起重机人机互认系统中无线通讯部分的设计与实现.pdf

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1、起重机人机互认系统中无线通讯部分的设计与实现庆光蔚王会方胡静波南京市特种设备安全监督检验研究院南京　２１００１９摘要：为满足起重机作业信息远程传输存储的功能需求，设计了以Ｃ８０５１Ｆ９３０单片机为控制核心，用于起重机作业人员身份认证的射频信号无线传输系统。针对起重设备现场复杂干扰环境，设计实现了系统的软硬件，并集成于识别终端中。在冶金起重机上的实际应用结果表明，该无线传输系统能够适应起重机工作环境，实现人机互认系统射频识别终端与管理终端无线通讯。关键词：起重机；人机交互；ＲＦＩＤ；无线通讯中图分类号：ＴＨ２１８：ＴＮ９２　　文

2、献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０７８５（２０１４）１１－００２８－０４Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｅｍａｎｄｏｆｒｅｍｏｔｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｃｒａｎｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｒａｎｅｏｐｅｒａｔｏｒｉｄｅｎｔｉｔｙａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈＣ８０５１Ｆ９３０ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅＦｏｒｔ

3、ｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｒｕｎｎｉｎｇｉｎｃｏｍｐｌｅｘｓｉｔｅａｎｄｃａｕｓｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｒｍｉｎａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃｃｒａｎｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｆｉｔｆｏｒｃｒａｎｅｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｒｅａｌｉｚｅ

4、ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｒｍｉｎａｌａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｅｒｍｉｎａｌｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｍａｃｈｉｎｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒａｎｅ；ｈｕｍａｎａｎｄｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ＲＦＩＤ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ务器中，从而实现后台管理。本文在文献［１］基０　引言础上，进一步详细说明了其中远程信息传输存储作为经济建设中不可或缺的大型特种设备，功能的实现方案，以期探索

5、更加适应起重机的人到２０１３年底，全国起重机械已达２１３５０万台。与机互认及安全监控技术通讯方式。此同时，起重机伤害事故占全部工业企业伤亡事１　总体方案故的比例也呈逐年上升趋势。国家质检总局发布的《特种设备安全状况通报》显示，因作业人员该系统中无线射频收发模块的结构框图如图１违规违章操作导致的事故已占全部起重机事故的所示，由发送模块和接收模块两部分组成。发送６０％。因此，开展起重机人机交互技术研究，设模块中的主控制器Ｃ８０５１Ｆ９３０将数据传送给射频计一套通过一定身份认证手段，根据人员身份对芯片Ｓｉ４４３２进行编码处理，并以特

6、定的格式经天起重机进行控制的监控管理系统，对于减少违规线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信操作，预防和减少安全事故，提高起重机安全管号放大、解调之后，再将数据送给主控制器理水平，具有十分重要的现实意义。Ｃ８０５１Ｆ９３０进行相应的处理。系统还留有ＲＳ２３２文献［１］已利用射频识别技术（ＲＦＩＤ），设接口用于实现与ＰＣ机通信。计了针对包括冶金起重机、架桥机等大型起重机２　硬件方案的作业人员身份认证系统，可根据人员岗位权限对起重机进行不同类型的操作。该人机互认系统２１　硬件设计由管理终端和识别终端组成。识别终端包括射频主控芯

7、片选用ＳｉｌｉｃｏｎＬａｂｓ公司推出的单片机识别和指纹识别等身份认证模块。而身份识别信Ｃ８０５１Ｆ９３０。Ｃ８０５１Ｆ９３０有４ｋＢ的ＲＡＭ和６４ｋＢ息将通过无线传输模式发送到管理终端，存入服的Ｆｌａｓｈ，片上集成了丰富的外围设备（包括串口、国家质检总局科技计划项目（２０１１ＱＫ１３４）—８２—《起重运输机械》　２０１４（１１）模式下寄存器中的内容会丢失，且不允许ＳＰＩ访问，但芯片的电流损耗只有１０ｎＡ，功耗很低，因此适合要求极低功耗的应用。在连接到电源后，在ＳＤＮ的下降沿上电复位，根据指令转换到其他工作模式。为了达到较好的通

8、信效果，Ｓｉ４４３２的接收低噪声放大器匹配电路和发射功率放大器匹配电路图１　无线收发模块原理图的阻容参数都严格按照数据手册提供的参数选型。２２　ＰＣＢ设计ＳＰＩ、１０位Ａ／Ｄ转换器等），很好地满足了本系统设计好的ＰＣＢ（印刷电路板）如图３所示，的应用需求。它支