專利名稱：一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傾角報(bào)警系統(tǒng)，具體說，是涉及一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
傾角報(bào)警器用于監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的傾斜狀況以控制安全事故的發(fā)生，已在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但若被監(jiān)測(cè)對(duì)象由于抖動(dòng)而出現(xiàn)往復(fù)(進(jìn)入-離開-進(jìn)入)報(bào)警區(qū)域，會(huì)使報(bào)警輸出信號(hào)出現(xiàn)頻繁的開啟-關(guān)斷-開啟動(dòng)作，致使輸出控制頻繁動(dòng)作，從而加劇抖動(dòng)，影響安全控制的穩(wěn)定性。而具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)由于具有保持特性，當(dāng)被監(jiān)測(cè)對(duì)象一旦運(yùn)動(dòng)到報(bào)警區(qū)域，立即輸出報(bào)警信號(hào)并保持報(bào)警輸出一段時(shí)間，從而使報(bào)警輸出信號(hào)不會(huì)因?yàn)楸槐O(jiān)測(cè)對(duì)象的抖動(dòng)而出現(xiàn)頻繁的開啟-關(guān)斷-開啟動(dòng)作，從而可消除被監(jiān)測(cè)對(duì)象的抖動(dòng)對(duì)輸出控制的影響，對(duì)安全控制的穩(wěn)定性和精確性具有重要意義。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用如下兩種方案來實(shí)現(xiàn)傾角報(bào)警器的保持特性:方案A:通過接近開關(guān)和時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)，該方案原理是通過將接近開關(guān)安裝在需要報(bào)警的傾角位置，當(dāng)接近開關(guān)感應(yīng)到擋塊產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，通過時(shí)間繼電器對(duì)該報(bào)警信號(hào)保持。該方案的缺點(diǎn)是需要在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)報(bào)警角度確定接近開關(guān)的安裝位置，并且一旦安裝就不便于調(diào)整報(bào)警角度；另外，報(bào)警信號(hào)的保持需要外加時(shí)間繼電器；存在使用、安裝不方便及成本高等問題，從而局限了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。方案B:通過扇形重力擺和光敏元件、繼電器等元器件的組合使用來實(shí)現(xiàn)，該方案原理是在傾角變化時(shí)，重力擺會(huì)隨其固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)重力擺擋住光敏元件之間的發(fā)射接收通道時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，通過繼電器對(duì)報(bào)警信號(hào)保持。該方案的缺點(diǎn)是需要根據(jù)報(bào)警角度制作扇形重力擺，一旦扇形重力擺制作好，只能用于與重力擺扇形角度相匹配的傾角報(bào)警監(jiān)測(cè)，不方便報(bào)警角度的調(diào)整，也存在使用、安裝不方便等問題，也局限了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傾角報(bào)警器的監(jiān)測(cè)角度可自由靈活設(shè)置，使用、安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，報(bào)警輸出信號(hào)穩(wěn)定性好且精度高，報(bào)警器使用壽命長(zhǎng)等目的，以滿足傾角報(bào)警器的廣泛應(yīng)用要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，包括穩(wěn)壓電路、加速度傳感器、單片機(jī)、輸出驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)試接口和程序下載接口 ；所述穩(wěn)壓電路分別與加速度傳感器和單片機(jī)相連接，所述輸出驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的輸出端口相連接，所述加速度傳感器與單片機(jī)的輸入端口相連接，所述調(diào)試接口和程序下載接口均分別與單片機(jī)相連接。作為一種優(yōu)選方案，所述單片機(jī)包含中央處理器(CPU)和定時(shí)器，所述中央處理器(CPU)包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、報(bào)警保持標(biāo)志、報(bào)警輸出模塊和軟件計(jì)數(shù)器，所述報(bào)警保持標(biāo)志是作為單片機(jī)判斷報(bào)警保持是否完成的參照標(biāo)志，當(dāng)該標(biāo)志為I時(shí)，表示正處于報(bào)警保持狀態(tài)；所述軟件計(jì)數(shù)器是用于對(duì)定時(shí)器中斷次數(shù)的計(jì)數(shù)。作為一種優(yōu)選方案，所述輸出驅(qū)動(dòng)電路與報(bào)警信號(hào)相連接。