起重机超载限制器

起重机超载限制器论文第1页共29页摘要本文主要说明起重机超载限制器的设计和实现，阐述了当今比较实用、性价比较高的单片机在工矿企业、施工现场的一个应用。本文将整个系统的设计开发过程整理成档展现给读者。它从前言、问题提出、需求分析、可行性研究、概要设计、详细设计逐层深入地把系统进行了分析研究，很好的介绍了如何运用单片机技术开发此系统的全过程。相信通过本文的介绍，您将对此系统有一个清晰的认识，也将为所有感兴趣于此类技术的读者给以帮助。AbstractInthisarticle,thedesignandtherealizationofcraneoverloadkillerismainlyexplained.TheapplicationofSCMissetforth.Thisarticlereorganizestheoverallsystemdesignperformancehistorythefilestounfoldforthereader.Itfromtheforeword,thequestionproposed,thedemandanalysis,thefeasibilitystudy,theoutlinedesign,thedetaileddesignthoroughlyhavecarriedonbythelevelthesystemtheanalysisresearch,howgoodhastheveryintroductionutilizedmonolithicintegratedcircuittechnologydevelopmentthissystemtheentireprocess.Throughthisarticleintroduction,youwillhaveaclearcognitionofthissystem.Itmaygivehelptothereaderswhichhaveinterestinthetechnology.起重机超载限制器论文第2页共29页目录前言……………………………………………………………………5第一章需求分析…………………………………………………61．1问题的提出…………………………………………………………61.2任务概述……………………………………………………………6第二章总体方案……………………………………………………72．1硬件设计……………………………………………………………72.2程序设计……………………………………………………………72.2.1初始化程序………………………………………………………72.2.2数据采集子程序…………………………………………………82.2.3自重值显示程序…………………………………………………112.2.4采集毛重程序……………………………………………………132.2.5判断是否预警或报警程序………………………………………142.2.6显示子程序………………………………………………………162.2.7超载计数单元值显示程序STEP…………………………………162.2.8中断服务子程序INT0……………………………………………182.2.9中断服务子程序INT1……………………………………………192.2.10延时子程序DS1、DS2、DS3……………………………………21第三章系统软件及流程图………………………………223.1系统流程图…………………………………………………………223.2系统软件……………………………………………………………22第四章结束语………………………………………………29附录…………………………………………………………30参考资料……………………………………………………31起重机超载限制器论文第3页共29页前言单片机是一门应用性很强的专业课，其理论与实践技能是从事机电类专业技术工作的人员不可缺少的，理论与实践的密切结合，是学好单片机的重要特点。虽然现在又涌现出很多其他类似的技术，如PLC，但是单片机由于性价比高，仍然深受广大用户的喜爱。它的应用很多，深入到我们生活的方方面面，如洗衣机、冰箱……如今的单片机的发展是很快的，有许多系列，虽然有很多相似之处，但每个系列都有其自身的特点，MCS-51系列就是其中一个大系列，很多初学者都从它那个系列的一种单片机中慢慢学习，然后在触类旁通的学习其他的功能更强大的类型的。单片机技术不单是软件上的技术，更是软件与硬件的结合的一种技术，硬件是软件的基础。硬件的发展是超前软件的发展的，但是离开了硬件的考虑，那软件设计也是徒劳的。起重机超载限制器论文第4页共29页第一章需求分析1.1问题的提出近年来，工矿企业、施工现场经常发生工伤事故，其中有很多是由于起重机和行车引起的烧毁电机、钢绳裂断等事故，因而对起重机和行车加装超载限制器势在必行。起重机超载限制器主要用于对工矿企业和施工现场的起重机、行车进行超载限制，它能有效地进行劳动保护，避免工伤事故的发生。1.2任务概述当起重机超载限制器工作时，若起重机承受物体在额定值的90%以内，则该限制器能显示物体的实际重量；若物体的重量超过额定值的90%但在105%以内，该限制器在显示重物实际重量的同时发出声光预警信号；若物体的重量达到或超过额定值的105%，该限制器将发出报警信号，同时自动切断起重机电源。该限制器还能自动记录超载次数，供劳动部门检查。第二章总体方案根据上述介绍的工作原理和技术要求，可知该应用系统实际上是一个典型的数据采集与控制系统，数据采集的对象是一路压力（拉力），故选用压力（拉力）传感器进行物理量的测量，控制对象是断电及报警装置，故选用继电器及声响电起重机超载限制器论文第5页共29页路进行断电及报警。2．1硬件设计硬件电路图如附录所示，模拟信号放大部分选用运算放大器OP07，A/D转换器选用MC14433，系统主机选用8031单片机，扩充一片程序存储器2716，地址及数据锁存器选用74LS373，4线-7线译码器选用4511，驱动器选用MC1413，基准电压源选用MC1403，数码显示部分选用BS212共阴数码管，音响部分选用一片KD9561。