摘 要：本項(xiàng)目基于C8051f020單片機(jī)，通過(guò)接收超聲波傳感器感應(yīng)艦艇、旋梯到碼頭的距離變化的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了一套單片機(jī)利用智能感應(yīng)算法處理數(shù)據(jù)，控制旋梯收放的智能控制系統(tǒng)。通過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)具備船到岸測(cè)距、智能收放旋梯、工作模式控制、自動(dòng)報(bào)警、液晶顯示等五大功能。該系統(tǒng)方法可靠、結(jié)構(gòu)合理、感應(yīng)靈敏度高，且設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警準(zhǔn)確、及時(shí)。在海警艦艇、公務(wù)用船及其它民用船只上有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能旋梯；智能感應(yīng)；智能控制

1 智能感應(yīng)算法

應(yīng)用于本項(xiàng)目的智能感應(yīng)算法，首先需要對(duì)旋梯的實(shí)際放置位置進(jìn)行力學(xué)分析，得到旋梯的受力情況和電機(jī)牽引力作用函數(shù)，再通過(guò)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，擬合收放時(shí)旋梯到岸的距離與牽引力作用時(shí)間的關(guān)系函數(shù)，最后再擬合牽引力作用時(shí)間與旋梯角度的關(guān)系函數(shù)。

1.1 電機(jī)功率（牽引力）作用時(shí)間與角度關(guān)系

1.3 感應(yīng)算法

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)控制模塊

本系統(tǒng)采用C8051F020單片機(jī)，該單片機(jī)以其低功耗和高效能著稱(chēng)。單片機(jī)模塊主要負(fù)責(zé)信號(hào)的接受、處理、分析，接受由超聲波模塊回傳的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算旋梯離岸的距離和船離岸的距離，接受工作模式、狀態(tài)的信號(hào)，并處理在各個(gè)模式和狀態(tài)下，通過(guò)PMW控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制旋梯的收放。

系統(tǒng)以單片機(jī)p0.0 p0.1為觸發(fā)10us的高電平信號(hào)輸出，p2.0 p2.1為超聲波回響信號(hào)輸入，p3.0口為聲光報(bào)警信號(hào)輸出，p2.4 p2.5，p2.6 p2.7為電機(jī)控制輸出，p0.2 p0.3為工作模式選擇輸入。

2.2 超聲波測(cè)距模塊

傳感器采用I/O口TRIG觸發(fā)測(cè)距給最少10us的高電平信號(hào)，模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40kHz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回，有信號(hào)返回通過(guò)I/O口ECHO輸出高電平持續(xù)時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回時(shí)間。

2.3 聲光報(bào)警模塊

當(dāng)船到岸的距離超過(guò)靠岸的安全距離時(shí)，單片機(jī)處理超聲波模塊反饋的距離后，在p3.0口輸出高電平，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，并且系統(tǒng)自動(dòng)將工作模式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式。

2.4 旋梯手動(dòng)/自動(dòng)控制模塊

旋梯手動(dòng)/自動(dòng)控制模塊解決了人工智能控制中最關(guān)鍵的問(wèn)題，即人工模式和智能模式如何在硬件電路的實(shí)現(xiàn)。在軟件設(shè)計(jì)中只需用設(shè)置一個(gè)變量的變換就可以實(shí)現(xiàn)，模式的切換。而硬件電路則需要保證在一個(gè)模式下另一個(gè)模式的變換不會(huì)影響這個(gè)模式的正常工作。當(dāng)用戶(hù)選擇手動(dòng)模式時(shí)，p2.4 p2.5輸出低電平，將自動(dòng)模式鎖住，模塊只能通過(guò)開(kāi)關(guān)S1、S2來(lái)控制旋梯的收放。用戶(hù)選擇自動(dòng)模式時(shí)，開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)，將手動(dòng)模式鎖住，模塊只能通過(guò)控制p2.4 p2.5輸出高低電平來(lái)控制旋梯的收放。旋梯手動(dòng)/自動(dòng)控制模塊在硬件上保證了兩種模式的獨(dú)立性，更好地實(shí)現(xiàn)旋梯的智能收放。模塊中接口K1、K2連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

參考文獻(xiàn)

[1]林軍，陳翰林.數(shù)學(xué)建模教程[M].科學(xué)出版社.

[2]張賢明.MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用案例[M].東南大學(xué)出版社.

[3]劉大海，李寧，晁陽(yáng).SPSS15.0統(tǒng)計(jì)分析從入門(mén)到精通[M].清華大學(xué)出版社.

[4]張培仁，孫立.基于C語(yǔ)言C8051F系列微控制器原理與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.

[5]謝維成.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社.

作者簡(jiǎn)介：陳巍?。?990-），男，浙江省溫州人，工作單位：公安海警學(xué)院，職務(wù)：學(xué)員，研究方向：計(jì)算機(jī)。

指導(dǎo)老師：梁春美。