智能化装载机监控仪设计

发布时间：2020-03-29 20:46

【摘要】：本监控仪以轮式装载机为控制对象,用单片机技术改造传统产品,实现对轮式装载机的电子监控。主要实现的功能有:装载机重要工况参数监控、载重量计算、故障处理和多种通讯方式的实现。关于监控仪的分析和设计,我们按照自顶向下、逐步细化的设计思路,首先,从需求出发,通过分析需求,明确本监控系统所需解决的问题;其次,进行详细的规格定义,明确监控仪的技术规格;再次,进行模块划分,明确监控仪的组成部分以及各部分之间的相互关系。最后进行详细设计,包括硬件和软件两方面的设计。从而形成了完整的设计。以Intel公司的80C196KB单片机为中央处理单元,外扩一些专用的外围芯片,构成了本系统的硬件电路。所设计的监控仪由主机模块、人机接口模块、输入模块和输出模块等四个模块组成。初步实验表明了系统的可行性,并具有一定的可靠性和可扩展性。关于系统的软件设计,首先根据控制系统的需求,划分出软件的结构,再讨论各模块的实现。该部分重点讨论了显示功能的实现和GSM通讯的实现。最后论文对监控仪设计中的两个难点——载重量检测的实现方法和系统可靠性的保证——进行了认真研究,并给出相应的解决措施。
【图文】：

电源电路,复位信号

图 5.3 复位、后电电源电路图1）复位电路关于系统复位，我们要考虑自动复位和手动复位两种情况，采用 MAX691 作为主要控制芯片。MAX691 可同时提供高电平复位信号 RST 和低电平复位信号/RST，特别适合主机板这种既要高电平复位信号又要低电平复位信号的电路。自动复位包括上电、掉电时自行对系统进行的复位，同时也包括在单片机陷入死循环的情况下，由看门狗电路控制的系统复位。MAX691 的 RESET 引脚在系统上电、掉电时可以自行产生一复位输出信号；同时通过设置其看门狗电路，，在单片机陷入死循环状态时也可以使 RESET 产生复位输出。手动复位信号则由上拉电阻、充电电容构成一个充放电电路。其中 EXTERNAL－RST为人机接口板上的复位按钮，S1 为主机板上的复位按钮。自动复位和手动复位这 2 路复位信号都要使单片机系统复位，所以将它们线与后的输出作为整个系统的复位信号。2）看门狗电路MAX691 内建看门狗电路，实现很简单。单片机程序正常工作时，使用 IO 引脚 P1.1（WDI）定期（周期<看门狗溢出周期）改变 MAX691 的 WDI 输入端的电平。每当 MAX691检测到 WDI 引脚发生一次高到低，再低到高的改变，Watchdog 就复位一次，这样 Watchdog永远不会发出复位信号。如果当单片机由于受到某种干扰或发生某种故障时，程序跑飞，从而无法定期改 WDI 的电平，所以 Watchdog 电路就会在 1.6s 后在 RESET 端产生复位信号，

通讯图,串口

个二极管接在电源入口处，可以防止电源正负接反。5．1．5 通讯1）串口通讯系统包括一个标准 232 串口和一个 GSM 接口，GSM 接口电平也是 232 规范。单片机与 GSM 模块一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式，通信速度可设定，通常为 19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与 GSM 模块电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时会对 GSM 模块的通信质量产生影响。由于单片机的输出信号是 TTL 电平，所以这里我们选用 MAX232 芯片作为 RS232 电平转换器。它只要求 5V 供电，且拥有 2 路接收或发送通道，其中发送通道负责将 TTL 电平转换为 RS232 标准电平；而接收通道负责将 RS232 标准电平转换为 TTL 电平。由于 80C196KB 自身内建只有一路标准串口，故本系统需设法扩充为两路。考虑到这两路通讯不会同时进行，则利用一片 74HC244 实现两路之间的互斥，单片机的 UART－SEL引脚作为切换开关。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH243

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