單片機無線通信在起重機安全監控系統的應用

羅 野

常熟理工學院電氣與自動化工程學院，江蘇常熟 215500

0 引言

橋式起重機運行的安全問題是一個至關重要的問題，當橋式起重機的操作人員誤操作時，后果不堪設想。所以有必要設計一個監控裝置，當橋式起重機將要發生危險時，地面操作人員可及時阻止它運行，有效避免安全事故的發生。

1 總體設計

采用單片機和中功率無線數據傳輸模塊設計企業橋式起重機安全運行監控裝置

橋式起重機的正常操作規程不變，當起重機司機操作失誤，即將釀成安全事故時，由地面監控人員操作安全監控器實施緊急剎車。系統結構如圖1：

圖1 系統結構

首先由地面的單片機通過對講機mic向起重機發出驗證信號，起重機通過對講機的ear接受信號，若裝置無故障，則起重機的mic發出信號，地面的ear接收，綠燈亮，表示監控系統可以正常操作；若裝置有故障，則起重機的mic不發出信號，地面就顯示紅燈，表示系統不可操作，需維修。

驗證系統正常后，監控系統可以工作。當需要緊急剎車時，地面的mic再發出信號，起重機的ear接收信號，使起重機立刻停止運行。

2 系統硬件的設計

2.1 主機的選型

8751單片機是美國Intel公司在MCS-48系列的基礎上，采用HMOS技術研制出的新型8位高檔產品，其具有高性能、高集成化、高抗干擾、高可靠性且價廉的優點，是一個小而全，完整而獨立的高性能控制器，因此本次設計選用8751型單片機。

2.2 系統發射、接收電路的設計

2.2.1 DTMF編/解碼技術原理

DTMF的意思就是“雙音多頻”。DTMF信令具有的傳遞速度快，而且在通信網中應用也極為普通。一些系統中常常需要同時接和發送DTMF信號，發送和接收均伴隨著編碼和解碼過程。電話機有兩種撥好方式，即脈沖撥號方式和雙音多頻撥號方式。

2.2.2 由DTMF構成的遙控發射電路

由MT5087發送器組成的遙控發射電路，如圖2遙控發射電路CD22100相當于電話機的按鍵，用于產生16個開關信號，它由4線至16線譯碼器，16個控制存儲器和排列成4行*4列的交叉點開關矩陣組成，A、B、C、D為地址輸入選擇端，以選擇不同的交叉點開關。CD22100交叉點開關尋址。在實際應用中，控制盒和數據選擇器用來選擇不同的遙控指令。

當需要傳送信號時，通過按鍵操作，信號經過CD22100的地址產生16個DTMF編碼信號，再由MT5087按照編碼原理進行編碼，最后產生雙音多頻信號，通過發射裝置發送出去。

圖2 遙控發射電路

2.2.3 由DTMF構成的遙控接收電路

由于DTMF電路只能輸出4位二進制碼即16個開關量，經過MT5087后變成雙音多頻信號，可直接將它應用與遙控系統中。為此，我們設計和調試出了一個較實用的DTMF接收擴展電路。為符合本次設計中“一一對應”的發射和接受的要求，故由DTMF構成的遙控接收電路的示意圖應如圖3所示。

圖3 遙控接收電路

DTMF指令碼的形成完成由發射端的單片機8751根據按鍵，既試驗按鍵和動作按鍵決定，然后DTMF碼通過MT8870，由MT8870按照DTMF的解碼原理進行解碼，判定是什么按鍵信息，解碼后的信號再次輸入到8751單片機識別，是試驗按鍵信號就發回復信號，是動作按鍵信號就執行動作。

2.2.4 輸出控制電路的設計

輸出控制電路是由BTA16型雙向晶閘管和MOC3041型光電耦合器共同組成的交流無觸點開關電路。

3 單片機與外圍電路的連接

單片機與外圍電路的連接部分主要有按鍵、LED顯示、信號輸入、輸出部分組成。

8751單片機就可讀取鍵碼并根據代碼執行相應的程序模塊。

4 結論

本設計結合生產實際，通過無線通信由地面遙控器對橋式起重機進行安全監控。本裝置以8751單片機為主機，DTMF編/解碼芯片為主要器件組成了一套具有編/解碼可靠性高、傳輸誤碼率低、抗干擾性強、抗灰塵、抗老化的控制系統，且價格低廉、操作方便。為橋式起重機的安全運行提供了可靠的技術保障。

[1]王義方，周偉航主編.微型計算機原理及應用[M].機械工業出版社.

[2]何立民主編.單片機應用系統設計——系統配置與接口技術[M].北京航空航天大學出版社.

[3]石東海主編.單片機數據通信技術從入門到精通[M].西安電子科技大學出版社.