起吊载荷无线智能监控系统研制

摘要

起重机安全监控系统是装备在起重机上的重要超载保护装置,它为起重机的安全工作提供保障。本文在对国内外现有起重机安全监控装置进行深入详尽的对比和分析的基础上,借鉴和传承了它们的成功经验,提出了系统主控单元与手持无线终端相结合的设计思想,研制了一种新型的起重机载荷无线智能监控系统。独特的系统解决方案具有通用性好、多功能、高精度、低成本以及系统可扩展性强等优点。
　　本系统中的主控单元采用适用于低频测量的高精度、低成本、低功耗、2通道16位Σ-Δ模数转换器 AD7705对各传感器输出的模拟信号进行采集。单片机STC89C58为该单元核心部件,对采集到的数据进行计算、判断处理、自动做出各种控制动作,并通过CH451驱动大功率高亮数码管动态显示起重机的工况参数。该单元普适性的键盘设计使得用户可以根据需要非常方便地对系统的各个工作参数进行灵活设置。
　　手持无线终端选用了STC12LE5404AD作为控制器,并采用了人机交互方便,显示信息量大的点阵液晶显示面板,可动态显示起重机的工况参数。手持无线指挥终端与主控单元通过射频模块及相应的通讯协议实现快速可靠通讯,指挥人员可以利用该模块对起重机进行远距离监控与指挥。
　　针对有线数据传送方式存在的可移动性差、电缆铺设受现场环境限制的缺陷,本文应用低功率短距离无线通信技术实现了模块间的无线通信,设计并实现了一个基于nRF905的无线通信系统,并且通过自适应跳频技术有效地抵制了外部干扰。
　　经过实验室实际调试,运行结果表明:系统整体设计合理、性能可靠,实现了预期的设计目标。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 课题的目的及意义

1.2 国内外发展概况

1.3 本文的主要内容

2 系统整体方案

2.1 系统基本结构

2.2 系统解决方案的选择

2.3 系统总体方案

3 主控模块

3.1 主控模块MCU的选择

3.2 数据采集通道

3.3 系统数据保护

3.4 主控模块人机通道

4 手持无线指挥终端

4.1 手持终端MCU的选择

4.2 液晶模块的选择

4.3 液晶模块接口电路

4.4 手持终端键盘

5 无线通信模块

5.1 几种常用的短距离无线通信技术

5.2 低功率短距离无线通信模块

5.3 影响传输距离的天线选型

5.4 基于跳频通信的抗干扰设计

6 系统抗干扰设计

6.1 干扰渠道和抗干扰措施

6.2 硬件抗干扰

6.3 软件抗干扰

7 系统整体测试

7.1 系统实物图

7.2 系统性能测试

8 工作总结与展望

8.1 工作总结

8.2 工作展望

致谢

参考文献