智能仪表 起重机超载限制器设计

辽宁工业大学智能仪表课程设计（论文）题目:起重机超载限制器设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控102学号：100301038学生姓名：张请楠指导教师：起止时间：2013.12.30—2012.1.10本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号100301038学生姓名张请楠专业班级测控102设计题目起重机超载限制器设计课程设计（论文）任务设计任务：为了称量起重机吊钩起吊的重物,为操作人员进行作业提供参考数据,以避免在生产过程中造成不必要的安全事故，根据工业作业现场的特点与要求,试设计一个具有显示载荷重量及报警功能的起重机超载限制器控制系统。设计要求：1、选择合适的拉力传感器，设计相应信号调整电路；2、具有显示重量功能，采用四位LED数码管；3、当大于等于105%额定载荷时，2秒后切断起升回路电源；当大于等于110%额定载荷时，立刻切断起升回路电源；4、具有报警功能，预报警大于等于90%额定载荷黄色LED闪烁,蜂鸣器发出间断报警声;当大于等于105%额定载荷，红色LED一直亮,蜂鸣器发出连续报警声；当大于等于110%额定载荷红色LED一直亮,蜂鸣器发出连续报警声；5、对测试的数据进行分析；6、完成任务书的编写，字数应在4000字以上；7、尽可能降低设计中的硬件成本。技术参数：称重量：0-5吨；系统精度:士1%；超载限制器的工作温度:-25度一+60度;工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的设计要求。（2天）2、确定系统的设计方案，选择控制核心和外围器件。（1天）3、确定硬件电路。（1天）4、按系统的要求，设计系统软件流程，并编写程序。（3天）5、上机调试、修改程序、答辩。（2天）6、撰写、打印设计说明书（1天）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：指导教师签字：总成绩：年月日本科生课程设计（论文）III摘要本设计简要的介绍了起重机超载限制器的基本构成，该系统由压力传感器，A/D转换器，LED显示器，声光报警电路，单片机等几部分组成。并且对起重机超载限制器设计的硬件软件部分进行了设计。设计中对电源电路、传感器电路、A/D转换电路、键盘电路、显示电路、报警电路进行详细设计。起重机超载限制器对如今社会发展起重要作用，尤其对于工矿企业，施工现场的起重机超载限制器都尤为重要，对起重机起到了保护的作用，对起重机起重的额定重量进行限制，在本设计中当大于等于105%额定载荷时，2秒后切断起升回路电源；当大于等于110%额定载荷时，立刻切断起升回路电源；具有报警功能，预报警大于等于90%额定载荷黄色LED闪烁,蜂鸣器发出间断报警声;当大于等于105%额定载荷，红色LED一直亮,蜂鸣器发出连续报警声；当大于等于110%额定载荷红色LED一直亮,蜂鸣器发出连续报警声。本系统设计避免了传统的有线信号传输带来的干扰，并且本设计的系统功能多、操作简单、拓展性强。关键词：限制器；单片机；传感器；报警；本科生课程设计（论文）IV目录第1章绪论..........................................................................................1第2章课程设计的方案.....................................................................22.1方案的确定....................................................................................................22.2系统组成总体结构和流程图........................................................................3第3章硬件设计.................................................................................43.1电源电路........................................................................................................43.2传感器电路....................................................................................................43.3A/D转换电路.................................................................................................63.4复位电路及振荡时钟电路............................................................................73.5显示电路的设计...........................................................................................83.6键盘的设计....................................................................................................93.7报警电路的设计..........................................................................................11第4章系统软件设计.......................................................................134.1软件设计概述..............................................................................................134.2软件设计构思与软件结构..........................................................................14第5章仿真结果及误差分析...........................................................17第6章课程设计总结.......................................................................19参考文献.............................................................................................20附录I...................................................................................................21附录II.................................................................................................22本科生课程设计（论文）1第1章绪论伴随微电子技术、计算机技术、智能仪表技术及传感器技术的迅速发展，现今起重机用户己不满足于起重机仅仅拥有载荷、超载限制功能，他们希望获得更多关于起重机工作状态的准确信息，包括起升高度、风速、起升角度、工作幅度甚至钢丝绳状况、油温、振动情况等信息，基于上述原因，起重机超载限制器的功能不断得到延伸，信息集成度更高也更加人性化。国外许多起重机制造商对起重机超载限制器的研究和应用较早，目前已达到较高水平。我国在这方面的工作起步较晚，技术水平不高，应用范围不广。但随着社会经济的发展和安全管理意识的提高，国内起重机的制造商和用户对起重机超载限制器产生了很大需求。国家技术监督局专门制定并发布了《起重机安全规程》（GB6067-1985），《起重机械超载保护装置安全技术规范》（GB12602-1990），《臂架型起重机起重力矩限制器通用技术条件》（GB7950-1999）等国家标准，要求各类起重机械装备载荷、超载限制，并对超载限制器的功能、性能检验等进行了严格规定。国家劳动和社会保障部也规定16t以上的起重机必须装备起重机超载限制器。国内现有的起重机械除近年来进口的较先进的起重机，绝大多数都需要加装起重机超载限制器。一些己有超载限制器的起重机，由于过年限使用以及系统损坏等问题，也需要改装起重机超载限制器。由此可见，国内市场需求巨大。然而国外的起重机超载限制器价格昂贵，而且与国产起重机的配套困难。国内的研究人员在超载限制器的国产化道路上进行着工作，也取得了一定的成果，但在产品的稳定性以及可靠性上还有待提高。可以这样讲，国内起重机行业正在迫切呼唤符合国情、性能先进、功能完善、工作可靠的新型起重机超载限制器产品，以满足内需。本科生课程设计（论文）2第2章课程设计的方案2.1方案的确定方案一：采用ADC0809作为A/D转换元件。ADC0809芯片是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位逐次逼近式的A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0809转换器芯片是8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。因为考虑到笨设计应该简洁可行、方便操作，ADC0809比较繁琐，通信接口多，所以不建议采用ADC0809。方案二：采用ADC0804作为A/D转换元件。ADC0804是一个8位COMS主次比较式A/D转换器，具有三态锁定输出功能，最短转换时间为100us。此芯片外围电路比较简单。由于本设计需要对8个通道进行检测，ADC0804虽然电路简单，但是只能检测单路信号，所以此设计选用ADC0809更为合适。A/D转换器选用ADC0804，系统主机选用89S51单片机，数码显示部分选用BS212共阳数码管，音响部分选用一片KD9561。硬件系统上电工作后，来自压力（拉力）传感器的微弱电信号（约20μV）经放大电路后送到ADC0809进行A/D转换，ADC0809送出的8位信号一起送到89C51单片机的P1口，89S51根据P0口来的信号进行处理判别后送LED显示。若采集到的物重达到或超过额定值的90%，则由P2.5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%，超载技术单元加1，由P2.6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本科生课程设计（论文）32.2系统组成总体结构和流程图图2.1系统总体框图压力传感器89S51报警电路键盘电路显示电路制动保护电路本科生课程设计（论文）4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:14-May-2010SheetofFile:E:\徐慧玲\protel\xuhuiling01.ddbDrawnBy:Vin1GND2Vout3U1LM7805C30.1FC70.1FC12200uFC5100uF+5VT1TRANS1D2IN4007D6IN4007D5IN4007D1IN4007第3章硬件设计3.1电源电路图3.1电源电路220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路整流桥整流和滤波电容滤波，在