世界科技研究与发展投稿CAN总线式汽车起重机支腿操控面板的研制

来源：职称驿站所属分类：电子技术论文
发布时间：2014-12-20浏览：40次

　　【摘要】本文阐述了大型起重机操纵控制系统的发展趋势，指出了开发基于CAN总线的汽车起重机支腿操控面板的实际意义。本支腿操控面板集合了26个轻触按键的开关量，并将这些开关量的数据通过CAN总线传输到主控制器中，再根据一定的逻辑关系，对起重机的4个支腿进行控制。同时在面板上还集成了一个二维倾斜角度显示器，可快速准确观察4个支腿的调平程度。分别将操控面板配置在汽车起重机的左右两侧，便于操作。

　　【关键词】世界科技研究与发展,汽车起重机,CAN总线,轻触面板,二维角度

　　1.引言

　　随着建设工程的规模的不断扩大，作为重要的工程施工机械，汽车起重机日趋向大吨位、高效率、自动化、智能控制及多用途方向发展[1]。与此同时，用户对其工作性能、操作舒适性、自动化程度、工作安全可靠性等方面的要求也越来越高，产品在这方面的表现已成为决定市场竞争力的主要因素[2]。而汽车起重机的控制系统的发展大体经历了机械控制，液压控制，模拟电路控制，数字电路控制，到如今的数字网络控制时代。

　　对于大型汽车起重机的操控系统来说，他有包含了多个部件和分系统的控制单元、信号采集和显示单元，为了提高数据和信息的传输效率、高可靠性和信息的共享性，就要把这些分系统和子单元通过总线的形式连接起来，组成一个高效、可靠的汽车起重机网络系统。因此开发基于CAN总线的汽车起重机支腿操控面板与传统的机械按钮式的控制面板相比，具有高集成度和可靠性等优点，同时也为用户提供了一种全新的操作界面，外形美观，整体感强，标识清晰，便于操作;防护性能优良，由于薄膜面板是一个无缝隙的平面，对于水、灰尘和油污起到了很好的隔离防护作用，提高了产品的可靠性，同时也便于清洁，特别适用于工程机械恶劣的工作环境;由于在汽车起重机的两侧都配置了支腿操控面板，当起重机的一侧空间受到限制时，可以在另一侧进行操作，给用户的使用带来极大的便利。

　　2.CAN总线式汽车起重机支腿操控系统的组成及控制对象

　　CAN总线的汽车起重机支腿操控面板系统主要是由左右两侧的操控面板、二维角度传感器和主控制器组成，如图2-1所示。

　　操控面板上共有二十七个轻触按键，其中有十六个轻触按键分别控制四个支腿的水平方向和垂直方向的伸缩;有四个轻触按键分别控制四个支腿的水平方向和垂直方向的同时伸缩，有一个轻触按键控制四个水平支腿同时半伸;还有五个轻触按键分别控制发动机的熄火、加速、减速、PTO开和PTO关;另外预留一个轻触按键实现自动调平功能。

　　3.CAN总线式汽车起重机支腿操控面板的设计

　　3.1 操控面板的布局

　　操控面板的布局如图3-1所示。所有轻触按键的功能是按照不同图形区域来划分的，这方便用户快速识别和操作。控制每个支腿的水平伸缩和垂直伸缩的四个轻触按键分别布置在四个支腿形状的图形区域内;左边矩形区域内布置四个支腿的水平、垂直的同时伸缩和水平同时半伸;右边矩形区域内布置五个轻触按键是用来控制发动机的相关操作，正上方的轻触按键是预留自动调平功能按键;中间圆形区域内有一个十字液晶条码显示窗口，每段有十个矩形条码，分别代表汽车起重机前后、左右高低状态，显示的条码数越多，代表此方向越低。当前后、左右四个方向都处于同一水平状态时，每段中的条码消失，只有中间的红色发光二极管点亮。

　　3.2 操控面板轻触按键的电路设计

　　操控面板轻触按键的电路原理图如图3-2所示。二十七个轻触按键的开关量分别输入到IO-MODE小型扩展模块，由模块将开关量信号转化成CAN总线信号后传输到主控制器中，主控制器根据一定的逻辑关系控制汽车起重机的四个支腿的动作。IO-MODE小型扩展模块是由COBO公司生产的，该模块具有32个可自由配置输入输出点，1个CANBUS接口，1个CAN2.0B 接口，具有体积小，成本低，灵活可靠等特点，是理想的多路开关量输入转化成为CAN总线输出的接口模块。由于信号传输是CAN总线传输，因此可减少大量布线工作，同时也提高了系统的可靠性。

　　图2-1 CAN总线式汽车起重机支腿操控系统的组成

　　图3-1 操控面板的布局图

　　图3-2 操控面板轻触按键的电路原理图

　　图3-4 水平仪软件设计框图

　　3.3 操控面板水平仪的电路设计

　　操控面板水平仪的电路原理图如图3-3所示。水平仪是由单片机U3、RS232接口电路U1、4片条码液晶显示器DS1-DS4、铁电存储器U2和二维角度传感器等组成。水平仪的工作原理是二维角度传感器所发出的二维角度值通过RS232串口接口电路U1(MAX3222EUP)进行电平转化，再传输到单片机 U3(MCSQG8)中，单片机根据检测到二维角度值得正负和大小，经过计算确定出四片液晶DS1(X+)、DS2(X-)、DS3(Y+)和 DS4(Y-)要显示出的条码格数，单片机再经过译码程序将要显示的数据分别传送到四片液晶上，这样十字液晶显示屏就可实时监测到汽车起重机的二维调平角度的大小，通过操控面板上的支腿按键来控制四个支腿的伸缩就可方便、快速进行车辆调平。

　　3.4 操控面板水平仪的软件设计

　　操控面板中的水平仪软件部分主要由三部分组成：主程序的初始化，主要包括变量定义、时钟调节、输入输出端口定义、串行通讯设置和液晶驱动的初始设置等; 串行通讯接收程序，主要是接收二维角度传感器发送的二维角度值;液晶驱动程序，主要有液晶显示数据的计算、译码和显示驱动。其具体的软件程序框图如图 3-4所示。

　　4.结束语

　　该支腿操控面板采用轻触按键式开关设计，布局合理、紧凑，界面清晰美观，便于操作;开关信号基于CAN总线传输，节约大量布线工作和成本;二维角度传感器信号采用串口RS232通讯，提高了采集数据的精度;水平仪采用十字形液晶显示，通过先进的背光技术，达到了全天候使用要求，不论白天和夜间均能清晰显示。通过实际检测和使用，水平仪的精度达到±0.5度以内，满足汽车起重机的调平指标要求;操控面板工作稳定、质量可靠。对提高大吨位汽车起重机的操控性和整体技术水平都发挥了积极作用。

　　参考文献

　　[1]朱德康，邹胜.起重机创新设计展望[J].起重运输机械，2007(2)：1-4.

　　[2]屈福政，孙铁兵等.大型起重机的智能化电子控制系统[J].起重运输机械，2004(3)：25-27.

　　[3]求是科技.单片机通讯技术[M].北京：人民邮电出版社，2005.

《世界科技研究与发展投稿CAN总线式汽车起重机支腿操控面板的研制》

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