羅 野

常熟理工學(xué)院電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江蘇常熟 215500

0 引言

橋式起重機(jī)運(yùn)行的安全問(wèn)題是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，當(dāng)橋式起重機(jī)的操作人員誤操作時(shí)，后果不堪設(shè)想。所以有必要設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控裝置，當(dāng)橋式起重機(jī)將要發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，地面操作人員可及時(shí)阻止它運(yùn)行，有效避免安全事故的發(fā)生。

1 總體設(shè)計(jì)

采用單片機(jī)和中功率無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)企業(yè)橋式起重機(jī)安全運(yùn)行監(jiān)控裝置

橋式起重機(jī)的正常操作規(guī)程不變，當(dāng)起重機(jī)司機(jī)操作失誤，即將釀成安全事故時(shí)，由地面監(jiān)控人員操作安全監(jiān)控器實(shí)施緊急剎車。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

首先由地面的單片機(jī)通過(guò)對(duì)講機(jī)mic向起重機(jī)發(fā)出驗(yàn)證信號(hào)，起重機(jī)通過(guò)對(duì)講機(jī)的ear接受信號(hào)，若裝置無(wú)故障，則起重機(jī)的mic發(fā)出信號(hào)，地面的ear接收，綠燈亮，表示監(jiān)控系統(tǒng)可以正常操作；若裝置有故障，則起重機(jī)的mic不發(fā)出信號(hào)，地面就顯示紅燈，表示系統(tǒng)不可操作，需維修。

驗(yàn)證系統(tǒng)正常后，監(jiān)控系統(tǒng)可以工作。當(dāng)需要緊急剎車時(shí)，地面的mic再發(fā)出信號(hào)，起重機(jī)的ear接收信號(hào)，使起重機(jī)立刻停止運(yùn)行。

2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

2.1 主機(jī)的選型

8751單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在MCS-48系列的基礎(chǔ)上，采用HMOS技術(shù)研制出的新型8位高檔產(chǎn)品，其具有高性能、高集成化、高抗干擾、高可靠性且價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)小而全，完整而獨(dú)立的高性能控制器，因此本次設(shè)計(jì)選用8751型單片機(jī)。

2.2 系統(tǒng)發(fā)射、接收電路的設(shè)計(jì)

2.2.1 DTMF編/解碼技術(shù)原理

DTMF的意思就是“雙音多頻”。DTMF信令具有的傳遞速度快，而且在通信網(wǎng)中應(yīng)用也極為普通。一些系統(tǒng)中常常需要同時(shí)接和發(fā)送DTMF信號(hào)，發(fā)送和接收均伴隨著編碼和解碼過(guò)程。電話機(jī)有兩種撥好方式，即脈沖撥號(hào)方式和雙音多頻撥號(hào)方式。

2.2.2 由DTMF構(gòu)成的遙控發(fā)射電路

由MT5087發(fā)送器組成的遙控發(fā)射電路，如圖2遙控發(fā)射電路CD22100相當(dāng)于電話機(jī)的按鍵，用于產(chǎn)生16個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，它由4線至16線譯碼器，16個(gè)控制存儲(chǔ)器和排列成4行*4列的交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)矩陣組成，A、B、C、D為地址輸入選擇端，以選擇不同的交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)。CD22100交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)尋址。在實(shí)際應(yīng)用中，控制盒和數(shù)據(jù)選擇器用來(lái)選擇不同的遙控指令。

當(dāng)需要傳送信號(hào)時(shí)，通過(guò)按鍵操作，信號(hào)經(jīng)過(guò)CD22100的地址產(chǎn)生16個(gè)DTMF編碼信號(hào)，再由MT5087按照編碼原理進(jìn)行編碼，最后產(chǎn)生雙音多頻信號(hào)，通過(guò)發(fā)射裝置發(fā)送出去。

圖2 遙控發(fā)射電路

2.2.3 由DTMF構(gòu)成的遙控接收電路

由于DTMF電路只能輸出4位二進(jìn)制碼即16個(gè)開(kāi)關(guān)量，經(jīng)過(guò)MT5087后變成雙音多頻信號(hào)，可直接將它應(yīng)用與遙控系統(tǒng)中。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試出了一個(gè)較實(shí)用的DTMF接收擴(kuò)展電路。為符合本次設(shè)計(jì)中“一一對(duì)應(yīng)”的發(fā)射和接受的要求，故由DTMF構(gòu)成的遙控接收電路的示意圖應(yīng)如圖3所示。

圖3 遙控接收電路

DTMF指令碼的形成完成由發(fā)射端的單片機(jī)8751根據(jù)按鍵，既試驗(yàn)按鍵和動(dòng)作按鍵決定，然后DTMF碼通過(guò)MT8870，由MT8870按照DTMF的解碼原理進(jìn)行解碼，判定是什么按鍵信息，解碼后的信號(hào)再次輸入到8751單片機(jī)識(shí)別，是試驗(yàn)按鍵信號(hào)就發(fā)回復(fù)信號(hào)，是動(dòng)作按鍵信號(hào)就執(zhí)行動(dòng)作。

2.2.4 輸出控制電路的設(shè)計(jì)

輸出控制電路是由BTA16型雙向晶閘管和MOC3041型光電耦合器共同組成的交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)電路。

3 單片機(jī)與外圍電路的連接

單片機(jī)與外圍電路的連接部分主要有按鍵、LED顯示、信號(hào)輸入、輸出部分組成。

8751單片機(jī)就可讀取鍵碼并根據(jù)代碼執(zhí)行相應(yīng)的程序模塊。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，通過(guò)無(wú)線通信由地面遙控器對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行安全監(jiān)控。本裝置以8751單片機(jī)為主機(jī)，DTMF編/解碼芯片為主要器件組成了一套具有編/解碼可靠性高、傳輸誤碼率低、抗干擾性強(qiáng)、抗灰塵、抗老化的控制系統(tǒng)，且價(jià)格低廉、操作方便。為橋式起重機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障。

[1]王義方，周偉航主編.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]何立民主編.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)——系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社.

[3]石東海主編.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門到精通[M].西安電子科技大學(xué)出版社.