全國
手機版|
關注公眾號|
下載手機APP“黑匣子”是飛機專用的電子記錄設備之一，即航空飛行記錄器。它能夠把飛行相關技術數據和狀態信息等記錄下來，必要時取出來，供實驗、事故分析用。如今，“黑匣子”已經成功“著陸”，被更多的民用交通工具使用，比如汽車黑匣子、機車黑匣子、船舶黑匣子等。“黑匣子”技術在起重機上也大有作為。自動記錄式力矩限製器能夠自動記錄起重機非正常狀態和某些參數，在功能和結構上，都與傳統的“黑匣子”相似，亦可稱為起重機“黑匣子”，主要功能有：
（1）分析故障：起重機調試和維護中，可以利用其記錄的故障數據，幫助分析調試時的狀態和維修重點。
（2）超載記錄：自動記錄超載相應信息，便於車主或主管部門翻查分析。
（3）狀態監視：“黑匣子”與安全警告裝置聯係緊密，發生故障或超載的時候，向操作人員報警。
（4）修改參數：將起重機一些參數存儲到“黑匣子”裏，通過通訊手段就可以方便的進行修改，使得力限器能夠適應不同的起重機的要求。
1.硬件設計
起重機“黑匣子”除具有傳統的事後事故分析功能外，還能在發生故障和超載的時候，利用液晶字段顯示、指示燈和蜂鳴器等一些聲光手段提醒操作人員采取相應的措施。此外還采用了一係列防潮、防水、防腐蝕、抗幹擾、抗撞擊的技術，比如采用鐵質外殼來屏蔽係統，使用防水隔潮橡膠圈等。
1.1 芯片的選擇
片外存儲芯片選用AT28C64B，它具有8K尋址空間，軟硬件數據保護措施，寫入的同時自動擦除，寫入周期短（10ms），掉電數據不丟失，斷電後數據保存10年，功耗低，而且它不需要其他部件、能夠像普通的靜態RAM那樣進行讀寫操作。時鍾芯片選用DS1302串行實時時鍾，它可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償的年進行計數，功耗低。串行通訊芯片選用MAXIM公司的MAX232CPA，其功耗低，波特率高，使用普遍，與PC機通訊很方便。單片機采用WINBOD公司的W78E58，52係列單片機，32K片內EPROM，256字節片內RAM，64K片外尋址空間，1個全雙工串口。
1.2 工作原理
係(xi)統(tong)框(kuang)圖(tu)如(ru)圖(tu)一(yi)所(suo)示(shi)。單(dan)片(pian)機(ji)將(jiang)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)信(xin)號(hao)代(dai)入(ru)計(ji)算(suan)程(cheng)序(xu)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)處(chu)理(li)，根(gen)據(ju)鍵(jian)盤(pan)掃(sao)描(miao)信(xin)號(hao)所(suo)決(jue)定(ding)的(de)顯(xian)示(shi)對(dui)象(xiang)，將(jiang)處(chu)理(li)後(hou)要(yao)顯(xian)示(shi)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)過(guo)去(qu)。如(ru)果(guo)在(zai)工(gong)作(zuo)中(zhong)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)或(huo)超(chao)載(zai)，單(dan)片(pian)機(ji)會(hui)將(jiang)當(dang)時(shi)的(de)時(shi)間(jian)、相關起重數據和狀態等信息存放到AT28C64B的固定地址中，完成“黑匣子”的數據采集工作。需要向上位機（如筆記本電腦）傳輸故障區數據、超載數據以及更改起重機某些參數的時候，需要從AT28C64B中讀取出相應的數據，利用MAX232CPA按(an)字(zi)節(jie)發(fa)送(song)到(dao)上(shang)位(wei)機(ji)上(shang)，完(wan)成(cheng)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)工(gong)作(zuo)。這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)變(bian)量(liang)要(yao)代(dai)入(ru)力(li)矩(ju)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)的(de)，它(ta)們(men)的(de)改(gai)變(bian)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)力(li)限(xian)器(qi)的(de)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)。力(li)矩(ju)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)代(dai)表(biao)性(xing)和(he)適(shi)用(yong)性(xing)，實(shi)際(ji)上(shang)改(gai)變(bian)參(can)數(shu)的(de)值(zhi)意(yi)味(wei)著(zhe)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)起(qi)重(zhong)機(ji)對(dui)力(li)限(xian)器(qi)的(de)要(yao)求(qiu)。
1.3 AT28C64的存儲方法
“黑匣子”記錄的數據存儲到EEPROM需要統籌規劃，不僅考慮尋址方便，而且盡量壓縮空間的使用便於今後擴展，這三種記錄的數據按類型分片管理。
