摘 要

随着工业的飞速发展，起重机在此中饰演着一个重要的角色，尤其在建筑、物流等方面的运用。因此，为了降低起重机的事故率，减少经济的损失，避免人员的伤亡，起重机安全监控系统的研究非常必要，是必不可少的。由于在实践中用户的起重机的监控和管理的困难。因此起重机在操作过程中会存在一些的安全隐患。目前我国对于起重机安全监控系统方面的研究相对落后，本文通过对国内外发展现状的分析，对起重机安全监控的系统的硬件和软件进行了详细描述。本文采用了多种功能的传感器进行数据采集，然后对数据进行A/D转换，信息再进入单片机中，单片机对数据进行分析和处理，最终通过LCD直观的显示出来。并且在硬件和软件的抗干扰能力上进行了研究，提高了监控系统的稳定性和可靠性。

关键词：单片机；起重机；智能；监控；抗干扰设计

Abstract

With the rapid development of industry, crane plays an important role in this, especially in the construction, logistics and other aspects of the use of.Therefore, in order to reduce the accident rate and economic and personnel losses, crane safety monitoring system is very necessary, is essential.Due to the difficulties in the practice of the user's crane monitoring and management. Therefore, the crane in the operation of the process has a certain security risk.In view of the lag development of monitoring device for crane in crane industry development situation, this paper of crane working principle and control scheme are described in detail, analyzes the crane monitoring system of domestic and international research status and significance.Then, the crane monitoring system is designed. The monitoring system of the subject uses the angle sensor, the sheath weight sensor, the absolute photoelectric encoder and so on, through the innovative installation way, has improved the technical performance of the crane safety monitoring.

Key Words：Single chip microcomputer；crane；intelligent；monitoring,；anti interference Design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外现状分析 2

1.3 安全监控系统的发展趋势 3

1.4 主要研究内容 3

第2章 系统整体化设计 4

2.1监控方案设计 4

2.1.1监控系统信息处理单元分析 4

2.1.2监控结构系统化设计 4

2.2监控系统传感器设计 5

2.2.1倾角传感器的设计 5

2.2.2称重传感器设计 6

2.2.3小车变幅测量 7

2.2.4力矩传感器设计 7

第3章 系统硬件设计 9

3.1系统硬件总方案和主要器件选择 9

3.1.1单片机的确定 9

3.1.2 A/D转换器的确定 9

3.1.3外部存储器的确定 10

3.2系统硬件总体设计 10

3.2.1电源电路设计 11

3.2.2信号采集保持电路设计 11

3.2.3 A/D转换电路设计 12

3.2.4开关量输入通道电路设计 12

3.2.5后向通道的配置 13

3.3.6 按键扫描电路设计 14

3.3.7 LCD显示模块的设计 15

3.3.8 单片机外围接口扩展模块设计 16

第4章系统软件设计 17

4.1 监控系统系统软件设计 17

4.1.1 系统软件总体架构 17

4.1.2 AD转换模块软件设计 18

4.1.3 LCD显示模块软件设计 19

4.1.4 按键手动控制程序设计 20

4.1.5 数据存储模块 21

第5章 抗干扰设计 22

5.1硬件抗干扰设计 22

5.2 软件抗干扰设计 22

第6章 总结与展望 24

6.1 全文总结 24

6.3 经济性分析 24

6.3 研究展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

起重机作业具有高事故率，然而社会的发展，离不开起重机，尤其是在建筑行业^[1]。从目前起重机的发展情况来看，起重机在故障发生率和监管效率方面存在着一定的问题。起重机作为港口的重要设施，它的重要性不言而喻。同时起重机机构的造价之高，应用之广，很多方面都决定了保证起重机的安全运行是目前首先需要解决的问题。当然，提高起重机的作业效率也是重中之重，不可能为了任意一方而忽视另外一方^[2]。现代监控技术，不仅仅只是单独的一门工程技术，它是集计算机、通信、网络和控制四大技术为一体的一种新兴技术。不断完善起重机安全监控系统，不但可以保护工作人员的人身安全，同时可以提高工作效率，创造更多的经济价值。有一个良好的监控系统，起重机就能够在更加复杂的环境下工作。因此，起重机安全监控系统的研究是非常有必要的，而且，它还有很大发展空间，所以开发更加智能化的监控系统迫在眉睫。

每一台机械设备都会随着时间的推移而发生故障，有的是因为部件的老化，有的是因为内部结构设计的不合理，因此一台完全不出故障的机子不存在的。有些人认为定期维护和维修可以规避事故的发生，这是错误的，这只能够减少事故率，并不能完全规避事故^[3]。一方面起重机的使用大大提高了建筑物的建设速度，但同时也可能发生安全事故，因为起重机体型庞大，一旦稍有不慎很容易导致一个非常严重的安全事件。国家在这方面也制定了一系列的标准和规范来保障起重机的安全运行，同时降低事故的发生率。但仅仅只制定规则是远远不够的，还需要不断完善设备，有更加先进智能的安全监控系统^[4]。

不同的起重机对应的监控设备也有所不同，因为他们需要的传感器会不一样。比如，塔式起重机只需要起重量限制器、起重力矩限制器、起升高度和下降深度限制器、运行行程限位器和风速限位器。而桥式起重机则需要起重量限制器、起升高度限制器、下降深度限制器、运行行程限制器、联锁安全保护装置、超速保护装置等。因此他们对应的安全监控系统会有相应的不同^[5]。