 C S 1 C H0 2 C H1 3 GND 4 DI 5 DO 6 C LK 7 VC C 8 ADC 0832 VC C 10K R W R 1 10K R W R 1 VC C VC C GND GND 图 3 3 2 接口图 正常情况下ADC0832与单片机接口应为4条数据线 分别是CS CLK D0 D1 但 由于D0端与D1端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的 所以电路设计时 可以将D0和D1并联在一根数据上使用 当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平 此时芯片禁用 D0 D1的电平可任意 当要进行A D转换时 须先将CS使能端置于低电 平并且保持低电平直到转换完全结束 此时芯片开始转换工作 同时由处理器向芯片 使能端CLK输入时钟脉冲 D0 D1端则使用D1端输入通道功能选择的数据信号 在第1 个脉冲的下沉之前D1端必须是高电平 表示启始信号 在第2 3个脉冲下沉之前D1端 应输入2位数据用于选择通道功能 3 43 4 运放电路运放电路LM324LM324 LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器 与单元电源应用 场合的标准运算放大器相比 它们有一些显著特点 该运算放大器可以工作的低到 3 0伏或者高达32伏的电源下 静态电流大致为MC1471的静态电流的五分之一 共模 输入范围包括负电源 因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性 输 出电压范围也包含负电源电压 其特点如下 1 短路保护输出 2 真差动输入及 3 低输入偏置电流 最大为 100纳安 4 单电源工作 3 0伏到32伏 5 每一封装四个放大器 6 内部补偿 7 共 模范围扩展到负电源 8 行业标准引脚输出 9 在输入端的静电嵌位增加可靠性而不 影响器件的工作 第四章第四章 硬件设计方案硬件设计方案 4 14 1 数码管显示设计数码管显示设计 在设计该课题时 首先想到的是通过课题的设计能够显示出吊物的高度和吊物的 重量 从而有效的设计可以从数码管上显示出塔吊所运行的状况 在应用数码管进行 显示时 首先需要考虑的问题是驱动电流 与发光二极管相同 数码管的发光段也需 要串联限流电阻 以共阳极为例 串联的限流电阻阻值越大 电流越小 亮度越低 电阻值越小 电流越大 亮度越高 在使用限流电阻时需要在每一段线上都串联限流 电阻 而不要在公共端上串联电阻 如果在公共端上串联一个限流电阻 则在显示不 同数字时 将会造成数码管的亮度不同 用三极管控制共阳极数码管是利用三极管的 开关特性 比如用pnp三极管的话 集电极接地 然后通过基极控制三极管的通断 当通过单片机给基极一个低电平时 发射极导通 集电极与发射极也之间也导通了 一般都是用三极管控制数码管的位选引脚 简单地说就集电极和发射极相当于一个开 关 基极是控制端 基极给高电平是 开关是断开基极给低电平时 开关合上 设计 图如图4 1 1所示 680R 2 680 R 3 680 R 4 680 R 5 680 R 6 680 R 7 680 R 8 680 R 9 1K R 10 1K R 11 K 1 f 2 g 3 e 4 d 5 K 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS1 K 1 f 2 g 3 e 4 d 5 K 6 c 8 DP 7 b 9 a 10 DS2 Q1 8550 a b c d e f g dp a b c d e f g dp a b c d e f g dp Q2 8550 5V 5V 图 4 1 1 数码管显示电路 4 24 2 压力传感器电路设计压力传感器电路设计 由于力的大小无法直接读出观测到 需要通过一定的转换条件可以显示出要测得 数据大小 通过压力传感器形变量的改变 通过电压的输出可以有效地转换所得力的 大小 压力传感器是将输入的机械应变 转换为变化的变换元件 电阻变换器的输 入应变 L L 即材料的长度相对变化量 它是一个无量纲的相对值 通常 10 6 为一个微应变 电阻变 换器的输出量为电阻值的相对变化量 R R 电阻变换器有金属电阻变换器和半 导体电阻变换器两种类型 根据半导体材料的压阻效应 且 E 其中 是应力 F S 是压阻系数 40 80 10 11m2 N E是弹性变量 E 1 67 1011N m2 所以电阻的相对变化为 R R E 要测量其他物理量 如压 力 力 加速等 就要先将应变片贴在相应的弹性元件上 这些物理量被转换为弹性 元件的应变 再经应变片将应变转换为电阻输出量 压阻式传感器的满量程输出信号为70 350mV不等 其输出阻抗很高 这就要求放 大电路也有很高的输入阻抗 不从传感器输出端吸收电流 