摘要:船舶集裝箱這一發(fā)展形式,給起重機設備提出全新標準要求:需要設備速度快、外伸距離大、效率和質量高等。為了實現集裝箱橋吊吊具最大應用目標,需要做好系統(tǒng)定位工作,發(fā)揮起重設備最大應用性,利用串口形式芯片編程展開實踐,利用單片機開展設計工作,發(fā)現其應用效果好,確保數據和信息收集設備處于安全運作狀態(tài)。本文主要就集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的總體設計進行分析和研究。
關鍵詞:集裝箱橋吊;吊具定位系統(tǒng);總體設計;分析和研究
利用單片機設備,對數據和信息處理,可以實現集裝箱橋吊吊具系統(tǒng)遠距離定位目標。駕駛人員可以利用駕駛室內存在的顯示器和語音提示設備,了解集裝箱橋吊吊具位置,把集裝箱合理科學運作到指定位置。特別是在高空運作環(huán)節(jié),在距離駕駛室?guī)资赘叨忍?,駕駛人可以準確把集裝箱運作。
1 框架設計分析
集裝箱橋吊吊具系統(tǒng)框架設計需要全面貫徹以下幾個標準,實現以下不同功能??蚣茉O計下需要實現16個線路模擬輸入需求,支持24和8路數字運作輸入量,利用串口形式開展通訊作業(yè),實現輸出和輸入目標。整合系統(tǒng)中指示燈應用性,利用板塊化中存在電源,確保數據和信息收集設備處于運作狀態(tài),建立異常處理機制和保護機制。詳細來說,系統(tǒng)框架設計,在全面貫徹上述功能要求基礎上,需要做好系統(tǒng)構建工作。在系統(tǒng)內容構建時,把CPU系統(tǒng)、電路監(jiān)控系統(tǒng)、輸入體系、采集體系、RAM體系、電源系統(tǒng)、ADC7109等等全部構建到系統(tǒng)框架設計中。在設計數據采集系統(tǒng)時,需要設置16個模擬采集通道,而ADC7109系統(tǒng),在每次運作時,只可以利用一個通道開展采集工作。結合相應邏輯性,管理和控制電路,確保每次只可以選擇一個運作線路,開展A/D轉換工作。在實現轉換目標后,把結果運作到單片機系統(tǒng)中。其次,在數據采集設備設計為24個數據輸入量時,就單片機來說,其在每次數據和信息運作時,僅僅可以給出一個字節(jié)。面對單片機這一發(fā)展形勢,需要充分發(fā)揮邏輯系統(tǒng)作用。建立在讀寫基礎上,把邏輯輸入劃分為三個時間段,設置為路輸入數據量。如果采集設備設置為8個輸出線路,可以直接利用著八個繼電設備對數據信息輸出,控制和管理外部開關數目[1]。
2 系統(tǒng)分析和設計
2.1 系統(tǒng)分析
為了達到集裝箱橋吊吊具定位要求,做好單片機數據傳輸工作和微機數據信息傳輸工作,首先選擇滿足無線接收設備需要和板塊需要的器件,保證外圍器件數量構建科學性。因為無線器件具有多樣性特點,在選擇芯片時種類較多,數量大。為了實現芯片設計科學目標,在設計師,需要了解芯片特點和應用性,關注下文幾個問題。其一:在選擇器件時,注意觀察芯片數據信息運作形式和編碼特點。利用曼徹斯特芯片開展編碼設計,對編程要求高,技術確保成熟性,經驗豐富,對內存和容量需求大。而且利用曼徹斯特芯片編碼,數據和信息運作效率低下,和標準速率相比,是標準速率的三分之一。由此可見,利用曼徹斯特芯片編程應用效果一般。在調查和分析后,利用串口形式芯片編程展開實踐,發(fā)現其應用效果好,避免曼徹斯特芯片編程效率低下弊端,例如:在集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)設計中,利用nRF401串口關聯芯片,編程靈活簡單,數據和信息運作效率高,標準速率就是nRF401串口關聯芯片實際運作速率,開發(fā)難度小[2]。
2.2 外圍原件分析
芯片外圍原件首先選擇合理數量,其數量選擇,對系統(tǒng)體系和質量聯系密切,關系著系統(tǒng) 結構性能。如果外圍原件數量較多,會增加系統(tǒng)重量和復雜性。因此,在實際設計環(huán)節(jié),優(yōu)先選擇外圍原件數量合理的芯片開展接收工作。在調查和研究后,發(fā)現nRF401串口關聯芯片,在外圍設計中應用效果佳。nRF401串口關聯芯片外圍原件僅僅需要10個上下,不需要濾波器,變容管等等財務支出較多設備和元件。僅僅利用4Mz晶體,和收發(fā)天線整合應用即可。在確定好外圍元件數量后,做好功耗和功率設計。因為芯片是在檢測體系中,功耗消耗較為主要。因此,需要系統(tǒng)選擇功率小板塊。在相同形勢和條件下,為了實現通信穩(wěn)定運作目標和安全運作目標,選擇發(fā)射能力好,功率高產品。其次,做好無線數據模塊選擇工作,保證無線模塊選擇科學性與合理性。例如:選擇PTR2000這一無線模塊,在集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)發(fā)揮積極影響。模塊結構科學,屬于超小類型,功率消耗小,速率高,利于實現無線接收目標。PTR2000這一無線模塊其在通訊時,速率可以達到20kbit/s,在實際工作環(huán)節(jié)中,在4800bit/s和不同速率環(huán)境中,均具有實際應用性。如下圖1,是PTR2000這一無線模塊應用設計展示圖[3]。
