潘彩霞 陳燕飛

摘 要：本文介紹了基于微控制器的一種工程機(jī)械操作技能競賽評分裝置的技術(shù)方案、硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。該裝置適用于路面碾壓（直線和弧線）、單軌行駛、倒車入庫三個(gè)工程機(jī)械操作技能競賽項(xiàng)目。該裝置安裝在競賽工程車內(nèi)，包括微控制器、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊，完成了競賽項(xiàng)目數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集，實(shí)現(xiàn)了競賽結(jié)果的電子化、自動(dòng)化、可視化，提升了工程機(jī)械技能競賽打分的公正、客觀、高效性。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械;評分裝置;微控制器

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.011

本文著錄格式：潘彩霞，陳燕飛.基于微控制器的一種工程機(jī)械操作技能競賽評分裝置[J].軟件，2021，42（02）：038-040

A Scoring Device for Operation Skill Competition of Construction Machinery Base on Microcontroller

PAN Caixia， CHEN Yanfei

（Nanjing Communications Institute of Technology， Nanjing? Jiangsu? 211188）

【Abstract】：This paper introduces a scoring device for operation skill competition of construction machinery base on microcontroller， including the design of overall scheme， hardware and software. The device is suitable for three projects of operation skill competition of construction machinery， including the road surface rolling （straight line and ARC） ， going over the monorail and reversing into the garage. The device is installed in the competition project vehicle， including a micro-controller， a power supply module， a data acquisition module， a display module and an abnormal alarm module， it completes the real-time and accurate collection of competition project data， realizes the electronization， automation and visualization of the competition results， and promotes the fair， objective and high efficiency of the construction machinery skill competition scoring.

【Key words】：construction machinery;scoring device;microcontroller

0 引言

壓路機(jī)廣泛用于城市道路施工項(xiàng)目的填方壓實(shí)作業(yè)。壓路機(jī)操作工的操作水平直接影響道路的外觀質(zhì)量和使用舒適度。通過壓路機(jī)司機(jī)技能競賽，積極推動(dòng)我省市政道路質(zhì)量水平。

評分工作是壓路機(jī)司機(jī)技能競賽中重要組成部分，是客觀、公正評價(jià)司機(jī)技能的關(guān)鍵。目前評分工作由裁判員負(fù)責(zé)，一方面由于技能操作考核環(huán)節(jié)持續(xù)時(shí)間可達(dá)十分鐘且在比賽場地中移動(dòng)，裁判員的過程評分難免存在不準(zhǔn)確的問題;另一方面，最后記分需要人工計(jì)算，繁瑣易錯(cuò)。為解決這些問題，實(shí)現(xiàn)考核評分工作的電子化、自動(dòng)化、可視化很有必要。

通過評分系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)司機(jī)操作技能考核過程中評分、記分工作的自動(dòng)進(jìn)行，減小裁判員的工作量，提高評分過程的準(zhǔn)確性、客觀性和實(shí)時(shí)性，促進(jìn)壓路機(jī)司機(jī)職業(yè)技能競賽活動(dòng)的高效進(jìn)行。評分系統(tǒng)也可以用于壓路機(jī)司機(jī)的培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)過程中學(xué)習(xí)效果的動(dòng)態(tài)考核，提高培訓(xùn)的效果。

1 裝置的技術(shù)方案

壓路機(jī)技能操作考核由三個(gè)項(xiàng)目組成，分別為路面碾壓（直線和弧線）、單軌行駛、倒車入庫。三個(gè)項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)行，競賽總流程圖如圖1所示。

裁判員下達(dá)競賽開始指令（計(jì)時(shí)開始），選手駕駛壓路機(jī)由機(jī)庫駛出，從碾壓始端FG進(jìn)入碾壓路面的右側(cè)，沿線路①前進(jìn)，檢測直線碾壓段FI均布的10個(gè)檢測點(diǎn)及弧線碾壓段IL均布的20個(gè)檢測點(diǎn)。出終端KL前進(jìn)入換向區(qū)KLMN，換向倒車進(jìn)入碾壓路面的左側(cè)，沿線路②倒車，檢測弧線碾壓段 KJ均布的20個(gè)檢測點(diǎn)及直線碾壓段JG均布的10個(gè)檢測點(diǎn)，出始端FG。按指定路線倒入機(jī)庫，定點(diǎn)停車。完成路面碾壓及倒車入庫后，選手駕駛壓路機(jī)由機(jī)庫駛出，沿線路③前進(jìn)，通過單軌，前進(jìn)至壓路機(jī)最前端觸及感應(yīng)桿，然后沿線路④倒車，通過單軌，完成過單軌。單軌為一根長6m、寬0.2m、高0.05m的鋼軌。然后，按要求將壓路機(jī)倒入機(jī)庫，定點(diǎn)停車。

直線行駛：直線碾壓區(qū)域兩側(cè)各設(shè)置10個(gè)檢測點(diǎn)，每個(gè)計(jì)1分，該實(shí)現(xiàn)方案是利用第一傳感器：磁性傳感器和磁鐵的位置判定壓路機(jī)是否在既定的軌跡，進(jìn)而判定是否得分，然后根據(jù)顯示器給出實(shí)時(shí)的累計(jì)得分值，直線碾壓區(qū)域正向行駛和倒車共計(jì)20個(gè)檢測點(diǎn)，共計(jì)20分。壓路機(jī)碾壓邊線傳感器示意圖如圖2所示。