以免破坏传感器的工作状 态 这里介绍的是有芯片LM324组成的运放电路 LM324系列器件为价格便宜的带有真 差动输入的四运算放大器 与单电源应用场合的标准运算放大器相比 它们有一些显 著优点 该四放大器可以工作在低到3 0伏或者高到32伏的电源下 静态电流为 MC1741的静态电流的五分之一 共模输入范围包括负电源 因而消除了在许多应用场 合中采用外部偏置元件的必要性其工作特点1 短路保护输出 2 真差动输入级 3 可单 电源工作 3V 32V 4 低偏置电流 最大100nA 5 每封装含四个运算放大器 6 具有 内部补偿的功能 7 共模范围扩展到负电源 8 行业标准的引脚排列9 输入端具有静 电保护功能 经过 LM324 放大的约 0 5V 之间的电压信号经常 adc0832 的处理 把模拟信号转换为 数字信号供单片机软件处理操作 作为单通道模拟信号输入时 ADC0832 的输入电压是 0 5V 且 8 位分辨率时的电压精度为 19 53mV 如果作为由 IN 与 IN 输入的输入时 可是 将电压值设定在某一个较大范围之内 从而提高转换的宽度 但值得注意的是 在进行 IN 与 IN 的输入时 如果 IN 的电压大于 IN 的电压则转换后的数据结果始终为 00H 通 过前一级输出的电压信号 通过 ADC0832 转换成数字量 并且转换时间为 32uS 所以 A D 转换频率可以很快 数据的读取以程序子程序的调用的形式出现 方便了程序的移植 经过单片机软件程序的设计 把数据存储下来 为塔吊高度显示提供必要的数据 其设计 图如图 4 2 1 所示 RdRa RcRb R110 CS 1 CH0 2 CH1 3 GND 4 DI 5 DO 6 CLK 7 VCC 8 U3 ADC0832 680 R16 680 R17 20K R18 5V 5V 2 3 1 1 411 U8 LM 324 5V 图 4 2 1 压力传感器电路 4 34 3 驱动直流电机电路设计驱动直流电机电路设计 电机驱动电路首先要从编码器着手 本设计采用对方向盘旋转角度的测量选用电 编码器作为传感器 其输出电路选用集电极开路型 输出分辨率选用360个脉冲 圈 考虑到电机转动是双向的 既可顺时针旋转 也可逆时针旋转 需要对编码器的输出 信号鉴相后才能计数 常用的光电编码器有3相输出 A相 B相和Z相 AB两相一圈输 出N的脉冲 z相一圈输出一个脉冲 AB两相相位差90 A超前则正转 B超前则反转 鉴相电路用来分辨A相超前还是B相超前 即实现判断当前编码器的旋转方向 我使用 的方案是参考网络上的经典电路 74LS00 与非门 74LS86 异或门 74LS379 D触发 器搭出来的电路 当编码器顺时针旋转时 A相信号在相位上超前B 1 4周期 经过D触发器后 Q1为 高电平 Q2为低电平 C1保持低电平 相反之 当逆时针方向旋转时 C1将保持低电 平 C2形成的计数脉冲可作为双向计数器 端的输入信号 从而完成对编码器输 出脉冲的计数 实际应用中可根据编码器每圈输出脉冲数来增减可逆计数的个数 如 编码器分度为1024脉冲 转 另外 利用A B信号相位相差90度的特点在计数电路的 前端增加倍频电路 可以提高编码器的测量精度 经过单片机的软件控制 经过单片机芯片输出不同的高低电压信号来驱动从而确 定电机的运行状况 通过DJ1 和DJ1 电平高低情况来进行控制电机 下面介绍一下有 关电机驱动芯片AE2501B管脚功能的介绍 其中1脚控制电机正转输入信号 8脚控制 电机反转输入信号 3脚控制电机反转输出 6脚控制电机正转输出 4和5脚接地端 2和7脚接电源端 逻辑功能如下 1 当1脚 INA 为高电平 8脚 INB 为低电平时 电机正转 2 当1脚 INA 为低电平 8脚 INB 为高电平时 电机反转 3 当1脚 INA 为低电平 8脚 INB 为低电平时 电机停止 4 禁止是1和8脚同为高电 平 通过输入高低电平的不同 从而有效地控制电机的正反转 达到所预期的效果 其设计总结电路图如图4 3 1所示 1 2 P1 bianmaqi CLR 1 CLK 9 1D 4 1Q 2 1Q 3 2D 5 2Q 7 2Q 6 3D 12 3Q 10 3Q 11 4D 13 4Q 15 4Q 14 U6 SN74LS175 1 2 3 U7A 74LS00 4 5 6 U7B 74LS00 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U9 74LS193 CLR 14 UP 5 DWN 4 LD 11 CO 12 BO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 U10 74LS193 5V D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1 2 2 3 3 4 4 8 8 7 