基于嵌入式技术的塔机运行状态实时监测系统的研制

摘要

塔式起重机（简称塔机）是工业和民用建筑施工中完成重物吊装工作的主要设备，具有工作效率高，使用范围广，操作容易，安装拆卸简便等特点。近年来，建筑业的迅速发展，为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会，但同时也提出了挑战，塔机安全事故随着起重机数量的猛增而频繁发生。减少塔机事故，提高塔机安全性能和作业效率迫在眉睫。为此，本文以传感器技术、嵌入式单片机技术和测控技术为基础，研制开发基于嵌入式技术的塔机运行状态实时监测系统，使其更安全、更有效、更平稳地作业。 本课题研究的主要任务是完成基于嵌入式技术的塔机运行状态实时监测系统的研究和开发，软、硬件的设计。以嵌入式单片机为核心，应用嵌入式技术和CAN现场总线技术。论文的主要研究任务包括以下几个方面： 1.根据塔机的现状，运行状态以及工作环境，制定塔机监测系统的总体设计方案。 2.依照总体方案，设计出以32位ARM微处理器LPC2292为核心的主控制器，详细说明各个主要电路模块的实现。 3.设计了一个分布式的数据采集网络系统，采用了CAN现场总线的数据通讯能力。 4.编写现场总线通讯程序，数据采集程序以及对各任务模块设计用户应用程序。 5.对基于嵌入式技术的塔机运行状态实时监测系统进行软硬件调试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本课题的研究目的及意义

1.5本章小结

第2章塔机监测系统总体设计方案

2.1 引言

2.2塔机的介绍

2.2.1塔机的结构及安全保护装置

2.2.2现有保护装置存在的问题

2.3监测系统方案比较和选择

2.4监测系统总体方案设计

2.4.1塔机监测系统的功能要求

2.4.2监测系统的设计开发步骤

2.4.3塔机运行监测系统的方案

2.5本章小结

第3章基于嵌入式技术的塔机监测系统的硬件设计

3.1 引言

3.2嵌入式技术

3.2.1 嵌入式系统的概念

3.2.2嵌入式处理器

3.2.3 嵌入式操作系统

3.3 LPC2292微处理器简介

3.3.1 ARM微处理器的简介

3.3.2 LPC2292芯片简介

3.4基于LPC2292的塔机监测系统的硬件平台总体构架

3.5硬件电路设计

3.5.1 电源电路

3.5.2复位电路

3.5.3 时钟电路

3.5.4JTAG接口电路

3.5.5存储器扩展电路

3.5.6键盘电路

3.5.7串口电路

3.5.8CAN接口电路

3.5.9TFT液晶接口电路

3.6本章小结

第4章分布式数据采集

4.1 引言

4.2 CAN总线简介

4.2.1 CAN总线的产生与发展

4.2.2 CAN总线特点

4.2.3 CAN总线基本概念

4.2.4 CAN的通信参考模型

4.2.5 CAN总线报文格式

4.3分布式数据采集的总体结构

4.4数据采集模块的硬件部分

4.4.1 C8051F040简介

4.4.2 CAN接口电路图

4.4.3传感器的选择

4.5本章小结

第5章基于嵌入式技术的塔机监测系统的软件设计

5.1 引言

5.2分布式数据采集的软件部分

5.2.1 C8051F040的ADC0的工作方式

5.2.2 C8051F040的数据发送程序

5.3 LPC2292嵌入式系统的软件部分

5.3.1 ARM Developer Suite简介

5.3.2 LPC2292的数据接收程序

5.3.3液晶初始化程序

5.4本章小结

第6章塔机安全监测系统的调试

6.1 引言

6.2硬件调试

6.2.1硬件实物图

6.2.2各主要硬件电路功能模块的调试

6.3软件调试

6.3.1液晶显示模块调试

6.3.2数据采集模块调试

6.3.3 CAN通讯模块调试

6.4系统联合调试

6.5本章小结

第7章总结和展望

7.1 总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果