单片机无线通信在起重机安全监控系统的应用

罗 野

常熟理工学院电气与自动化工程学院，江苏常熟 215500

0 引言

桥式起重机运行的安全问题是一个至关重要的问题，当桥式起重机的操作人员误操作时，后果不堪设想。所以有必要设计一个监控装置，当桥式起重机将要发生危险时，地面操作人员可及时阻止它运行，有效避免安全事故的发生。

1 总体设计

采用单片机和中功率无线数据传输模块设计企业桥式起重机安全运行监控装置

桥式起重机的正常操作规程不变，当起重机司机操作失误，即将酿成安全事故时，由地面监控人员操作安全监控器实施紧急刹车。系统结构如图1：

图1 系统结构

首先由地面的单片机通过对讲机mic向起重机发出验证信号，起重机通过对讲机的ear接受信号，若装置无故障，则起重机的mic发出信号，地面的ear接收，绿灯亮，表示监控系统可以正常操作；若装置有故障，则起重机的mic不发出信号，地面就显示红灯，表示系统不可操作，需维修。

验证系统正常后，监控系统可以工作。当需要紧急刹车时，地面的mic再发出信号，起重机的ear接收信号，使起重机立刻停止运行。

2 系统硬件的设计

2.1 主机的选型

8751单片机是美国Intel公司在MCS-48系列的基础上，采用HMOS技术研制出的新型8位高档产品，其具有高性能、高集成化、高抗干扰、高可靠性且价廉的优点，是一个小而全，完整而独立的高性能控制器，因此本次设计选用8751型单片机。

2.2 系统发射、接收电路的设计

2.2.1 DTMF编/解码技术原理

DTMF的意思就是“双音多频”。DTMF信令具有的传递速度快，而且在通信网中应用也极为普通。一些系统中常常需要同时接和发送DTMF信号，发送和接收均伴随着编码和解码过程。电话机有两种拨好方式，即脉冲拨号方式和双音多频拨号方式。

2.2.2 由DTMF构成的遥控发射电路

由MT5087发送器组成的遥控发射电路，如图2遥控发射电路CD22100相当于电话机的按键，用于产生16个开关信号，它由4线至16线译码器，16个控制存储器和排列成4行*4列的交叉点开关矩阵组成，A、B、C、D为地址输入选择端，以选择不同的交叉点开关。CD22100交叉点开关寻址。在实际应用中，控制盒和数据选择器用来选择不同的遥控指令。

当需要传送信号时，通过按键操作，信号经过CD22100的地址产生16个DTMF编码信号，再由MT5087按照编码原理进行编码，最后产生双音多频信号，通过发射装置发送出去。

图2 遥控发射电路

2.2.3 由DTMF构成的遥控接收电路

由于DTMF电路只能输出4位二进制码即16个开关量，经过MT5087后变成双音多频信号，可直接将它应用与遥控系统中。为此，我们设计和调试出了一个较实用的DTMF接收扩展电路。为符合本次设计中“一一对应”的发射和接受的要求，故由DTMF构成的遥控接收电路的示意图应如图3所示。

图3 遥控接收电路

DTMF指令码的形成完成由发射端的单片机8751根据按键，既试验按键和动作按键决定，然后DTMF码通过MT8870，由MT8870按照DTMF的解码原理进行解码，判定是什么按键信息，解码后的信号再次输入到8751单片机识别，是试验按键信号就发回复信号，是动作按键信号就执行动作。

2.2.4 输出控制电路的设计

输出控制电路是由BTA16型双向晶闸管和MOC3041型光电耦合器共同组成的交流无触点开关电路。

3 单片机与外围电路的连接

单片机与外围电路的连接部分主要有按键、LED显示、信号输入、输出部分组成。

8751单片机就可读取键码并根据代码执行相应的程序模块。

4 结论

本设计结合生产实际，通过无线通信由地面遥控器对桥式起重机进行安全监控。本装置以8751单片机为主机，DTMF编/解码芯片为主要器件组成了一套具有编/解码可靠性高、传输误码率低、抗干扰性强、抗灰尘、抗老化的控制系统，且价格低廉、操作方便。为桥式起重机的安全运行提供了可靠的技术保障。

[1]王义方，周伟航主编.微型计算机原理及应用[M].机械工业出版社.

[2]何立民主编.单片机应用系统设计——系统配置与接口技术[M].北京航空航天大学出版社.

[3]石东海主编.单片机数据通信技术从入门到精通[M].西安电子科技大学出版社.