硬件系统上电工作后，由压力（拉力）传感器来的微弱电信号经OP07放大后送到MC14433进行A/D变换，MC14433送出的4位8421BCD码及4位选通信号一起送到8031单片机的P1口，8031根据P1口来的信号进行处理判别后送4511和MC1413译码驱动显示。若采集到的物重达到或超过额定值的90%，则P3.0送出低电平驱动声光预警电路。若采集到的物重达到或超过额定值的105%，超载计数单元加1，由P3.1送出低电平，驱动声光报警电路，并由继电器切断起重机电源。硬件部分还设计了一个掉电保护电路，当80C31系统的电源出现意外下降情况突然下降或消失时，可由掉电保护电路保护80C31内存单元的内容。2.2程序设计在任务的总体设计思想和硬件之后，就开始设计程序，根据前面介绍的工作原理和技术指标，软件设计主要任务有：2.2.1初始化程序初始化程序主要用于来确定堆栈、程序状态字、对存储单元清0、让数码管闪烁显示全0十次。START：MOVSP，#60H；初始化MOVPSW，#00HCLRA；清21H、22H单元ANL21H，AANL22H，AMOVR0，#0AH；全0闪烁十次LOOP：MOVA，#0F0H；全0显示MOVX＠R1，A；送P0口显示LCALLDS1；调用延时子程序MOVA，#00H；显示全暗MOVX＠R1，ALCALLDS1DJNZR0，LOOP；闪烁完十次否起重机超载限制器论文第6页共29页开始确定堆栈、程序状态字存储物单元清0数码管显示全0延时DS1数码管全灭延时DS1闪烁10次否？YN2.2.2数据采集子程序起重机在实际工作前，超载限制器应先检测出起重机挂钩、承重绳等物体的重量，我们称它为自重。当起重机实际起吊重物时，检测到的重量称为毛重。物体的实际重量等于毛重减去自重。IN1：MOVA，P1；输入转换结果JNBACC.4，IN1；是千位选通位否IN2：JBACC.3，IN3；千位为1起重机超载限制器论文第7页共29页CLRA；千位为0MOV31H，A；赋给31HSJMPIN4IN3：MOV31H，#10H；千位为1送入31H高4位IN4：MOVA，P1JNBACC.5，IN4；是百位选通位否ANLA，#0FH；提取百位值ORLA，31H；与千位值合并MOV31H，A；存入31H单元IN5：MOVA，P1JNBACC.6，IN5；是十位选通位否SWAPA；高、低四位交换ANLA，#0F0H；提取十位值MOV32H，A；暂存到32H高4位IN6：MOVA，P1JNBACC.7，IN6；是个位选通位否ANLA，#0FH；提取个位值ORLA，32H；与十位值合并MOV32H，A；存入到32H单元RET；子程序返回起重机超载限制器论文第8页共29页Y输入转换结果开始千位选通位?暂存、输入转换结果是十位选通位否？合并、输入转换结果是百位选通位否？暂存、输入转换结果是个位选通位否？合并、暂存返回NNYNYNY起重机超载限制器论文第9页共29页2.2.3自重值显示程序系统开机工作后，首先调用数据采集子程序，获得自重值，然后分别将它们送到27H和28H单元。自重值显示程序是从27H单元和28H单元中提取千、百、十、个位值，再配上选通位后从数据总线输出。为了使人眼能看到延续一定时间的自重值显示，程序中应使显示部分循环一定的次数，并将每一位的显示时间适当延长。MOV27H，31H；千、百位送27H单元MOV38H，32H；十、个位送28H单元MOVA，27HANLA，#0F0H；提取千位值SWAPAMOV11H，A；存放11H单元MOVA，27HANLA，#0FH；提取百位值MOV12H，A；存放12H单元MOVA，28HANLA，#0F0H；提取十位值SWAPAMOV13H，A；存入13H单元MOVA，28HANLA，#0FH；提取个位值MOV14H，A；存入14H单元MOVR0，#0FFH；设显示次数LOOP1：MOVA，11HORLA，#10H；组合千位值和选通位MOVX＠R1，A；输出到显示器LCALLDS2；延时MOVA，12HORLA，#20H；组合百位值和选通位MOVX＠R1，A；输出到显示器LCALLDS2；延时MOVA，13HORLA，#40H；组合十位值和选通位MOVX＠R1，A；输出到显示器LCALLDS2；延时MOVA，14HORLA，#80H；组合个位值和选通位MOVX＠R1，A；输出到显示器LCALLDS2；延时DJNZR0，LOOP1；显示次数到否起重机超载限制器论文第10页共29页调延时DS2分离出千、百、十、个位置循环次数显示千位调延时DS2显示百位调延时DS2显示十位显示个位调延时DS2循环完否？YN起重机超载限制器论文第11页共29页2.2.4采集毛重程序由于起重机或行车在吊起重物时存在一定的加速度，这势必影响传感器测得信号值的正确性。因此，在程序执行完自重测量和显示后，延时0.5s后再进行毛重测量。同时采用两次采样，采样间隔约0.5s。如果相隔0.5s的两次采样值的高2位相等，则表明测量值没有受到加速度的影响，为正常值；否则，放弃第一次采样值，并再进行一次采样比较，直到两次采样值相等为止。OUT1：LCALLDS3；延时0.5sOUT2：LCALLIN1；调用采集子程序MOV23H，31H；将毛重值（1）送23H、24H单元MOV24H，32HLCALLDS3；延时0.5sAAA：LCALLIN1；调用采集子程序MOV25H，31H；将毛重值（2）送25H、26H单元MOV26H，32HMOVA，25H；毛重值（2）的千、百位送ACJNEA，23H，BBB；毛重值（2）毛重值（1）比较AJMPCCC；相等则转入下面的程序BBB：MOV23H，25H；不相等，毛重值（2）送23H、24H单元MOV24H，26HSJMPAAA；重新采样起重机超载限制