起重机超载限制控制.docx
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起重机超载限制控制
成绩
课程设计报告
题目起重机超载限制
课程名称计算机控制系统设计
院部名称机电工程学院
专业自动化
班级08自动化(本)
(2)
学生姓名王启权
学号0804110705
课程设计地点C204
课程设计学时1周
指导教师姜玉东
金陵科技学院教务处制
目录
前言……………………………………………………………………1
第一章总体方案…………………………………………………2
1.1系统框图…………………………………………………………2
1.2分析介绍……………………………………………………………3
第二章硬件设计……………………………………………………4
2.1硬件设计…………………………………………………………4
2.1.1部分功能部件
第三章软件设计…………………………………………5
3.1系统流程图…………………………………………………………5
3.2子程序设计……………………………………………………………6
3.2.1初始化程序………………………………………………………7
3.2.2数据采集子程序…………………………………………………8
3.2.3自重值显示程序…………………………………………………11
3.2.4采集毛重程序……………………………………………………13
3.2.5判断是否预警或报警程序………………………………………14
3.2.6显示子程序………………………………………………………16
3.2.7超载计数单元值显示程序STEP…………………………………16
3.2.8中断服务子程序INT0……………………………………………18
3.2.9中断服务子程序INT1……………………………………………19
3.2.10延时子程序DS1、DS2、DS3……………………………………21
3.3系统软件……………………………………………………………22
第四章结束语………………………………………………29
附录…………………………………………………………………30
参考资料……………………………………………………31
前言
计算机控制技术是一门应用性很强的专业课,其理论与实践技能是从事机电类专业技术工作的人员不可缺少的,理论与实践的密切结合,是学好计算机控制技术的重要特点。
虽然现在又涌现出很多其他类似的技术,如PLC,但是计算机控制技术由于性价比高,仍然深受广大用户的喜爱。
它的应用很多,深入到我们生活的方方面面。
如今的计算机控制技术的发展是很快的,有许多方面,虽然有很多相似之处,但每个方面都有其自身的特点,例如在起重机方面应用比较广泛,利用这个技术
可以防止起重机因为超重而损怀,合理提高起重机的寿命,节约了成本。
计算机控制技术不单是软件上的技术,更是软件与硬件的结合的一种技术,硬件是软件的基础。
硬件的发展是超前软件的发展的,但是离开了硬件的考虑,那软件设计也是徒劳的。
第一章总体方案
1.1系统框图
图1.1系统框图
1.2分析介绍
如上图所示,模拟信号放大部分选用运算放大器OP07,A/D转换器选用MC14433,系统主机选用8031单片机,扩充一片程序存储器2716,地址及数据锁存器选用74LS373,4线-7线译码器选用4511,驱动器选用MC1413,基准电压源选用MC1403,数码显示部分选用BS212共阴数码管,音响部分选用一片KD9561。
硬件系统上电工作后,由压力(拉力)传感器来的微弱电信号经OP07放大后送到MC14433进行A/D变换,MC14433送出的4位8421BCD码及4位选通信号一起送到8031单片机的P1口,8031根据P1口来的信号进行处理判别后送4511和MC1413译码驱动显示。
若采集到的物重达到或超过额定值的90%,则P3.0送出低电平驱动声光预警电路。
若采集到的物重达到或超过额定值的
105%,超载计数单元加1,由P3.1送出低电平,驱动声光报警电路,并由继电器切断起重机电源。
第二章硬件设计
根据上述介绍的工作原理和技术要求,可知该应用系统实际上是一个典型的数据采集与控制系统,数据采集的对象是一路压力(拉力),故选用压力(拉力)传感器进行物理量的测量,控制对象是断电及报警装置,故选用继电器及声响电路进行断电及报警。
2.1硬件设计
2.1.1各个功能部件介绍如下
(1)A/D转换器选用MC14433
MC14433是美国Motorola公司推出的单片31/2位A/D转换器,其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。
具有外接元件少,输入阻抗高,功耗低,电源电压范围宽,精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器, MC14433最主要的用途是数字电压表,数字温度计等各类数字化仪表及计算机数据采集系统的A/D转换接口。
图2.1A/D转换器
(2)信号放大电路
放大器是高精度低失调电压的精密运放集成电路,用于微弱信号的放大
图2.2信号放大电路
(3)8031单片机
MC14433送出的4位8421BCD码及4位选通信号一起送到8031单片
