一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; 未缴年费; |
| 专利有效性 | 失效专利 | 当前状态 | 权利终止 |
| 申请号 | CN201110093825.9 | 申请日 | 2011-04-14 |
| 公开(公告)号 | CN102167264B | 公开(公告)日 | 2012-11-21 |
| 申请人 | 北京航空航天大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 赵文; 周谦; 单悌磊; 杨静远; 董云峰; 王保平; | 第一发明人 | 赵文 |
| 权利人 | 北京航空航天大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 北京航空航天大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市海淀区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市海淀区学院路37号 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | B66C23/88 | 所有IPC国际分类 | B66C23/88 ; B66C23/94 |
| 专利引用数量 | 6 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 5 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京永创新实专利事务所 | 专利代理人 | 官汉增; |
| 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 中央处理器 的，基于无线传输、且无塔吊台数上限，且无共用的地面中央处理器，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。 | ||
| 权利要求 | 1.一种基于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； |
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| 说明书全文 | 一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置技术领域背景技术[0002] 塔吊又名塔式起重机，在建筑领域扮演着无法取代的重要角色。中国自90年代起有了自己设计的塔吊，但规模较小，一般是几座塔吊或十几座塔吊同时作业，塔吊司机需足够谨慎才能避免塔吊碰撞事故。随着中国经济的高速发展和建筑业的蓬勃，塔吊的用量剧增，中国已发展为世界第一塔吊国。建筑工地上常常是几百座塔吊同时作业，存在多个交叉工作区，塔吊碰撞事故频繁发生，且建筑工地为了追求高效，通常坚持夜间作业和长时间连续施工，在天气不好或夜晚来临导致能见度剧减的情况下，或塔吊司机长时间连续工作变得疲惫时，事故发生率还会进一步上升。当时世界上已经存在一套荷兰生成的塔吊防碰产品，中国也生产出仿制荷兰生产的塔吊防碰产品，但普遍存在以下三大缺点： [0003] ①各座塔吊通过线缆连接至地面一中央处理器，各自将自身坐标信息传输至中央处理器，中央处理器通过运算各塔吊坐标判断其是否有碰撞危险，及时报警预防碰撞，而在建筑工地上，相邻两塔吊通常来自不同公司，却连接至同一中央处理器。 [0004] ②各座塔吊通过线缆连接至地面一中央处理器。而建筑工地布线错综复杂，环境恶劣，有线连接困难。同时，线缆时常损坏，查出坏线难度大，更换坏线难度大，很大程度上加重了工程成本并延误了工期。 [0005] ③该吊防碰产品最多连接9座塔吊。在当时的中国工地，几十台塔吊同时作业已很常见，发展到现在，建筑工地常常500台塔吊同时作业，因此，有连接台数上限的塔吊防碰仪器是难以投入使用的。 [0006] 近几年研发出的现代化的塔吊防碰产品，具有另外两大致命缺点：①该塔吊防碰产品带很大的彩色液晶屏，图形化界面，很多专业数据同时显示，功能强大，操作复杂。②该塔吊防碰产品的成本高昂，接近20000元/套。 发明内容[0007] 针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置。该自组织塔吊防碰撞装置成本低、界面简洁易用的，无共用中央处理器的，基于无线传输、且无塔吊台数上限。 [0009] 所述供电模块为接口模块、主控芯片模块、指示模块、坐标采集模块和显示模块供电。该供电模块可以通过外接锂电池或USB接口供应5±0.05V电压和3.3±0.05V电压。通过外接锂电池供电具体为通过电压转换芯片(优选LM1084IS-5V)将外接直流电源(优选为6.5V至8.4V)转换成5±0.05V的电压，然后再通过电压转换芯片(优选AMS1117-3V3)将该5V的电压转换成3.3±0.05V的电压，当供电模块通过USB接口供电时，USB接口输入 5±0.05V的电压，然后通过电压转换芯片(优选为AMS1117-3V3)将5±0.05V的电压转换成3.3±0.05V的电压。其中5±0.05V电压可为本发明中的接口模块、坐标采集模块和指示模块供电，3.3±0.05V的电压可为本发明中的接口模块、主控芯片模块、指示模块、坐标采集模块和显示模块模块供电。 [0010] 所述的主控芯片模块包括STM32主控制芯片(优选为STM32F103系列芯片，如STM32F103VCT6芯片，内核为ARM Cortex-M3的32位控制芯片)、晶体振荡回路A8、晶体振荡回路B9、备用电源10(优选为3V纽扣电池)、JTAG接口(Joint Test Action Group联合测试行为组织)和滤波电路。 [0011] 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，通过仿真器读取电脑中设定的防碰程序。 [0012] STM32主控制芯片的引脚PC14和PC15连接晶体振荡回路A8(优选振荡频率为32.768kHz的晶体振荡器)，通过引脚OSC_IN和OSC_OUT连接晶体振荡回路B9(优选振荡频率为8MHz的晶体振荡器)，所述的晶体振荡回路A8和晶体振荡回路B9为STM32主控制芯片提供精确的时间基准。 [0013] STM32主控制芯片的引脚VBAT连接备用电源10，且在引脚VBAT与备用电池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的后备寄存器中存储的塔吊坐标信息丢失。 [0014] 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，以消除干扰。 [0015] 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的引脚VDDA还分别与电容F(电容为10uF)和电容G(电容为0.1uF)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。 [0016] 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(R＝100KΩ)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。 [0017] 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B28(R＝510Ω)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，正常情况下长灭，当两座塔吊即将相碰时，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(R＝510Ω)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。正常状态下发光二极管B长亮，当塔吊的坐标值处于输入模式(输入X，Y和H)时，发光二极管B闪烁。STM32主控制芯片的引脚PD4连接电阻D(R＝510Ω)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。 [0018] STM32主控制芯片的引脚PD0通过电阻E31(R＝10KΩ)连至三极管(优选型号2N3904)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。 [0019] 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33(型号LM358D)输出级相连接，运算放大器33的输出级还与运算放大器33的负输入级相连接。运算放大器33的正输入级与电阻F(R＝15KΩ)和电阻G(R＝10KΩ)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。 [0020] 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。塔臂转角的测量电路与STM32主控制芯片的引脚PA4相连接。 [0021] 在塔吊的各个滑轮和转轴处均有电位器与其啮合，塔吊转动时带动相啮合的电位器转动，就会输出变化的电压，变化的电压经过运算放大器A后，将电压值输入到STM32主控制芯片的引脚PB1(ADC)中，STM32主控制芯片根据电压的变化值就能换算出塔吊的角度，同理可以获得塔身与钢丝绳的间距，STM32主控制芯片根据塔臂转角值和塔身与钢丝绳的间距进行运算处理，避免与其他塔吊相碰。 [0022] 所述的显示模块共有两组，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，常用的显示设备为数码管，数码管常用基础的连接方法为：数码管的段控制引脚a、b、c、d、e、f、g和dp分别连接至STM32主控制芯片的引脚PE3、PE4、PE5、PE6，PC0、PC1、PC2和PC3，数码管的位控制引脚通过三极管后分别连接至PE8～PE11或PE12～PE15。 [0023] 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(用于TTL电平与RS-232电平之间的转化)。其中还可以包括插针D和插针E。 [0024] STM32主控制芯片的引脚PD8～PD15通过插针A(8针插针)与外接键盘(优选为4×4矩阵键盘)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，该三维坐标系是整体塔吊系统建立的唯一三维坐标系，每个塔吊在该三维坐标系中都有唯一确定的坐标值(X、Y、H)，在塔吊系统整体布局前，每个塔吊的坐标值是唯一确定的)。 [0025] 一座塔吊的姿态信息由五个数据确定，分别为塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标、塔臂转角值(该转角值的计算标准统一，即0°时指向统一方向)和塔身与钢丝绳间距，当上述的五个数据唯一确定时，该塔吊的姿态唯一确定。 [0026] STM32主控制芯片的引脚TX1和RX1通过插针B37(4针插针)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，该程序利用已测得自身塔吊坐标和通过无线模块获得的其他塔吊坐标，计算得到两座塔吊发生碰撞可能的部位的间距，并通过设定危险间距的最小值，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实现报警。 [0027] STM32主控制芯片的引脚PD5、TX4、RX4、PD6和PD7通过插针C(7针插针)与无线模块(优选RF200)相连接。通过无线模块将塔吊的姿态信息由五个数据确定，分别为塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标、坐标塔臂转角值(该转角值的计算标准统一，即0°时指向统一方向)和塔身与钢丝绳间距向周围的塔吊发送，并接收周围塔吊发送的姿态信息，[0028] STM32主控制芯片的引脚TX3和RX3通过插针D(4针插针)接口与GPS模块(优选HOLUXM-98 GPS MODULE)相连接，用于在无人手动输入塔吊的三维坐标值(X，Y，H)的情况下获取塔吊的三维坐标值。 [0029] 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T20UT输出，该输出端可以优选连接插针E，该插针用于备用连接使用。 [0030] 本发明的优点在于： [0031] (1)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，无共用的地面中央处理器，由其内部的主芯片(STM32)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。 [0032] (2)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，由无线模块将自身的坐标信息发送给周围其他的塔吊，同时也接收周围其他塔吊发送来的自身坐标信息，无需线缆，无需查线和换线，工作可靠，使用简便。 [0033] (3)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，应用时没有台数上限，各套产品之间互相发送信息，组成信息网络，不存在运算拥挤的问题，若检测出收到的坐标信息的塔吊不在其相碰的范围内，则不会发生报警，主控制芯片STM32会立即摒弃该数据包，及时开始运算收到的下一组坐标信息。 [0034] (4)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，显示界面简洁，仅有3个指示灯和2排数码管进行显示。3个指示灯分别指示报警，使用状态和电池状态，2排数码管分别显示塔吊塔身与钢丝绳的间距和塔臂转角。操作的界面简洁，仅通过外接键盘即可实现操作。 [0035] (5)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，选用了低成本，低功耗，高性能的STM32系列芯片作为控制器，整套装置价格低廉。 [0036] (6)本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，能够将塔吊塔身与钢丝绳的间距显示出来，解决了现有技术中其他防碰装置无法获得该数据的问题。 [0038] 图1：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的结构示意图； [0039] 图2：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的常用供电模块结构图； [0040] 图3：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的主控芯片模块结构示意图； [0041] 图4：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的指示模块示意图； [0042] 图5：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的坐标采集模块结构示意图； [0043] 图6：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的显示模块示意图； [0044] 图7：本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置的接口模块示意图。 [0045] 图中： [0046] 具体实施方式[0047] 本发明提出一种基于ARM的自组织塔吊防碰撞装置，如图1所示，由供电模块1、主控芯片模块2、指示模块3、坐标采集模块4、显示模块5和接口模块6组成。 [0048] 所述供电模块1为接口模块6、主控芯片模块、指示模块3、坐标采集模块4和显示模块5供电。该供电模块1可以通过外接锂电池或USB接口供应5±0.05V电压和3.3±0.05V电压。