作為一種優(yōu)選方案，所述調(diào)試接口連接有顯示單元。作為一種優(yōu)選方案，所述程序下載接口連接有編程器。作為一種優(yōu)選方案，所述加速度傳感器與單片機(jī)通過I2C接口通信。作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述加速度傳感器選用三軸、電容式微機(jī)械加速度傳感器。上述的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:I)當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)首先對(duì)單片機(jī)、加速度傳感器進(jìn)行初始化操作，并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器；2)系統(tǒng)循環(huán)采集反映傾角變化的加速度傳感器的重力加速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理和分析，一旦數(shù)據(jù)分析進(jìn)入報(bào)警區(qū)域且不在報(bào)警保持狀態(tài)，即報(bào)警保持標(biāo)志=0時(shí)，則立即將報(bào)警保持標(biāo)志置1，并同時(shí)開啟報(bào)警輸出和定時(shí)器；3)根據(jù)單片機(jī)的工作頻率和所要求的定時(shí)精度，設(shè)置定時(shí)器定時(shí)間隔Tl ；4)根據(jù)使用要求設(shè)置報(bào)警保持時(shí)間T ；5)當(dāng)軟件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到T/T1時(shí)，表示報(bào)警保持完成，定時(shí)器中斷退出，關(guān)閉報(bào)警輸出并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器。若單片機(jī)的工作頻率為1MHz、定時(shí)精度為I μ s時(shí)，Tl彡65.536毫秒。上述的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)可應(yīng)用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警角度和保持時(shí)間的自由靈活設(shè)置，具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、報(bào)警輸出信號(hào)穩(wěn)定性好且精度高、報(bào)警器使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效避免被監(jiān)測(cè)對(duì)象的抖動(dòng)產(chǎn)生的不利影響，能滿足傾角報(bào)警器的廣泛應(yīng)用 要求，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明提供的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)中的單片機(jī)主程序的執(zhí)行流程圖；圖3是所述單片機(jī)中的定時(shí)器中斷程序的執(zhí)行流程圖；圖4是所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)闡述:如圖1所示:本發(fā)明提供的一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，包括穩(wěn)壓電路1、加速度傳感器2、單片機(jī)3、輸出驅(qū)動(dòng)電路4、調(diào)試接口 5和程序下載接口 6 ;所述穩(wěn)壓電路I分別與加速度傳感器2和單片機(jī)3相連接，為加速度傳感器2和單片機(jī)3供電；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路4與單片機(jī)3的輸出端口 32相連接，所述加速度傳感器2與單片機(jī)3通過I2C接口33通信，所述調(diào)試接口 5和程序下載接口 6均分別與單片機(jī)3相連接。所述單片機(jī)3包含中央處理器(CPU)31和定時(shí)器34，所述中央處理器(CPU)31包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、報(bào)警保持標(biāo)志、報(bào)警輸出模塊和軟件計(jì)數(shù)器，所述報(bào)警保持標(biāo)志是作為單片機(jī)判斷報(bào)警保持是否完成的參照標(biāo)志，當(dāng)該標(biāo)志為I時(shí)，表示正處于報(bào)警保持狀態(tài)；所述軟件計(jì)數(shù)器是用于對(duì)定時(shí)器中斷次數(shù)的計(jì)數(shù)。所述輸出驅(qū)動(dòng)電路4與報(bào)警信號(hào)41相連接。當(dāng)調(diào)試時(shí)，可通過調(diào)試接口 5連接一個(gè)顯示單元51，以方便調(diào)試。通過程序下載接口 6連接編程器61，可實(shí)現(xiàn)在線更新單片機(jī)內(nèi)程序，而無需拆下單片機(jī)進(jìn)行程序更新操作。所述穩(wěn)壓電路I可采用Maxim公司生產(chǎn)的高壓、低靜態(tài)電流線性穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器能接受+6.5V至+65V輸入電壓，提供高達(dá)150mA的輸出電流，空載靜態(tài)電流僅為60uA，可以承受-60V的反壓輸入，具有短路保護(hù)和熱關(guān)斷功能，可工作在-40°C至+125°C汽車級(jí)溫度范圍。