机的P1口,8031根据P1口来的信号进行处理判别后送4511和MC1413译
码驱动显示。
晶振是给单片机提供工作信号脉冲的.这个脉冲就是单片机的
工作速度.比如12M晶振.单片机工作速度就是每秒12M.和电脑的CPU概念
一样。
8031单片机引脚图
(4)数码管以及译码器
译码器采用4511,数码显示部分选用BS212共阴数码管,音响部分选
用一片KD9561。
图2.4数码管及译码器
(5)驱动器1413
驱动器选用MC1413,基准电压源选用MC1403
图2.5驱动器
(6)地址锁存器以及2716程序存储器
74LS373:
当三态允许控制端OE(即图中11口)为低电平时,D1~D8为
正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时,D1~D8呈高阻
态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影
响。
当LE端施密特触发器的输入滞后作用,使交流和直流噪声抗扰度被改
善400mV。
2716:
用于程序存储
图2.6地址锁存器及2716程序存储器
第三章软件设计
前面我们通过十个部分讨论了起重机超载限制器软件设计方法,下面分别给出实用的系统流程图及软件部分。
3.1系统流程图
图3.1系统流程图
3.2子程序设计
在任务的总体设计思想和硬件之后,就开始设计程序,根据前面介绍的工作原理和技术指标,软件设计主要任务有:
3.2.1初始化程序
初始化程序主要用于来确定堆栈、程序状态字、对存储单元清0、让数码管闪烁显示全0十次。
START:
MOVSP,#60H;初始化
MOVPSW,#00H
CLRA;清21H、22H单元
ANL21H,A
ANL22H,A
MOVR0,#0AH;全0闪烁十次
LOOP:
MOVA,#0F0H;全0显示
MOVX@R1,A;送P0口显示
LCALLDS1;调用延时子程序
MOVA,#00H;显示全暗
MOVX@R1,A
LCALLDS1
DJNZR0,LOOP;闪烁完十次否
3.2.2数据采集子程序
起重机在实际工作前,超载限制器应先检测出起重机挂钩、承重绳等物体的重量,我们称它为自重。
当起重机实际起吊重物时,检测到的重量称为毛重。
物体的实际重量等于毛重减去自重。
IN1:
MOVA,P1;输入转换结果
JNBACC.4,IN1;是千位选通位否
IN2:
JBACC.3,IN3;千位为1
CLRA;千位为0
MOV31H,A;赋给31H
SJMPIN4
IN3:
MOV31H,#10H;千位为1送入31H高4位
IN4:
MOVA,P1
JNBACC.5,IN4;是百位选通位否
ANLA,#0FH;提取百位值
ORLA,31H;与千位值合并
MOV31H,A;存入31H单元
IN5:
MOVA,P1
JNBACC.6,IN5;是十位选通位否
SWAPA;高、低四位交换
ANLA,#0F0H;提取十位值
MOV32H,A;暂存到32H高4位
IN6:
MOVA,P1
JNBACC.7,IN6;是个位选通位否
ANLA,#0FH;提取个位值
ORLA,32H;与十位值合并
MOV32H,A;存入到32H单元
RET;子程序返回
图3.2.2数据采集子程序流程图
3.2.3自重值显示程序
系统开机工作后,首先调用数据采集子程序,获得自重值,然后分别将它们送到27H和28H单元。
自重值显示程序是从27H单元和28H单元中提取千、百、十、个位值,再配上选通位后从数据总线输出。
为了使人眼能看到延续一定时间的自重值显示,程序中应使显示部分循环一定的次数,并将每一位的显示时间适当延长。
MOV27H,31H;千、百位送27H单元
MOV38H,32H;十、个位送28H单元
MOVA,27H
ANLA,#0F0H;提取千位值
SWAPA
MOV11H,A;存放11H单元
MOVA,27H
ANLA,#0FH;提取百位值
MOV12H,A;存放12H单元
MOVA,28H
ANLA,#0F0H;提取十位值
SWAPA
MOV13H,A;存入13H单元
MOVA,28H
ANLA,#0FH;提取个位值
MOV14H,A;存入14H单元
MOVR0,#0FFH;设显示次数
LOOP1:
MOVA,11H
ORLA,#10H;组合千位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,12H
ORLA,#20H;组合百位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,13H
ORLA,#40H;组合十位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,14H
ORLA,#80H;组合个位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
DJNZR0,LOOP1;显示次数到否
3.2.4采集毛重程序
由于起重机或行车在吊起重物时存在一定的加速度,这势必影响传感器测得信号值的正确性。
因此,在程序执行完自重测量和显示后,延时0.5s后再进行毛重测量。
同时采用两次采样,采样间隔约0.5s。