7 6 6 5 5 U5 AE2501b M G2 M OTOR AC 5V 30K R 23 30K R 22 47uF C 7 0 01uF C 6 DJ1 DJ1 图 4 3 1 电机驱动电路 4 44 4 闪光报警电路设计闪光报警电路设计 闪光报警是最简单 也是最常用的一种报警方式 单片机应用系统中的闪光报警 就是在控制指示灯的程序中加入定时程序 按一定的时间间隔来交替点亮与熄灭指示 灯 闪光报警在硬件连接上非常简单 通常可利用AT89C5 1的I 0口直接驱动发光二 极管实现 如图1所示 该电路中发光二极管一般反向连接 其正端接 5V 负端通过 限流电阻与YO口线相连 限流电阻阻值的选择要同时考虑发光二极管的驱动电流及 I O口线的负载能力 一般可选择330n或360n 若使某发光二极管点亮 则只需向相 应的输出口输出低电平 设计电路如图4 4 1所示 R 1 D1 P1 0 P1 1 U1 AT89C 51 5V 图4 4 1 闪光报警电路 若 P1 0 控制塔吊系统吊钩重量的超载报警 结论结论 先说明程序设计 然后再总结一下设计心得 塔吊监控的设计是否成功 关键贯彻两个方面 软件和硬件的设计 软件是执行 硬件的驱动着 某些功能的实现 通过硬件的观测来达到某种目的 而软件的设计也 相当重要 不仅要考虑的元件的某些参数 还要考虑到其之间的转换顺序不可混乱 电路图绘制完成后 下一步就要设计软件的程序内容 而我们学过的编程主要包 括单片机汇编语言和C语言的编程 单片机虽然上过两个学期 可对其学得不是很深 只是表面的了解 看懂某些简单的程序 而如果让自己用单片机设计实现某种功能 恐怕是力不能及 只能勉强应付一下简单的小程序 然而对于设计本课题的塔吊监控 来说的确是一件很难办到的事情 所以 再三决定 选择用C语言来进行编程该电路 的软件设计 C语言相对单片机汇编语言来说会好的很多 简单明了 况且对C语言的 了解或许应该比单片机更为深刻 所以决定用C语言来编写程序完成软件操作 刚开始 可以说没有头绪 于是去图书馆找资料 经过自己的查找也未曾查到有 关塔吊监控的软件设计资料 后来经过仔细查看电路图 决定分单元设计每一个模块 比如说测物重量模块通过压力传感器的大小转换显示出塔吊的吊物重量 通过程序的 时间把这一量的转换单元模块做出来 然后逐一设计编码器脉冲输出计数软件设计 逐一把报警电路 塔吊小车位移等软件的程序分单元模块组合起来 然后通过程序的 调用 按顺序输出各个量的信号转换 最后简单的程序设计算是给做出来了 但是可 惜的是硬件的设计没有完成 无法得到更加完美的理想结果 不过程序设计完全是按 照电路原理图的设计而设计 或许是对的 软件的设计完成并非完全是自己的能力所能达到的 而是通过查找网络上的一些 资源 同学的帮忙 才使得电路的设计完成 在此感谢他们 不过怎么说 软件的两 周设计 的确有所收获 其一 对C语言编程的知识有了更深的一点了解 其二 知 道C语言的程序如何实现控制硬件的操作 随着毕业日子的到来 毕业设计也接近了尾声 经过八周的奋战我的毕业设计终 于完成了 在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结 无论是软件设计还是硬件 都是一次难得的挑战 但是通过这次做毕业设计发现自己 的看法有点太片面 毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验 而且也是对自己能 力的一种提高 通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺 自己要学习 的东西还太多 以前老是觉得自己学得还可以 懂得很多 有点眼高手低 通过这次 毕业设计 我才明白学习是一个长期积累的过程 在以后的工作 生活中都应该不断 的学习 努力提高自己知识和综合素质 就拿本次设计的内容来说 塔吊监控的设计主要是从社会实践角度设计的 便于 监控塔吊工作的状态情况 实施安全操作 在设计塔吊监控时 不仅要了解塔吊工作 的原理 按照其工作状态时各种参数设计 还有其工作时的工作幅度 负荷百分比 外围环境的影响等等因素 无论每一个模块设计 对我们来说都要花相当一段时间了 解 然后再综合起来 实现所需的功能 设计过程中花了很长时间在网络上查找相关 资料 不仅要了解而且还会用 彻底的搞明白每一点 这样才能更好的设计出塔吊监 控器 不过在设计过程中可以发现的是自己知识的不足 许多基本的知识都已忘记 另 外相当熟悉的知识也得不到有效利用 有点眼高手低的感觉 还要翻查课本 不能得 到灵活掌握运用 可见自己对知识的学习的掌握还不够好 理应多在实践过程中发现 自己的不足 对于以后自己工作时更要努力学习 只有在实践操作中 才能更好的了 解自身的不足 激发自己学习的潜力 还有一点就是在这次毕业设计中锻炼了我们的 团队合作精神 三个班的同学共同努力 查阅相关的资料 之间互相帮助 有什么不 