理工学院毕业设计（论文）
塔式起重机动态平衡监控系统设计
学 生： 学 号：
指导教师：
理工学院机械工程学院
二O一三年六月
毕业设计（论文）任务书
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 （1）设计目标：
理解塔式起重机的工作原理，熟悉单片机的功能及引脚，掌握单片机在塔吊动态平衡监控系统中的应用。 （2）主要内容及基本要求
①简述塔式起重机的工作原理；
②完成塔吊动态平衡监控系统的硬件与软件设计。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
①张清国. 建筑工程机械[M]. 重庆：重庆大学出版社，2004 ②丁元杰.单片机原理及应用[M].机械工业出版社，1999.8 ③贾伯年，俞朴.传感器技术[M].东南大学出版社，1999.6
④韩志军，沈晋源.单片机应用系统设计[M]. 北京：机械工业出版社，2005 3．进度安排 1 2 3 4 5
设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 3月4日—3月24日 3月25日—4月21日 4月22日—5月19日 5月20日—6月2日 设计（论文）题目： 塔吊动态平衡监控系统的设计
查阅资料，学习传感器及单片机的基本知识 完成系统硬件设计 完成软件的编写 完成论文的撰写 毕业设计（论文）的修改、答辩准备工作及毕业答辩 6月3日—6月23日 摘 要
随着近年来高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程中起着作用越来越大的作用，并且不断向智能化、大型化方向发展。与此同时，塔式起重机事故也在频繁发生，塔机事故已成为威胁建筑施工安全的重要隐患之一。为使塔式起重
机安全运行减少因事故造成的经济及人员损失，研究开发一种塔式起重机监控系统有着极其重要的工程应用价值。本文对塔式起重机平衡监控技术进行了研究，并在此基础上设计开发了基于单片机的塔式起重机监控系统。本文对塔式起重机工作原理及其监控需求进行了详细阐述，分析了国内外塔式起重机监控系统的研究现状。然后，对塔式起重机监控系统进行了设计。本课题的监控系统运用角度传感器、鞘式重量传感器、绝对式光电编码器等，通过创新的安装方式，提高了塔机动态平衡监控的技术性能。
关键词:塔式起重机;平衡检测;单片机;传感器
ABSTRACT
With the develop of the architecture industry, the structure of tower cranes has been developed toward higher, bigger and intelligent. At the same time, the tower crane accidents also occur frequently. It can be said tower crane Accident has become a major
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threat to the safety of building construction. For the tower crane safe operation, reducing the accident caused by the economic loss and personnel. Research and development of an intelligent monitoring system of tower crane has important engineering application. This paper studied the technology of tower crane, and on this basis, design and development of tower crane monitoring system based on MCU. This paper firstly detail the tower crane working principle and control demand, analysis of domestic and international monitoring system of tower crane, Secondly, design of the tower crane monitoring system. The subject with the advanced control system from the angle sensor, shaft pin sensor, absolute photoelectric encoder, through innovative methods to install, improved tower crane safety monitoring of technical performance.
Keywords: Tower crane; balanced detection; MCU; transducer
目录
摘 要 ............................................................................................................................................ I ABSTRACT ..................................................................................................................................... II 目录 ............................................................................................................................................... 3
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第1章 绪论 ................................................................................................................................. 3 1.1课题研究背景和意义 ......................................................................................................... 3 1.2塔式起重机简介 ................................................................................................................. 2 1.2.1塔式起重机特点 .......................................................................................................... 3 1.2.2塔式起重机结构及其工作原理 .................................................................................. 3 1.3塔式起重机监控系统研究概况 ......................................................................................... 4 1.3.1国际研究概况 .............................................................................................................. 4 1.3.2国内研究现状 .............................................................................................................. 4 1.3.3塔机监控的发展趋势 .................................................................................................. 5 1.3.4课题主要研究内容 ...................................................................................................... 6 1.3.5 论文解决的问题 ......................................................................................................... 6 第2章系统总体方案设计 ........................................................................................................... 7 2.1监控方案设计 ..................................................................................................................... 7 2.1.1监控系统信息处理单元分析 ...................................................................................... 7 2.1.2监控结构系统化设计 .................................................................................................. 8 2.2塔机监控系统传感器设计 ................................................................................................. 8 2.2.1倾角传感器的设计 ...................................................................................................... 8 2.2.2称重传感器设计 .......................................................................................................... 9 2.2.3小车变幅测量 ............................................................................................................ 11 2.2.4力矩传感器设计 ........................................................................................................ 12 第3章系统硬件设计 ................................................................................................................. 14 3.1系统硬件方案确定和主要芯片选型 ............................................................................... 14 3.1.1单片机的选择 ............................................................................................................ 14 3.1.2 A/D转换器的选择 ..................................................................................................... 16 3.1.3外部存储器的扩展 .................................................................................................... 16 3.2系统硬件总体设计 ........................................................................................................... 17 3.2.1电源模块设计 ............................................................................................................ 18 3.2.2模拟信号采集保持电路 ............................................................................................ 18 3.2.3 A/D转换 .................................................................................................................... 19 3.2.4开关量输入通道电路设计 ........................................................................................ 19
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