摘要：起重机是现代化工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。它在我们的生活中扮演着越来越重要的位置，它能代替人的操作去做对人体健康有严重危害的作业。但是起重机也有最大荷载限度，超过这个限度则会发生危险，损坏器件，也可能给操作人员带来生命危险。为了防止事故的发生，就需要我们控制起重量在安全范围之内，因此就产生了起重量限制器。

起重量限制器通过测量起重机起吊物的重量进行分析，来限制起重机的起吊重量，防止起重器超过安全限度。起重量限制器的安全保护设置包括称重显示、声音报警和切断电源等功能。

起重量限制器主要通过测量起重机负载的起吊或者举起的重量是否超重来防止起重机负载过重所带来的安全隐患的起重量限制保护装置。这种保护装置主要由对负载的称重、显示、分析、声报警以及切断电源组成。它的存在就是为了避免因起重机过载而造成设备的损坏和人员的事故。

现代化的起重量限制器产品是复合功能的产品系统，主体主要由传感器子系统、测控子系统和主控计算机组成。传感器安装在起重机的不同部位，实时测量并传输起重机作业时的重量、力矩、风速等，然后将测得的数据传输到子测控系统。子测控系统是具有特定功能的集成单片机，当单片机收到传感器传至的信息时，就将信息整理并发送给主控计算机。主控计算机接收子系统传来的运行特征数据，完成分析、存储和运输，发出具体命令控制起重机动作。另外，主控计算机还能进行特征数据打包的无线网络传输，进行全方位监控。

本设计分为硬件和软件两个部分，包含操作人员控制电路和传感器电路。使用重量传感器来感测重物的压力，将此压力转换为电信号，该输出模拟信号的输出电压为1.5mV—2V。通过放大器放大为0—5V电压后输送到AD转换器，将模拟信号转换为数字信号，将AD转换器送出的8位数字信号送入AT89C2051传感器，AT89C2051根据接受到的信号进行处理和判断，输出信号到LED数码显示管，当采集到的起吊重量达到额定起吊重量的90％时，驱动报警电路来断续发出报警声。当采集到的起吊重量达到额定起吊重量的105％时，驱动报警电路发出连续报警声，并由继电器延时2s后切断起重机电源。当采集到的起吊重量达到额定起吊重量的120％时，驱动报警电路发出连续报警声，并由继电器立刻切断起重机电源。

关键词：起重量限制、单片机、声报警

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论1

  1.1背景发展及研究意义.1

1.1.1起重机的背景发展1

1.1.2起重量限制器的背景发展1

1.1.3起重量限制器的安装调试1

  1.2国内外研究现状.2

1.2.1国内研究现状.2

1.2.2国外研究现状.2

  1.3课题研究的内容.2

第2章 系统总设计方案5

  2.1系统总体方案5

  2.2系统最终目标5

  2.3本设计主要技术指标.5

  2.4传感器的介绍6

2.4.1应变式电阻传感器的主要特性.7

2.4.2电感式传感器的主要特性7

2.4.3电容式传感器的主要特性7

2.4.4压电式传感器.8

2.4.5传感器的选择.8

第3章 系统的硬件设计.9

  3.1传感器电路.9

3.1.1压电式传感器的结构和工作原理.9

3.1.2压电式传感器的等效电路10

  3.2微处理器的选型.11

  3.3测量模块13

3.3.1信号放大器13

3.3.2A/D转换器.14

  3.4整流稳压电路15

  3.5看门狗电路.15

  3.6声报警电路.16

  3.7数码LED显示电路.17

3.7.1 LED显示管.17

3.7.2 74HC595芯片17

  3.8 时钟电路.18

  3.9单元间通信.19

  3.10故障分析.20

3.10.1增益电路故障分析21

3.10.2传感器故障分析21

3.10.3 执行机构故障分析.21

第4章 系统的软件设计.23

  4.1软件设计概述23

  4.2 系统主程序设计.24

4.2.1系统主流程图.24

4.2.2系统主程序24

  4.3 A/D转换子程序27

  4.4 初始化子程序.29

  4.5 中断服务子程序30

  4.6 UART0接口中断30

  4.7 对FLASH的读写程序31

第5章 总结与展望.33

  5.1 总结与未来展望33

  5.2 系统不足之处.33

参考文献.34

致  谢.35

附录A LED原理图37

附录B 显示器原理图.38

附录C 变送器原理图.39

附录D 起重量限制器程序40