懂的大家在一起商量 听听不同的看法对我们更好的理解知识 所以在这里非常感谢 帮助我的同学 我的心得也就这么多 总之 不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多 真 是万事开头难 不知道如何入手 最后终于做完了有种如释重负的感觉 此外 还得 出一个结论 知识必须通过应用才能实现其价值 有些东西以为学会了 但真正到用 的时候才发现是两回事 所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了 毕业设 计虽然是对大学知识的一个总结 也可以作为今后实践工作的一个起点 我们还应在 社会中学到跟多的应用知识 在实践操作中把理论的知识升华 通过实践才能更好地 发现不足 找到理论和实践操作的差别 参考文献参考文献 1 张化利 微控制器和大容量闪存在塔吊监控器中的应用 M 科技情报开发与经济 2004 8 2 马家辰 孙玉德 MCS 51 单片机原理及接口技术 M 哈尔滨工业大学出版社 1998 9 3 25 3 徐志良 单片机原理与控制技术 M 北京 机械工业出版社 2001 4 王晓明 单片机的单片控制 M 北京 北京航空大学出版社 2002 致致 谢谢 大学三年学习时光已经接近尾声 在此我想对我的母校 我的父母 亲人们 我的老师和同学 们表达我由衷的致意 感谢我的家人对我在大学三年来深造的默默支持 感谢我的母校浙江机电给 了我学三年深造的机会 让我能继续学习和提高自己 感谢三年来老师和同学们的关系和鼓励 感 谢工行提供的助学贷款服务项目 所有的这一切让我充满了感动 感谢你们对我的关心与帮助 这篇塔吊监控课题的设计得到许多老师和同学们的关注 让我更好地完成此次甚至是大学的最 后一次有意义的设计 让我学会了很多 从选题到查阅资料 课题原理的确定 期中元件的代换 后期的选型调整等各个环节你们都给予了悉心的指导 这两个月来 两位指导老师都给提供了明确 的思路 设计方法 技术讲解等等 图书馆的老师提供了各个参考资料提供给我做毕业设计作参考 同学的讲解指导让给我对这次设计更有信心 总之一切的一切 大的方面感谢学校提供了我学习的 一切基本设施 感谢老师给予的知识讲解 感谢同学们的热情帮助等等的一切 你们都给予了很大 的帮助 在此 我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢 谨以此文献给他们 附附 件一件一 原理图原理图 EA VPP 31 XTAL1 19 XTAL2 18 RST 9 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 AD0 P0 0 39 AD1 P0 1 38 AD2 P0 2 37 AD3 P0 3 36 AD4 P0 4 35 AD5 P0 5 34 AD6 P0 6 33 AD7 P0 7 32 A8 P2 0 21 A9 P2 1 22 A10 P2 2 23 A11 P2 3 24 A12 P2 4 25 A13 P2 5 26 A14 P2 6 27 A15 P2 7 28 PSEN 29 ALE PROG 30 TXD P3 1 11 RXD P3 0 10 GND 20 VCC 40 U1 AT89C51 10k R1 10uF C1 5V 12 Y1 12M 30pF C2 5V 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10kR7 10kR8 10kR9 100KR31S4XZSJ 附附 件二件二 元器件清单元器件清单 表四 名称位置规格数量备注 U1AT89C511 U3ADC08321 U4 U5 AE2501B2 U674LS1751 U774LS001 U8LM3241 芯片 U9 U10 74LS1932 数码管DS1 DS2 2 开关 S1 S44 马达MG1 MG2 2 晶振 Y112MHZ1 三极管Q1 Q2 85502 发光二极 管 D11 压力传感 器 R110 SMOWO压力变送 RW ST01型测力 1 编码器 P1 欧姆龙E6B2 CWZ6C 600 1 电阻R1 R9 R1 8 10K10 R10 R111K21 4W R16 R176802 R20 R2330K4 R28 R31100K4 R193301 电容 C110uF1 C2 C3 30uF2 C4 C7 47uF2 电解电容 C5 C6 0 01uF2 瓷片电容 附附 件三件三 程序程序清单清单 include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int 接口定义 sbit Menu P2 5 菜单选择 sbit TZDJ P2 4 停止电机 sbit ZFZ P2 3 正反转选择 sbit DJXZ P2 2 电机选择 sbit L