所述加速度傳感器2可選用三軸、電容式微機(jī)械加速度傳感器，例如:采用MMA8451Q型加速度傳感器，它是一款具有14位分辨率的智能低功耗、三軸、電容式微機(jī)械加速度傳感器，具有±2g/±4g/±8g的用戶可選量程，可以實(shí)時(shí)輸出高通濾波數(shù)據(jù)和非濾波數(shù)據(jù)，可工作在-40°C至+85°C工業(yè)級(jí)溫度范圍。所述單片機(jī)3可采用ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的8位AVR單片機(jī)ATmega8L。它采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，具有上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)功能；單片機(jī)內(nèi)帶經(jīng)過標(biāo)定的RC振蕩器和I2C接口，工作電壓為2.7 5.5V ;速度等級(jí)為O 8MHz ；8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash ;可通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，可工作在-40°C至+85°C工業(yè)級(jí)溫度范圍。所述輸出驅(qū)動(dòng)電路4可采用FZT851構(gòu)成NPN輸出電路，F(xiàn)ZT851具有高耐壓，大電流的特點(diǎn)，可工作在-55°C至+150°C范圍。圖2是本發(fā)明所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)中的單片機(jī)主程序的執(zhí)行流程圖；圖3是所述單片機(jī)中的定時(shí)器中斷程序的執(zhí)行流程圖。由圖2和圖3可見:本發(fā)明所述的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:I)當(dāng)所述報(bào)警器系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)首先對(duì)單片機(jī)、加速度傳感器進(jìn)行初始化操作，并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器；2)系統(tǒng)循環(huán)采集反映傾角變化的加速度傳感器的重力加速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理和分析，一旦數(shù)據(jù)分析進(jìn)入報(bào)警區(qū)域且不在報(bào)警保持狀態(tài)(即報(bào)警保持標(biāo)志=0)時(shí)，則立即將報(bào)警保持標(biāo)志置1，并同時(shí)開啟報(bào)警輸出和定時(shí)器；3)根據(jù)單片機(jī)的工作頻率和所要求的定時(shí)精度，設(shè)置定時(shí)器定時(shí)間隔Tl (若單片機(jī)的工作頻率為1MHz、定時(shí)精度為I μ s時(shí)，Tl彡65.536毫秒)；4)根據(jù)使用要求設(shè)置報(bào)警保持時(shí)間T ；5)當(dāng)軟件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到Τ/Τ1時(shí)(例如:若設(shè)置定時(shí)器每16ms中斷一次，報(bào)警保持時(shí)間為4秒，即:Tl=16ms, T=4秒=4000ms，當(dāng)軟件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到T/11=4000/16=250時(shí))，表示報(bào)警保持完成`，定時(shí)器中斷退出，關(guān)閉報(bào)警輸出并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器。圖4是所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位的原理示意圖，通過所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)上臂與水平面的夾角，可控制上臂起和下臂落，從而保證整個(gè)重心穩(wěn)定在安全區(qū)域。綜上所述可見:本發(fā)明提供的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警角度和保持時(shí)間的自由靈活設(shè)置，具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、報(bào)警輸出信號(hào)穩(wěn)定性好且精度高、報(bào)警器使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效避免被監(jiān)測(cè)對(duì)象的抖動(dòng)產(chǎn)生的不利影響，能滿足傾角報(bào)警器的廣泛應(yīng)用要求，可應(yīng)用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后有必要在此指出的是，本說明書中公開的所有特征，除了相互排斥的特質(zhì)以外，均可以以任何方案組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；上述說明只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:包括穩(wěn)壓電路、加速度傳感器、單片機(jī)、輸出驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)試接口和程序下載接口 ；所述穩(wěn)壓電路分別與加速度傳感器和單片機(jī)相連接，所述輸出驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的輸出端口相連接，所述加速度傳感器與單片機(jī)的輸入端口相連接，所述調(diào)試接口和程序下載接口均分別與單片機(jī)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)包含中央處理器和定時(shí)器，所述中央處理器包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、報(bào)警保持標(biāo)志、報(bào)警輸出模塊和軟件計(jì)數(shù)器，所述報(bào)警保持標(biāo)志是作為單片機(jī)判斷報(bào)警保持是否完成的參照標(biāo)志，當(dāng)該標(biāo)志為I時(shí)，表示正處于報(bào)警保持狀態(tài)；所述軟件計(jì)數(shù)器是用于對(duì)定時(shí)器中斷次數(shù)的計(jì)數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出驅(qū)動(dòng)電路與報(bào)警信號(hào)相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)試接口連接有顯示單元。
5.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述程序下載接口連接有編程器。
6.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述加速度傳感器與單片機(jī)通過I2C接口通信。
7.如權(quán)利要求1所述的傾角報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述加速度傳感器選用三軸、電容式微機(jī)械加速度傳感器。
8.—種權(quán)利要求1所述的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)首先對(duì)單片機(jī)、加速度傳感器進(jìn)行初始化操作，并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器； 2)系統(tǒng)循環(huán)采集反映傾角變化的加速度傳感器的重力加速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理和分析，一旦數(shù)據(jù)分析進(jìn)入報(bào)警區(qū)域且不在報(bào)警保持狀態(tài)，即報(bào)警保持標(biāo)志=O時(shí)，則立即將報(bào)警保持標(biāo)志置1，并同時(shí)開啟報(bào)警輸出和定時(shí)器； 3)根據(jù)單片機(jī)的工作頻率和所要求的定時(shí)精度，設(shè)置定時(shí)器定時(shí)間隔Tl； 4)根據(jù)使用要求設(shè)置報(bào)警保持時(shí)間T； 5)當(dāng)軟件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到T/T1時(shí)，表示報(bào)警保持完成，定時(shí)器中斷退出，關(guān)閉報(bào)警輸出并清零報(bào)警保持標(biāo)志和軟件計(jì)數(shù)器。
9.如權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:若單片機(jī)的工作頻率為1MHz、定時(shí)精度為 Iys 時(shí)，Tl < 65.536 暈秒。
10.一種權(quán)利要求1所述的具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于:用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有保持特性的傾角報(bào)警系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用，所述系統(tǒng)包括穩(wěn)壓電路、加速度傳感器、單片機(jī)、輸出驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)試接口和程序下載接口；所述穩(wěn)壓電路分別與加速度傳感器和單片機(jī)相連接，所述輸出驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的輸出端口相連接，所述加速度傳感器與單片機(jī)的輸入端口相連接，所述調(diào)試接口和程序下載接口均分別與單片機(jī)相連接。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)報(bào)警角度和保持時(shí)間的自由靈活設(shè)置，具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、報(bào)警輸出信號(hào)穩(wěn)定性好且精度高、報(bào)警器使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效避免被監(jiān)測(cè)對(duì)象的抖動(dòng)產(chǎn)生的不利影響，能滿足傾角報(bào)警器的廣泛應(yīng)用要求，可應(yīng)用于消防車臂架的運(yùn)動(dòng)安全限位，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G08B21/00GK103150867SQ20131004422
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者謝奕波, 蘇海春, 張叢叢, 馬運(yùn)富, 蘇吉偉, 周洪昌, 陳建, 王曉哲, 梁國(guó)平, 武興海 申請(qǐng)人:上海格拉曼國(guó)際消防裝備有限公司