集装箱桥吊吊具定位系统的总体设计

摘要

世界集装箱运输量激增和船舶日趋大型化对码头装卸效率的要求日益提高，港口要进一步发展就必须进行技术创新。如何提高集装箱的装卸效率，缩短船舶和集卡的停留时间至关重要。 本文提出了用自动化技术代替人工操作，提高港口码头装卸的效率和安全性的一种解决方案。该方案的核心是集装箱装卸过程中桥吊吊具的实时位置定位系统，系统考虑了处于船舶上的集装箱或集装箱位随天气条件以及港池内水流的动态变化而处于动态变化，难以确定或预见其位置状态的问题。本系统是实现完全自动化操作的岸边集装箱起重机技术的重要组成部分。 首先，研究了使用单片机进行数据采集与处理的系统结构和具体的实现电路。系统首先通过测量信号的输人通道，对输入信号进行采集、处理，然后根据预先设定的控制条件进行决策，完成监控任务。本数据采集器允许用户根据使用需要配置不同的电源输入，并配置有电源输出接口，可为系统的传感器提供电源。系统通信接口采用带隔离电源的RS-232/RS-485标准串行接口，可以方便地接入集中控制系统。 其次，研究了单片机同主机之间的通信方案。基于单片机的测控系统在获取传感器的数据后，还需要将所得数据传送到主机上，因此本文还研究了两种单片机与主机之间的数据传输方案，一种是利用单片机来控制RTL8019AS实现以太网通讯，另一种是利用单片机和无线数据收发模块PTR2000的组合，形成单片机的无线数据传输系统。 最后，研究了基于单片机的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距系统，系统最大测距误差在1cm左右。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，由时间差与声波传播速度的关系求出距离。通过超声波测距系统获得桥吊吊具定位数据，将数据通过单片机传送给主机进行处理，实现了集装箱装卸过程中桥吊吊具的实时定位。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1概述

1.2集装箱码头装卸工艺的发展与现状

1.3集装箱装卸自动化的发展

1.3.1自动化码头堆场

1.3.2集装箱作业监控管理系统

1.4国内外研究现状及存在的问题

1.5论文主要内容和结构安排

第2章单片机硬件结构

2.1概述

2.2内部结构原理

2.3 MCS-51的引脚功能

2.4 MCS-51单片机输入输出口

2.5 MCS-51单片机存储器结构

2.6本章小结

第3章数据采集器

3.1数据采集技术概述

3.1.1模拟信号采集技术

3.1.2 A/D转换技术

3.1.3 A/D转换器件选型

3.2基于51系列单片机的通用数据采集器

3.2.1数据采集器功能描述

3.2.2系统方案设计

3.2.3数据采集器硬件设计

3.3本章小结

第4章单片机与PC机的通信系统

4.1功能描述

4.2系统分析与设计

4.3关键技术

4.4电路

4.4.1单片机和PTR2000的接口电路

4.4.2计算机和PTR2000的接口电路

4.5用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯

4.5.1以太网(Ethernet)协议

4.5.2 RTL8019AS以太网控制器简介

4.5.3接口电路设计

4.6本章小结

第5章超声波测距系统

5.1超声波测距原理

5.2系统的功能特点

5.3系统硬件电路设计

5.3.1超声波发射电路

5.3.2超声波接收电路

5.4系统软件设计

5.5系统误差分析

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

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