一种液压挖掘机新型监控系统的设计.pdf

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1、MicrocomputerApplications微机应用一种液压挖掘机新型监控系统的设计与智中南大学机电工程学院陈欠根赵娟谢喜春能化"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!摘要:介绍了一种以C8051F020单片机为核心的液晶显示监控系统,已在SWE45型!!!"液压!挖!掘!机!上!进行!运!行!和!调!试!,证!明!系!统稳!定!可!靠!,阐!述!了!该!系统!的!软!硬!件!组!成及!其!特!性!。!"关键词:液压挖掘机监控系统液晶显示随着计算机网络、多媒体技术和通讯技术的

2、发定时计数器、中断、数字I/O接口。片内还配置了符展,现代化施工管理现场要求以最佳的人员、设备、合IEEE1149.1标准的JTAG接口,在上位机软件的物资的配置来实现预定的目标,因此对于挖掘机的支持下,通过串行的JTAG接口可直接对安装在最在线状态监测和故障诊断的要求越来越高。为满足终应用系统上的单片机进行非侵入式、不占用片内目前液压挖掘机状态监测与故障诊断系统的要求,资源、全速在线系统的调试,无需另配编程器及仿真笔者设计了以美国CYGNAL公司的SOC芯片器,是目前功能最强大、性能价格比最好的单片机之[2]C

3、8051F020为中央处理器的液压挖掘机监控系统。一。该系统采用液晶显示器显示25路工况参数,能够动态反映整个系统的工作状态,并且可以对异常情况进行报警处理。1在线状态监测和故障诊断系统硬件设计在线状态监测和故障诊断系统硬件由中央处理器、信号采集装置、控制输出、存储器、看门狗、电源电路和通信电路组成,如图1所示。为了克服机械仪表布线复杂、精度差、稳定性不高、参数修改和扩展困难、发热量大、耗电大、易损坏、开发性差等缺点,该装置采用了稳定性好的液晶显示器。1.1C8051F020简介本文所述是以美国CYGNAL集成产

4、品公司的混合信号系统级芯片(SOC)C8051F020为中央控制单元的监控装置。C8051F020除了具有标准8051的图1在线状态监测系统硬件框图数字外设部件之外,内部还集成了一个单片机数据1.2信号采集单元的设计采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设信号采集装置原理图如图2所示,用于采集挖[1]及其他功能部件。其片内集成了多通道12位和8掘机各部分的运行状态信号。该装置包括计数器、光位A/D转换器以及一个双12位D/A转换器,两个电隔离芯片和滤波器。该系统需要用转速传感器从增强型UART串口,便于模拟量

5、和数字量的采集、发动机采集高速脉冲信号,然后接计数器TS3V555控制和通信传输。该单片机还集成有4KB内部数据计数,经过光电隔离芯片HCPL0600再提供给RAM和64KBFLASH以及外部64KB数据存储器C8051F020的P0口。来自传感器的信号主要是模拟接口、总线接口、电压比较器、温度传感器、电压基信号,滤波后经过A/D转换再输入给光电隔离芯片准、电源监视器等部件,比常规51单片机有更多的HCPL0600,直接提供给C8051F020的P0口,开关—2—工程机械2005(12)Microcomputer

6、Applications微信号则只需要数字滤波,光电隔离PS2801-1提供给1.3电源模块的设计机C80511F020的P2口和P3口。采用光电滤波(隔离)由于挖掘机特殊的工况要求,因此笔者设计的应的目的是提高系统的抗干扰能力,也就是提高监控电源模块可以自动识别12V/24V的车载电压,该电用系统的可靠性。源模块能够自动适应9~36V的宽电压输入,转化为与智5V的稳定电压输出,为了避免模拟信号和数字信能号之间的干扰,同时保证控制板正常工作,对模拟信化号处理模块和数字信号处理模块单独供电,给液晶屏的5V电源也进行

7、了滤波处理。C80511F020的3.3V工作电源是将5V的电源通过芯片ASM117转化得到的。如图3所示为设计的电源模块。1.4串口通讯模块挖掘机监控系统要与上位机通讯,于是笔者设计了串口通讯模块,主要采用MAX232来实现。如图4所示,其中RXD和TXD与C8051F020的P0.0图2数据采集装置原理图和P0.1口相连接。图3电源电路图4串口通讯电路1.5看门狗电路的设计跑飞,就会发出RESET指令。所以为了提高程序的看门狗电路其实是一个独立的定时器,有一个可靠性,笔者设计了图5所示的看门狗电路,用来监定时

8、器控制寄存器,可以设定时间(开狗),到达时视C8051F020内部程序运行状态,在程序跑飞或死间后要置位(喂狗),如果没有的话,就认为是程序锁的情况下,可以自动复位。工程机械2005(12)—3—MicrocomputerApplications微1.6显示模块机应本系统采用的是320×240图形点阵式液晶屏,用液晶屏的显示由SED1335芯片驱动行、列扫描芯片与来实现。