一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置

摘要

本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，该塔吊防碰撞装置由供电模块、主控芯片模块、指示模块、坐标采集模块、显示模块和接口模块组成。所述的自组织塔吊防碰撞装置成本低、界面简洁易用的，供电方式多样，无共用处理器的，基于无线传输、且无塔吊台数上限，且无共用的地面处理器，由其内部的STM32主控制芯片将自身的坐标信息与其他塔吊的坐标信息运算，由此判断出是否有存在相碰危险，因此每套产品是独立的个体，不存在交叉和共用问题。

主权项

一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，其特征在于：包括供电模块、主控芯片模块、指示模块、坐标采集模块、显示模块和接口模块；所述供电模块输出5±0.05V的电压和3.3±0.05V的电压，为接口模块、主控芯片模块、指示模块、坐标采集模块和显示模块供电；所述的主控芯片模块包括STM32主控制芯片、晶体振荡回路A、晶体振荡回路B、备用电源、JTAG接口和滤波电路；所述的STM32主控制芯片的引脚PA13和PA14通过连接JTAG接口与JTAG仿真器相连接，其中引脚PA13与JTAG接口的引脚SWDIO相连接，引脚PA14与JTAG接口的引脚SWCLK相连接，通过JTAG接口连接JTAG仿真器，该JTAG仿真器连接接口模块外接的电脑；STM32主控制芯片的引脚PC14和PC15连接晶体振荡回路A，通过引脚OSC_IN和OSC_OUT连接晶体振荡回路B，所述的晶体振荡回路A和晶体振荡回路B为STM32主控制芯片提供精确的时间基准；STM32主控制芯片的引脚VBAT连接备用电源，且在引脚VBAT与备用电源阳极中间串接有降压二极管A，该引脚VBAT还通过连接降压二极管B阳极与供电模块的3.3±0.05V电压相连，用于在STM32主控制芯片主电源切断后继续为其供电，防止STM32主控制芯片的后备寄存器中存储的塔吊坐标信息丢失；所述的STM32主控制芯片的引脚VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4和VDD_5均分别连接3.3±0.05V高电平后，顺次通过连接电容A、电容B、电容C、电容D、电容E分别与STM32主控制芯片的引脚VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4和VSS_5相连接，用于给STM32主控制芯片滤波；所述的STM32主控制芯片的引脚VDDA通过磁珠与供电模块的3.3±0.05V电压相连接，此外STM32主控制芯片的引脚VDDA还分别与电容F和电容G连接后接地，用于给STM32主控制芯片中的模数转换器ADC提供标准电压；所述的STM32主控制芯片的引脚BOOT0接地；所述的STM32主控制芯片的引脚NRST接电阻A后接3.3±0.05V电压，用于禁止STM32主控制芯片复位；所述的STM32主控制芯片的引脚VREF‑接地，STM32主控制芯片的引脚VREF+接3.3±0.05V电压；所述的指示模块由发光二极管A、发光二极管B、发光二极管C和蜂鸣器组成；其中所述的STM32主控制芯片的引脚PD1通过电阻B连至发光二极管A的阴极，发光二极管A的阳极接3.3±0.05V电压；发光二极管A为红色发光二极管，当两座塔吊欲发生相碰时，发光二极管A闪烁，发出警报；STM32主控制芯片的引脚PD3连接电阻C后连至发光二极管B的阴 极，发光二极管B阳极接3.3±0.05V电压，当塔吊的坐标值处于输入模式时，发光二极管B闪烁；STM32主控制芯片的引脚PD4连接电阻D后连至发光二极管C的阴极，发光二极管C阳极接3.3V±0.05V电压；正常情况下发光二极管C长灭，当检测到供电模块的外接锂电池或USB接口电压过低时，该发光二极管C闪烁，提醒充电；STM32主控制芯片的引脚PD0通过电阻E连至三极管的基极，三极管集电极接5±0.05V电压，三极管发射极接蜂鸣器的正极针脚，蜂鸣器的负极针脚接地，三极管用于控制蜂鸣器鸣叫、报警；所述的坐标采集模块用于获得塔臂转角值和塔身与钢丝绳之间间距值，主要包括塔臂转角的测量电路和塔身与钢丝绳的间距测量电路，所述的塔臂转角的测量电路与STM32主控制芯片的引脚PB1相连接，具体为：STM32主控制芯片的引脚PB1与运算放大器A输出级相连接，运算放大器A的输出级还与运算放大器A的负输入级相连接；运算放大器A的正输入级与电阻F和电阻G串联后接地，其中电阻F和电阻G的中间连接的节点通过三针插槽与塔吊的电位器相连；所述的塔臂转角的测量电路与塔身与钢丝绳的间距测量电路连接方法均相同，塔身与钢丝绳的间距测量电路与STM32主控制芯片的引脚PA4相连接；所述的显示模块共有两组，分别与STM32主控制芯片相连接，分别用于显示坐标采集模块测得的塔臂转角值和塔身与钢丝绳的间距值；所述的接口模块，包括插针A、插针B、插针C和电平转换芯片；STM32主控制芯片的引脚PD8～PD15通过插针A与外接键盘连接，用于手动输入塔吊塔身的坐标值，该坐标值为三维空间坐标系中的塔身的横坐标、纵坐标和塔身的高度坐标；STM32主控制芯片的引脚TX1和RX1通过插针B与串口相连接，进而通过串口与电脑相连接，通过电脑编写和控制用于控制STM32主控制芯片进行塔吊防碰程序，进而实现对发生碰撞的危险报警，该报警通过指示模块发光二极管A的闪烁报警及蜂鸣器的鸣叫报警；STM32主控制芯片的引脚PD5、TX4、RX4、PD6和PD7通过插针C与无线模块相连接；通过无线模块将塔吊的姿态信息向周围塔吊发送，并接收周围塔吊发送的姿态信息，塔吊的姿态信息分别为塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标、塔臂转角值和塔身与钢丝绳之间间距值；所述的电平转换芯片与STM32主控制芯片的引脚TX5和RX5连接，用于完成TTL电平与RS‑232电平之间的转化，输出的电平通过引脚T1OUT和T2OUT输出。