如果相隔0.5s的两次采样值的高2位相等,则表明测量值没有受到加速度的影响,为正常值;否则,放弃第一次采样值,并再进行一次采样比较,直到两次采样值相等为止。
OUT1:
LCALLDS3;延时0.5s
OUT2:
LCALLIN1;调用采集子程序
MOV23H,31H;将毛重值
(1)送23H、24H单元
MOV24H,32H
LCALLDS3;延时0.5s
AAA:
LCALLIN1;调用采集子程序
MOV25H,31H;将毛重值
(2)送25H、26H单元
MOV26H,32H
MOVA,25H;毛重值
(2)的千、百位送A
CJNEA,23H,BBB;毛重值
(2)毛重值
(1)比较
AJMPCCC;相等则转入下面的程序
BBB:
MOV23H,25H;不相等,毛重值
(2)送23H、24H单元
MOV24H,26H
SJMPAAA;重新采样
图3.2.4采集毛重程序流程图
3.2.5判断是否预警或报警程序
在执行该程序之前,在中断服务程序中已将毛重值减去自重值,并将物体实际重量的千位、百位存于21H单元,十位和个位存于22H单元。
该程序首先判断物体重量是否达到或超过额定值的90%,如果达到或超过这一限值,预警黄灯亮,并使音响电路发出鸣叫。
其次判断物体重量是否达到或超过额定值的105%,如果超过这一限值,报警红灯亮,并由音响电路发出报警声,数码管显示当前物体重量并不在变化,超载计数单元内容加1。
CLRC;清进位标志
MOVA,21H;是否超过90%
CJNEA,90%H,SUB1;高2位比较
MOVA,22H
CJNEA,90%L,SUB1;低2位比较
SUB0:
CLRP3.0;预警
SJMPSUB2
SUB1:
JNCSUB0;超过额定值90%否
SJMPADD1;向下执行显示程序
SUB2:
CLRC
MOVA,21H;是否超过105%
CJNEA,105%H,SUB5;高2位比较
MOVA,22H
CJNEA,105%L,SUB5;低2位比较
SUB3:
MOVA,20H;超载,计数单元加1
INCA
MOV20H,A
SUB4:
CLRP3.1;报警、断电
LCALLADD2;调用显示子程序
SJMPSUB4;循环显示
SUB5:
JNCSUB3
ADD1:
LCALLADD2;调用显示子程序
JNBP3.4,STEP;显示超载计数单元内容否
HH:
LJMPOUT2;循环采集
3.2.6显示子程序
显示子程序类似于自重显示程序部分,流程图从略。
ADD2:
MOVA,21H;显示子程序
ANLA,#0F0H;取千位
SWAPA
MOV15H,A
MOVA,21H;取百位
ANLA,#0FH
MOV16H,A
MOVA,22H;取十位
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOV17H,A
MOVA,22H;取个位
ANLA,#0FH
MOV18H,A
MOVA,15H;显示千位
ORLA,#10H
MOVX@R1,A
LCALLDS2
MOVA,16H;显示百位
ORLA,#20H
MOVX@R1,A
LCALLDS2
MOVA,17H;显示十位
ORLA,#40H
MOVX@R1,A
LCALLDS2
MOVA,18H;显示个位
ORLA,#80H
MOVX@R1,A
LCALLDS2
RET
3.2.7超载计数单元值显示程序STEP
主程序中通过访问P3.4口是否为“0”进入STEP中,该程序首先将16进制数转换成10进制数,再进行组合显示,采用循环显示一段时间后返回主程序。
STEP:
MOVA,20H;取超载计数单元内容
MOVB,#64H;设除数为100
DIVAB
MOV19H,A;取商为百位数
MOVA,B;取余数继续除
MOVB,#0AH;设余数为10
DIVAB
MOV1AH,A;取商为十位数
MOV1BH,B;取余数为个位数
MOVR7,#0FFH;置循环显示次数
SS:
MOVA,19H
ORLA,#20H;组合百位显示码
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,1AH
ORLA,#40H;组合十位显示码
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,1BH
ORLA,#80H;组合个位显示码
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
DJNZR7,SS;循环显示次数到否
AJMPHH;跳转执行
3.2.8中断服务子程序INT0
本中断服务子程序用来实现掉电保护。
由INT0端发出中断请求,中断服务程序接着用P3.7向定时器555的下触发端送一个低电平,并置PCON(电源控制寄存器)的PD位(掉电方式位)为“1”。
INT0:
PUSHACC;保护现场
PUSHPSW
MOV87H,#02H;置PCON的PD为“1”
CLRP3.7;置P3.7输出“0”
POPPSW;恢复现场
POPACC
RETI
3.2.9中断服务程序INT1
中断服务程序INT1通过16进制减法及10进制调整程序实现10进制数相减,来获得物体的实际重量。
由于传感器、放大器及A/D转换器存在一定的误差,当程序中出现自重减自重的负值时,采用让显示器全0的办法进行处理。