起重機參數變量分成兩種：單字節數據，如工況，調零調滿值等；雙字節數據，如基本臂臂長，二節臂臂長等。故障分為10種，分別放在10個故障區，每區占用250個字節。超載區最多存放100條超載記錄，每條包括超載發生的相關時間信息、峰值、當時的工況、幅度等，根據這些參數就能知道超載發生時起重機的狀況，這是起重機“黑匣子”的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)。涉(she)及(ji)到(dao)記(ji)錄(lu)浮(fu)點(dian)數(shu)的(de)，一(yi)律(lv)將(jiang)其(qi)轉(zhuan)變(bian)為(wei)整(zheng)數(shu)進(jin)行(xing)存(cun)儲(chu)。上(shang)位(wei)機(ji)接(jie)收(shou)後(hou)，再(zai)把(ba)它(ta)們(men)轉(zhuan)換(huan)回(hui)相(xiang)應(ying)的(de)浮(fu)點(dian)數(shu)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)和(he)顯(xian)示(shi)。這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)節(jie)省(sheng)了(le)空(kong)間(jian)，而(er)且(qie)便(bian)於(yu)上(shang)位(wei)機(ji)處(chu)理(li)。
2.軟件設計
2.1串行通訊原理簡介
串chuan行xing通tong訊xun分fen為wei同tong步bu和he異yi步bu兩liang種zhong模mo式shi，異yi步bu使shi用yong較jiao多duo。串chuan行xing通tong訊xun雙shuang方fang隻zhi有you遵zun守shou一yi定ding的de通tong信xin規gui則ze才cai能neng正zheng常chang工gong作zuo，該gai規gui則ze就jiu是shi通tong信xin端duan口kou的de初chu始shi化hua，包bao括kuo設she置zhi數shu據ju傳chuan輸shu速su度du、發送單位、起始位或停止位以及校驗碼。
2.2 串行通訊的步驟
單片機上電自檢後，液晶屏上會出現“————”，表biao示shi當dang前qian處chu於yu串chuan行xing通tong訊xun狀zhuang態tai。如ru果guo此ci時shi接jie收shou到dao握wo手shou信xin號hao，係xi統tong將jiang處chu於yu串chuan行xing通tong訊xun狀zhuang態tai並bing向xiang上shang位wei機ji發fa送song反fan饋kui信xin號hao，否fou則ze進jin入ru正zheng常chang工gong作zuo狀zhuang態tai。進jin入ru串chuan行xing通tong訊xun狀zhuang態tai，單dan片pian機ji會hui按an上shang位wei機ji發fa出chu的de指zhi令ling與yu其qi進jin行xing通tong訊xun。通tong訊xun流liu程cheng圖tu見jian圖tu二er所suo示shi。指zhi令ling分fen為wei兩liang大da類lei：鬆手指令和正常通訊指令。鬆手指令雙方可以相互約定不易混淆的代碼充當。正常通訊指令由三部分組成的：指令代碼（讀/寫）、操作對象地址、操作對象數量範圍，以此指導單片機尋址、操作。指令設定八位一個字節，作為最小的通訊單位，單片機一次最多發送256個字節（單片機本身所限）。指令代碼的設置應具有一定的安全性，穩定性，可靠性。
3.上位機軟件
3.1 VB6.0串行通訊控件及其界麵簡介
起重機“黑匣子”如實地將起重機非正常狀態記錄下來以後，還需要在上位機上通過專用軟件再現出來才算完成完整的功能。係統利用VB6.0有效地完成我們完成串行通訊的任務。VB6.0自帶的MSComm控件提供了事件響應功能開發串行通訊工程，另外還可以利用定時器或是DO…Loop，以輪詢來達到自動化的目的。為了節省係統資源，上位機對串行數據的讀取采用事件觸發方式。接收緩衝區接收到數據便會觸發OnComm事件，根據CommEvent屬性值的當時值，建立一個事件驅動的通訊程序進行處理。
上(shang)位(wei)機(ji)通(tong)訊(xun)軟(ruan)件(jian)界(jie)麵(mian)如(ru)圖(tu)三(san)所(suo)示(shi)。該(gai)界(jie)麵(mian)能(neng)夠(gou)完(wan)成(cheng)多(duo)種(zhong)功(gong)能(neng)。開(kai)始(shi)運(yun)行(xing)時(shi)，軟(ruan)件(jian)按(an)選(xuan)擇(ze)的(de)端(duan)口(kou)不(bu)斷(duan)發(fa)出(chu)握(wo)手(shou)信(xin)號(hao)，直(zhi)到(dao)接(jie)收(shou)到(dao)單(dan)片(pian)機(ji)正(zheng)確(que)的(de)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)。這(zhe)時(shi)便(bian)處(chu)於(yu)連(lian)通(tong)狀(zhuang)態(tai)，可(ke)進(jin)行(xing)多(duo)種(zhong)操(cao)作(zuo)：選擇故障區並讀取和保存、讀取超載區並保存、選擇讀或寫起重機參數變量、鬆手退出等。寫入參數時，會有提示框彈出防止誤操作，輸入數據超過指定範圍，軟件拒絕寫入。
3.2 上位機軟件內部處理
上位機從單片機得到的是二進製代碼，但是顯示的對象有單、雙字節之分，這就要將其轉變成相應的10進製數據。單字節數據轉變為10進製數據相對簡單，調用VB6.0相應函數即可。雙字節數據需要兩個字節連在一起轉換，涉及到數據正負的問題：轉換後的數據最高位是1的話，VB6.0認為是符號位，自動將其變成負數。遇到這種情況，隻要將最高位的1以0代替，將得出的10進製數加上32768就能解決。時間數據按單字節數據的轉換、顯示方法處理。
5．結論
隨著“黑匣子”技術的民用化的普及，起重機安裝“黑匣子”已是大勢所趨。文章基於單片機係統開發出一種適應範圍廣泛的起重機“黑匣子”,並已完成現場調試。實踐證明，起重機“黑匣子”具有反應靈敏、操作方便、性能穩定、成本低廉，深受客戶好評。
