集裝箱橋吊吊具定位系統(tǒng)的總體設計

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 。