弧線行駛：弧線碾壓區(qū)域兩側(cè)各設(shè)置20個(gè)檢測點(diǎn)，每個(gè)計(jì)1分，該實(shí)現(xiàn)方案是利用第二傳感器：磁性傳感器和磁鐵的位置判定壓路機(jī)是否在既定的軌跡，進(jìn)而判定是否得分，然后根據(jù)顯示器給出實(shí)時(shí)的累計(jì)得分值，直線碾壓區(qū)域正向行駛和倒車共計(jì)40個(gè)檢測點(diǎn)，共計(jì)40分。

單軌行駛：選手駕駛壓路機(jī)通過單軌時(shí)，整機(jī)前進(jìn)順利通過單軌得10分，前輪和后輪有任一處著地不得分。該實(shí)現(xiàn)方案是在單軌附近設(shè)置第三傳感器：距離傳感器，司機(jī)按照駕駛路線駕駛壓路機(jī)通過傳感器檢測點(diǎn)時(shí)，距離傳感器檢測到壓路機(jī)位置信息，根據(jù)位置傳感器與壓路機(jī)的位置判斷壓路機(jī)是否在單軌的位置，進(jìn)而判定是否得分，然后根據(jù)顯示器給出實(shí)時(shí)的累計(jì)得分值，正向行駛和倒車共經(jīng)過兩次單軌，共計(jì)20分。

倒車入庫：第一次倒車入庫，完成路面直線、弧線碾壓（包括正向行駛和倒車），按指定路線倒車入庫，居中停正，一次停車完成。第二次倒車入庫，完成過單軌后，按指定路線倒車入庫，居中停正，第二次停車完成。該實(shí)現(xiàn)方案是在機(jī)車區(qū)域和檢測區(qū)域位置，車庫地面設(shè)有第四傳感器：靶盤傳感器，壓路機(jī)后輪固定有與靶心位置對應(yīng)的靶針，靶盤傳感器中不同區(qū)域?qū)?yīng)不同分值。靶盤傳感器檢測區(qū)域如圖3所示。

壓路機(jī)在停車過程中要求盡可能的靠近終止線即前側(cè)庫線，但是不能碰到前側(cè)庫線。該實(shí)現(xiàn)方案是在壓路機(jī)的前端安裝一個(gè)第五傳感器：距離傳感器，通過測量距離傳感器與終止線之間的距離，通過微控制器進(jìn)行計(jì)算，在顯示屏上將分?jǐn)?shù)顯示出來。具體的，通過裝在壓路機(jī)上的距離，檢測出到終點(diǎn)的最近距離X，如果020cm時(shí)，不得分，兩次停車總計(jì)20分。機(jī)庫停車示意圖如圖4所示。

2 裝置的硬件設(shè)計(jì)

控制單元安裝在競賽工程車內(nèi)，包括微控制器、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、異常報(bào)警模塊。電源模塊為微控制器提供電源，傳感器、感應(yīng)桿信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行采集，傳送給微控制器，微控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊輸入的數(shù)據(jù)以及已設(shè)置好的裁判算法規(guī)則計(jì)算競賽結(jié)果，并通過顯示模塊輸出競賽結(jié)果，報(bào)警模塊在采集異?；蛟O(shè)備故障時(shí)發(fā)出警告。硬件組成框圖如圖5所示。

3 裝置的軟件設(shè)計(jì)

在程序運(yùn)行過程之中必須先進(jìn)行初始化操作，包括測量子程序、異常報(bào)警子程序、顯示子程序以及各個(gè)控制端口的初始化操作。

在初始化過后進(jìn)行傳感器的檢測，若采集異常或設(shè)備異常，則調(diào)用報(bào)警子程序。微處理器處理結(jié)果通過顯示子程序在顯示模塊上顯示，并利用無線傳輸模塊發(fā)送至個(gè)人移動(dòng)終端進(jìn)行顯示。主程序流程圖如圖6所示。

4 總結(jié)

本裝置以微控制器為核心，利用電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊，完成了競賽項(xiàng)目數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集，實(shí)現(xiàn)了競賽結(jié)果的電子化、自動(dòng)化、可視化，提升了工程機(jī)械技能競賽打分的公正、客觀、高效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆姝.基于單片機(jī)的超聲波測距儀的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（15）：129.

[2] 劉清平.基于單片機(jī)的超聲波測距儀的設(shè)計(jì)[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（3）：40-43.

[3] 符艷輝，李愛芹.基于單片機(jī)控制的超聲波測距儀的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2008（1）：171-173.

[4] 喬晉興.基于單片機(jī)的特異靶型計(jì)數(shù)方法[J].電子世界，2020

（5）：106.

[5] 王松德，姚麗萍，朱小龍，等.近紅外傳感器在無線遙控計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].光譜學(xué)與光譜分析，2007（9）：1743-1746.

[6] 顧學(xué)群.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2009.