為了實現PTR2000這一無線模塊應用目標。在利用PTR2000這一無線模塊開展通訊時,在數據和信息輸送前期,把整個系統(tǒng)板塊設計為發(fā)射形式,也就是把系統(tǒng)設計為TXEN=1形式。設計為TXEN=1形式后,大約5ms后,就可以得到發(fā)射時間和轉換時間,對不同長度和規(guī)模信息數據開展發(fā)送工作。在發(fā)送工作結束后,將系統(tǒng)設置為接收形式。也就是設計為TXEN=0。當PTR2000處于接收狀態(tài)時,TXEN=0。這時就可以把收入到信息和數據,運作到單片系統(tǒng)中,運作到系統(tǒng)關聯口處,在電平處理后,向計算機終端運輸。如果PWR處于零狀態(tài)。意味著PTR2000步入待機形式,其在待機形勢下,不進行數據接收和發(fā)射工作。
3 電路設計
硬件電路設計集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的硬件設計主要包括以下幾點內容。
其一:就產生頻率電路來說,在實際設計環(huán)節(jié),需要確保頻率輸出科學性和準確性,充分利用單片機開展設計工作。由于產生頻率的電路,是整個電路系統(tǒng)的關鍵和核心。因此,系統(tǒng)設計時,結合設計準確性來說,單片機產生頻率保證處于一致條件下,不然會導致測試距離增加,出現誤差,導致距離顯示和實際不符合。在總體方案設計時,利用一塊單片機集合電路,實現頻率和信號運輸目標,也可以實現電路的實際性,但是其精準度,和單片機無法比較。其次,門控設計環(huán)節(jié),需要控制好閘門信號和現有脈沖信號,保證具備良好關聯性。本文硬件電路系統(tǒng)單片機選擇,利用AT89C52這一單片機開展設計。利用AT89C52這一單片機對軟件編制,利用單片機控制外部電路,為外部系統(tǒng)提供信息和信號。例如:為外部系統(tǒng)提供頻率信號、震蕩信號 、數據信息處理信號等等,降低吊裝外部設計難度,降低設計財務支出,經濟支出合理。如下圖2,集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的硬件設計展示圖。
其二:驅動電路系統(tǒng)設計。在集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的總體設計時,驅動電路系統(tǒng)設計,在超聲波設計時,超聲波發(fā)射設備,產生最小電流,需要高于單片機設備電流。因此,在系統(tǒng)設計期間,在和UIACD4001非門系統(tǒng)設計時,后部位置設計一個不同級別放大電路,提高系統(tǒng)應用性。例如:利用一級和三級放大電路開展設計,應用性較好。在利用一級和三級放大電路開展設計時,就可以利用9018這一高頻管,利于超聲波發(fā)射。利用超聲波的接收和發(fā)射設備,把其運作到集裝箱橋吊吊具系統(tǒng)中,超聲波發(fā)揮接收功能和發(fā)射功能,做好硬件設施安排工作,利于實現集裝箱橋吊吊具定位目標。
4 結論
單片機在集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)應用,主要是結合應用人員實際需求,利用合理單片機,選擇科學和適合的外圍器件,構建一個穩(wěn)定和安全的單片機系統(tǒng)。其次,需要保證設計科學性,站在集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)整體基礎上,利用科學化的方法開展設計工作,優(yōu)化應用系統(tǒng),把不同系統(tǒng)和程序結合,利用固定形式,在集裝箱橋吊吊具內部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)存儲設備中固定。單片機系統(tǒng)中,CPU處理等等設備,在一塊芯片上整合,構建完善性計算機系統(tǒng)。利用計算機系統(tǒng),對集裝箱橋吊吊具實際運作監(jiān)督和管理,對信號和數據信息采集和處理。需要注意的是,在數據運輸環(huán)節(jié),選擇適合運輸形式。例如:利用串聯線路設計形式,無線數據運作形式等等,滿足集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)設計需要。
參考文獻:
[1]武玉升.集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的總體設計[D].哈爾濱工程大學,2007.
[2]陳良玉.岸邊集裝箱起重機司機操作專家系統(tǒng)的設計與實現[D].上海海事大學,2006.
[3]周灌中.基于TS模型集裝箱橋吊防搖控制方法的研究[D].天津大學,2006.
作者簡介:吳克錘(1987),男,浙江溫州人,本科,電氣工程師,研究橋吊電氣施工調試 。