海警艦艇智能旋梯系統(tǒng)

摘 要：本項(xiàng)目基于C8051f020單片機(jī)，通過接收超聲波傳感器感應(yīng)艦艇、旋梯到碼頭的距離變化的數(shù)據(jù)，設(shè)計了一套單片機(jī)利用智能感應(yīng)算法處理數(shù)據(jù)，控制旋梯收放的智能控制系統(tǒng)。通過測試，本系統(tǒng)具備船到岸測距、智能收放旋梯、工作模式控制、自動報警、液晶顯示等五大功能。該系統(tǒng)方法可靠、結(jié)構(gòu)合理、感應(yīng)靈敏度高，且設(shè)計的聲光報警系統(tǒng)報警準(zhǔn)確、及時。在海警艦艇、公務(wù)用船及其它民用船只上有很大的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：智能旋梯；智能感應(yīng)；智能控制

1 智能感應(yīng)算法

應(yīng)用于本項(xiàng)目的智能感應(yīng)算法，首先需要對旋梯的實(shí)際放置位置進(jìn)行力學(xué)分析，得到旋梯的受力情況和電機(jī)牽引力作用函數(shù)，再通過實(shí)際測量數(shù)據(jù)，擬合收放時旋梯到岸的距離與牽引力作用時間的關(guān)系函數(shù)，最后再擬合牽引力作用時間與旋梯角度的關(guān)系函數(shù)。

1.1 電機(jī)功率（牽引力）作用時間與角度關(guān)系

1.3 感應(yīng)算法

2 硬件設(shè)計

2.1 單片機(jī)控制模塊

本系統(tǒng)采用C8051F020單片機(jī)，該單片機(jī)以其低功耗和高效能著稱。單片機(jī)模塊主要負(fù)責(zé)信號的接受、處理、分析，接受由超聲波模塊回傳的信號進(jìn)行計算旋梯離岸的距離和船離岸的距離，接受工作模式、狀態(tài)的信號，并處理在各個模式和狀態(tài)下，通過PMW控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而控制旋梯的收放。

系統(tǒng)以單片機(jī)p0.0 p0.1為觸發(fā)10us的高電平信號輸出，p2.0 p2.1為超聲波回響信號輸入，p3.0口為聲光報警信號輸出，p2.4 p2.5，p2.6 p2.7為電機(jī)控制輸出，p0.2 p0.3為工作模式選擇輸入。

2.2 超聲波測距模塊

傳感器采用I/O口TRIG觸發(fā)測距給最少10us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40kHz的方波，自動檢測是否有信號返回，有信號返回通過I/O口ECHO輸出高電平持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回時間。

2.3 聲光報警模塊

當(dāng)船到岸的距離超過靠岸的安全距離時，單片機(jī)處理超聲波模塊反饋的距離后，在p3.0口輸出高電平，實(shí)現(xiàn)報警功能，并且系統(tǒng)自動將工作模式轉(zhuǎn)換為手動模式。

2.4 旋梯手動/自動控制模塊

旋梯手動/自動控制模塊解決了人工智能控制中最關(guān)鍵的問題，即人工模式和智能模式如何在硬件電路的實(shí)現(xiàn)。在軟件設(shè)計中只需用設(shè)置一個變量的變換就可以實(shí)現(xiàn)，模式的切換。而硬件電路則需要保證在一個模式下另一個模式的變換不會影響這個模式的正常工作。當(dāng)用戶選擇手動模式時，p2.4 p2.5輸出低電平，將自動模式鎖住，模塊只能通過開關(guān)S1、S2來控制旋梯的收放。用戶選擇自動模式時，開關(guān)處于斷開，將手動模式鎖住，模塊只能通過控制p2.4 p2.5輸出高低電平來控制旋梯的收放。旋梯手動/自動控制模塊在硬件上保證了兩種模式的獨(dú)立性，更好地實(shí)現(xiàn)旋梯的智能收放。模塊中接口K1、K2連接電機(jī)驅(qū)動模塊。

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作者簡介：陳巍巍（1990-），男，浙江省溫州人，工作單位：公安海警學(xué)院，職務(wù)：學(xué)員，研究方向：計算機(jī)。

指導(dǎo)老師：梁春美。