通过外接锂电池供电具体为通过电压转换芯片(优选LM1084IS-5V)将外接直流电源(优选为6.5V至8.4V)转换成5±0.05V的电压，然后再通过电压转换芯片(优选AMS1117-3V3)将该5V的电压转换成3.3±0.05V的电压，典型的供电方式如图2所示。当供电模块1通过USB接口供电时，USB接口输入5±0.05V的电压，然后通过电压转换芯片(优选为AMS1117-3V3)将5±0.05V的电压转换成3.3±0.05V的电压。其中5±0.05V电压可为本发明中的接口模块6、坐标采集模块4和指示模块3供电，3.3±0.05V的电压可为本发明中的接口模块6、主控芯片模块、指示模块3、坐标采集模块4和显示模块5模块供电。 [0049] 所述的主控芯片模块2如图3所示，包括STM32主控制芯片7(优选为STM32F103系列芯片，如STM32F103VCT6芯片，内核为ARM Cortex-M3的32位控制芯片)、晶体振荡回路A8、晶体振荡回路B9、备用电源10(优选为3V纽扣电池)、JTAG接口11(Joint Test Action Group联合测试行为组织)和滤波电路12。 [0050] 所述的STM32主控制芯片7的引脚PA13和PA14通过连接JTAG接口11与JTAG仿真器相连接，其中引脚PA13与JTAG接口11的引脚SWDIO相连接，引脚PA14与JTAG接口11的引脚SWCLK相连接，通过JTAG接口11连接JTAG仿真器，该JTAG仿真器连接接口模块6外接的电脑，通过仿真器读取电脑中设定的防碰程序。 [0051] STM32主控制芯片7的引脚PC14和PC15连接晶体振荡回路A8(优选振荡频率为32.768kHz的晶体振荡器)，通过引脚OSC_IN和OSC_OUT连接晶体振荡回路B9(优选振荡频率为8MHz的晶体振荡器)，所述的晶体振荡回路A8和晶体振荡回路B9为STM32主控制芯片7提供精确的时间基准。 [0052] STM32主控制芯片7的引脚VBAT连接备用电源10，且在引脚VBAT与备用电池10阳极中间串接有降压二极管A13，该引脚VBAT还通过连接降压二极管B14阳极与供电模块1的3.3±0.05V电压相连。用于在STM32主控制芯片7主电源切断后继续为其供电，防止STM32的后备寄存器中存储的塔吊坐标信息丢失。 [0053] 所述的STM32主控制芯片7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A15、电容B16、电容C17、电容D18、电容E19分别与STM32主控制芯片7的引脚VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4和VSS_5相连接，用于给STM32芯片滤波，以消除干扰。 [0054] 所述的STM32主控制芯片7的引脚VDDA通过磁珠20与供电模块1的3.3±0.05V电压相连接，此外STM32的引脚VDDA还分别与电容F21(电容为10uF)和电容G22(电容为0.1uF)连接后接地，用于给STM32主控制芯片7中的模数转换器ADC提供标准电压。 [0055] 所述的STM32主控制芯片7的引脚BOOT0接地。 [0056] 所述的STM32主控制芯片7的引脚NRST接电阻A23(R＝100KΩ)后接3.3±0.05V电压，用于禁止STM32主控制芯片7复位。 [0057] 所述的STM32主控制芯片7的引脚VREF-接地，STM32的引脚VREF+接3.3±0.05V电压。 [0058] 所述的指示模块3如图4所示，由发光二极管A24、发光二极管B25、发光二极管C26和蜂鸣器27组成。其中所述的STM32主控制芯片7的引脚PD1通过电阻B28(R＝510Ω)连至发光二极管A24的阴极，发光二极管A24的阳极接3.3±0.05V电压。发光二极管A24为红色发光二极管，正常情况下长灭，当两座塔吊即将相碰时，发光二极管A24闪烁，发出警报。STM32主控制芯片7的引脚PD3连接电阻C29(R＝510Ω)后连至发光二极管B25的阴极，发光二极管B阳极接3.3±0.05V电压。正常状态下发光二极管B28长亮，当塔吊的坐标值处于输入模式(输入X，Y和H)时，发光二极管B25闪烁。STM32主控制芯片7的引脚PD4连接电阻D30(R＝510Ω)后连至发光二极管C26的阴极，发光二极管C26阳极接3.3V±0.05V电压。正常情况下发光二极管C26长灭，当检测到供电模块1的外接锂电池或USB接口电压过低时，该发光二极管C26闪烁，提醒充电。 [0059] STM32主控制芯片7的引脚PD0通过电阻E31(R＝10KΩ)连至三极管(优选型号2N3904)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LS1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27鸣叫、报警。 [0060] 所述的坐标采集模块4如图5所示，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7的引脚PB1相连接，具体为：STM32主控制芯片7的引脚PB1与运算放大器A33(型号LM358D)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F34(R＝15KΩ)和电阻G35(R＝10KΩ)串联后接地，其中电阻F34和电阻G35的中间连接的节点通过三针插槽与塔吊的电位器相连。 [0061] 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。塔臂转角的测量电路与STM32主控制芯片7的引脚PA4相连接。 [0062] 在塔吊的各个滑轮和转轴处均有电位器与其啮合，塔吊转动时带动相啮合的电位器转动，就会输出变化的电压，变化的电压经过运算放大器A后，将电压值输入到STM32主控制芯片7的引脚PB1(ADC)中，STM32主控制芯片7根据电压的变化值就能换算出塔吊的角度，同理可以获得塔身与钢丝绳的间距，STM32主控制芯片7根据塔臂转角值和塔身与钢丝绳的间距进行运算处理，避免与其他塔吊相碰。 [0063] 所述的显示模块5共有两组，如图6所示，分别用于显示坐标采集模块4测得的塔臂转角值和塔身与钢丝绳的间距值，常用的显示设备为数码管，数码管常用基础的连接方法为：数码管的段控制引脚a、b、c、d、e、f、g和dp分别连接至STM32主控制芯片7的引脚PE3、PE4、PE5、PE6，PC0、PC1、PC2和PC3，数码管的位控制引脚通过三极管后分别连接至PE8～PE11或PE12～PE15。所述的显示模块5优选为共阳四位八段数码管。 [0064] 所述的接口模块6，包括插针A36、插针B37、插针C39和电平转换芯片(用于TTL电平与RS-232电平之间的转化)。其中还可以包括插针D40和插针E41。 [0065] STM32主控制芯片7的引脚PD8～PD15通过插针A36(8针插针)与外接键盘(优选为4×4矩阵键盘)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，该三维坐标系是整体塔吊系统建立的唯一三维坐标系，每个塔吊在该三维坐标系中都有唯一确定的坐标值(X、Y、H)，在塔吊系统整体布局前，每个塔吊的坐标值是唯一确定的)。 [0066] 一座塔吊的姿态信息由五个数据确定，分别为塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标、塔臂转角值(该转角值的计算标准统一，即0°时指向统一方向)和塔身与钢丝绳间距，当上述的五个数据唯一确定时，该塔吊的姿态唯一确定。 [0067] STM32主控制芯片7的引脚TX1和RX1通过插针B37(4针插针)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7进行塔吊防碰程序，该程序利用已测得自身塔吊坐标和通过无线模块获得的其他塔吊坐标，计算得到两座塔吊发生碰撞可能的部位的间距，并通过设定危险间距的最小值，进而实现对发生碰撞的危险报警，该报警通过指示模块3发光二极管A的闪烁报警及蜂鸣器的鸣叫实现报警。 [0068] STM32主控制芯片7的引脚PD5、TX4、RX4、PD6和PD7通过插针C39(7针插针)与无线模块(优选RF200)相连接。通过无线模块将塔吊的姿态信息由五个数据确定，分别为塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标、坐标塔臂转角值(该转角值的计算标准统一，即0°时指向统一方向)和塔身与钢丝绳间距向周围的塔吊发送，并接收周围塔吊发送的姿态信息， [0069] STM32主控制芯片7的引脚TX3和RX3通过插针D40(4针插针)接口与GPS模块(优选HOLUX M-98GPS MODULE)相连接，用于在无人手动输入塔吊的三维坐标值(X，Y，H)的情况下获取塔吊的三维坐标值。 [0070] 所述的电平转换芯片与STM32主控制芯片7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T20UT输出，该输出端可以优选连接插针E41，该插针用于备用连接使用。 [0071] 理论上塔身的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标可由GPS模块测出。塔吊防碰产品带有纽扣电池，用户输入的横坐标、纵坐标、塔身高度坐标写入STM32的后备寄存器，在主电源切断后由纽扣电池继续供电，防止已输入的坐标值丢失。重新接通主电源后无需重新输入坐标值。 [0072] 塔吊的各个滑轮处均有电位器与其啮合，钢丝绳沿着塔臂前后移动(Length改变)需依靠滑轮转动，而滑轮转动带动电位器转轴旋转，导致电位器输出的电压值改变，通过航空插头将该电压值输入塔吊防碰产品，STM32主控制芯片7通过ADC读取电压值后转换即可得到塔身与钢丝绳的间距，并通过面板的上排数码管显示出来。 [0073] 塔臂转轴处也有电位器与其啮合，塔臂转动(塔臂转角值改变)带动电位器转轴旋转，导致电位器输出的电压值变化，通过航空插头将该电压值输入塔吊防碰产品，STM32通过ADC读取电压值后转换即可得到塔臂转角值，并通过面板的下排数码管显示出来。 [0074] STM32主控制芯片7的UART4连接无线模块，不断将当前自身姿态信息打包发送给周围塔吊，同时接收周围塔吊发来的它们的姿态信息。无线模块的传输距离为1800米(9600波特率开阔地可视距离)，塔吊的塔臂全长为30米～80米，有碰撞可能的两座塔吊间距小于160米，传输不会有任何问题。 [0075] STM32主控制芯片7将自身的姿态信息与其他塔吊的坐标信息运算，由此判断出是否有相碰危险，若相碰即将发生，塔吊防碰仪器会发出LED灯闪烁和蜂鸣器鸣叫的双重警报，及时提醒塔吊司机，避免碰撞事故的发生。 |
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