INT1:
PUSHACC;保护现场
PUSHPSW
MOVPSW,#08H;重置工作寄存区
JBP3.5,REL;对P3.5判断是否对超载计数器清0
MOV20H,#00H;超载计数器清0
REL:
MOVR3,#06H;设置10进制调整值
MOVR4,#60H
CLRC
MOVA,24H
MOVR0,28H
SUBBA,R0;对十位、个位作减
JNCDAA1;需10进制调整否
CLRC
JNBAC,DAA0;需10进制调整否
SUBBA,R3;对结果进行10进制调整
DAA0:
SUBBA,R4
SETBC;恢复C为“1”
MOV22H,A;相减结果(十、个位)送22H单元
SJMPDAA3
DAA1:
JNBAC,DAA2;需10进制调整否
SUBBA,R3;进行10进制调整
DAA2:
MOV22H,A
DAA3:
MOVA,23H
MOVR0,27H
SUBBA,R0;对千位、百位作减法
JCADD0;判断结果为负否
JNBAC,DAA4;需10进制调整否
CLRAC
SUBBA,R3;进行10进制调整
DAA4:
MOV21H,A;相减结果(千、百位)送21H单元
DDD:
POPPSW;恢复现场
POPACC
RETI;中断返回
ADD0:
CLRA;结果为负,则清0
ANL15H,A
ANL16H,A
ANL17H,A
ANL18H,A
ANL21H,A
ANL22H,A
SJMPDDD
以上程序中,自重值存储在27H、28H单元,毛重值存储在23H、24H单元,物体实重值存储在21H、22H单元。
3.2.10延时子程序DS1、DS2、DS3
DS1:
MOVR1,#0FFH
DEC1:
MOVR2,#0FFH
DJNZR2,﹩
DJNZR1,DEC1
RET
DS2:
MOVR1,#04H
DEC2:
MOVR2,#0FFH
DJNZR2,﹩
DJNZR1,DEC2
RET
DS3:
MOVR3,#04H
DEC3:
LCALLDS1
DJNZR3,DEC3
RET
3.3系统软件
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0003H
LJMPINT0
ORG0013H
LJMPINT1
START:
MOVSP,#60H;初始化
MOVPSW,#00H
CLRA;清21H、22H单元
ANL21H,A
ANL22H,A
MOVR0,#0AH;全0闪烁十次
LOOP:
MOVA,#0F0H;全0显示
MOVX@R1,A;送P0口显示
LCALLDS1;调用延时子程序
MOVA,#00H;显示全暗
MOVX@R1,A
LCALLDS1
DJNZR0,LOOP;闪烁完十次否
LCALLIN1;采集自重
MOV27H,31H;千、百位送27H单元
MOV38H,32H;十、个位送28H单元
MOVA,27H
ANLA,#0F0H;提取千位值
SWAPA
MOV11H,A;存放11H单元
MOVA,27H
ANLA,#0FH;提取百位值
MOV12H,A;存放12H单元
MOVA,28H
ANLA,#0F0H;提取十位值
SWAPA
MOV13H,A;存入13H单元
MOVA,28H
ANLA,#0FH;提取个位值
MOV14H,A;存入14H单元
MOVR0,#0FFH;设显示次数
LOOP1:
MOVA,11H
ORLA,#10H;组合千位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,12H
ORLA,#20H;组合百位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,13H
ORLA,#40H;组合十位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
MOVA,14H
ORLA,#80H;组合个位值和选通位
MOVX@R1,A;输出到显示器
LCALLDS2;延时
DJNZR0,LOOP1;显示次数到否
OUT1:
LCALLDS3;延时0.5s
OUT2:
LCALLIN1;调用采集子程序
MOV23H,31H;将毛重值
(1)送23H、24H单元
MOV24H,32H
LCALLDS3;延时0.5s
AAA:
LCALLIN1;调用采集子程序
MOV25H,31H;将毛重值
(2)送25H、26H单元
MOV26H,32H
MOVA,25H;毛重值
(2)的千、百位送A
CJNEA,23H,BBB;毛重值
(2)毛重值
(1)比较
AJMPCCC;相等则转入下面的程序
BBB:
MOV23H,25H;不相等,毛重值
(2)送23H、24H单元
MOV24H,26H
SJMPAAA;重新采样
CCC:
CLRIT0;置INT0为电平触发方式
SETBEX0;开外部中断为0
SETBIT1;置INT1为边沿角发方式
SETBEX1;开外部中断为1
SETBEA;CPU开中断
CLRC;清进位标志
MOVA,21H;是否超过90%
CJNEA,90%H,SUB1;高2位比较
MOVA,22H
CJNEA,90%L,SUB1;低2位
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