海警舰艇智能旋梯系统

摘 要：本项目基于C8051f020单片机，通过接收超声波传感器感应舰艇、旋梯到码头的距离变化的数据，设计了一套单片机利用智能感应算法处理数据，控制旋梯收放的智能控制系统。通过测试，本系统具备船到岸测距、智能收放旋梯、工作模式控制、自动报警、液晶显示等五大功能。该系统方法可靠、结构合理、感应灵敏度高，且设计的声光报警系统报警准确、及时。在海警舰艇、公务用船及其它民用船只上有很大的推广应用价值。

关键词：智能旋梯；智能感应；智能控制

1 智能感应算法

应用于本项目的智能感应算法，首先需要对旋梯的实际放置位置进行力学分析，得到旋梯的受力情况和电机牵引力作用函数，再通过实际测量数据，拟合收放时旋梯到岸的距离与牵引力作用时间的关系函数，最后再拟合牵引力作用时间与旋梯角度的关系函数。

1.1 电机功率（牵引力）作用时间与角度关系

1.3 感应算法

2 硬件设计

2.1 单片机控制模块

本系统采用C8051F020单片机，该单片机以其低功耗和高效能著称。单片机模块主要负责信号的接受、处理、分析，接受由超声波模块回传的信号进行计算旋梯离岸的距离和船离岸的距离，接受工作模式、状态的信号，并处理在各个模式和状态下，通过PMW控制电机的转动，进而控制旋梯的收放。

系统以单片机p0.0 p0.1为触发10us的高电平信号输出，p2.0 p2.1为超声波回响信号输入，p3.0口为声光报警信号输出，p2.4 p2.5，p2.6 p2.7为电机控制输出，p0.2 p0.3为工作模式选择输入。

2.2 超声波测距模块

传感器采用I/O口TRIG触发测距给最少10us的高电平信号，模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有信号返回，有信号返回通过I/O口ECHO输出高电平持续时间就是超声波从发射到返回时间。

2.3 声光报警模块

当船到岸的距离超过靠岸的安全距离时，单片机处理超声波模块反馈的距离后，在p3.0口输出高电平，实现报警功能，并且系统自动将工作模式转换为手动模式。

2.4 旋梯手动/自动控制模块

旋梯手动/自动控制模块解决了人工智能控制中最关键的问题，即人工模式和智能模式如何在硬件电路的实现。在软件设计中只需用设置一个变量的变换就可以实现，模式的切换。而硬件电路则需要保证在一个模式下另一个模式的变换不会影响这个模式的正常工作。当用户选择手动模式时，p2.4 p2.5输出低电平，将自动模式锁住，模块只能通过开关S1、S2来控制旋梯的收放。用户选择自动模式时，开关处于断开，将手动模式锁住，模块只能通过控制p2.4 p2.5输出高低电平来控制旋梯的收放。旋梯手动/自动控制模块在硬件上保证了两种模式的独立性，更好地实现旋梯的智能收放。模块中接口K1、K2连接电机驱动模块。

参考文献

[1]林军，陈翰林.数学建模教程[M].科学出版社.

[2]张贤明.MATLAB语言及应用案例[M].东南大学出版社.

[3]刘大海，李宁，晁阳.SPSS15.0统计分析从入门到精通[M].清华大学出版社.

[4]张培仁，孙立.基于C语言C8051F系列微控制器原理与应用[M].清华大学出版社.

[5]谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计[M].清华大学出版社.

作者简介：陈巍巍（1990-），男，浙江省温州人，工作单位：公安海警学院，职务：学员，研究方向：计算机。

指导老师：梁春美。