STM32海上桩机测控系统设计+电路图(2)

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4.5显示和存储模块32

4.6串口通信模块33

4.7自检模块34

5调试与数据处理35

5.1实验35

5.2误差分析38

5.2.1误差分析理论38

5.2.2实验结果分析39

结论.40

致谢.41

参考文献42

1 绪论
1.1 课题研究的背景为了让人们有充足、可口的海鲜吃，目前海上围网养殖十分普遍，且范围广。但把围网桩打入海底大多依靠人工作业，即一种把桩拉高，然后主要依靠重力自由落体的打桩方式。这种方式不但桩不牢固，一旦大风大浪来袭，养殖浮架会被冲毁，网箱则被风浪冲离了养殖场无影无踪；另外人工成本过高，导致养殖户承担着巨大的风险和压力。因此需要设计一台机械化作业的海上打桩设备，实现自动打桩、手动打桩，同时能探明海底泥层状况（主要为力与深度的测量）。鉴于柴油打桩机的刺耳噪声对城市和周边环境造成了巨大的污染，其使用受到了一定的限制。20 世纪 70 年代以后各国开发了液压打桩锤用于工程建设。经过几十年的不断改进与开发目前的液压打桩机已成为建设工地中不可或缺的大型桩工机械。液压打桩锤的优点如下：操作简单、冲击力大、低噪声、相对较为环保。它以油液压力作为动力，可以根据地层土质的不同来调整液压，以达到适当的力度进行打桩，是一种新型打桩机。与柴油打桩机相比，液压打桩机的能量传递效率能够达到 70%~95%，反观柴油打桩机，能量传递效率仅为 20%~30%，而且液压打桩机打桩控量相当精确，能实现在不同地层进行打桩作业。此外液压打桩机节能减排效果非常明显，已成为未来打桩机发展的主流。液压锤通过快速加油举起锤体然后快速放油或同时反向供油使锤体加速锤下，锤击桩顶并将桩击入土中。另外，液压锤相比与其他桩锤还具有独到的优越性，因为它可以在陆地上或水上进行一定程度的斜桩作业。因此，我们选择使用液压打桩机作为机械部分的被控装置。液压打桩机需要高要求的测控系统，因为其液压系统较为复杂。对于液压打桩机的控制主要包括：卷扬机的升降、油路的进油和放油、夹头装置的开关等。另外为了实现自动和手动打桩，时间量的确定是难点，而且力与深度的测量得到的参数对控制过程也将起到至关重要的作用。为了记录打下桩的位置，我们还需设计 GPS 定位模块，并要包含读取/存储功能。如今，飞速发展的嵌入式技术正在各行各业中大显身手。将计算机技术和机械设备紧密结合也是当前产业发展的趋势。基于此，本课题将液压打桩机测控系统作为一个嵌入式系统来设计。从总体方案到具体的软硬件设计，应使之能够实现打桩机的集成化、自动化、智能化[1]。经过多方面综合的考虑，本课题将利用先进的 32 位嵌入式 ARM 处理器（STM32），设计制作海上桩机的测量控制电路，并编写相应的测控软件。
1.2 国内外相关技术的发展打桩机械设备在工业革命之后蓬勃发展。特别是在科技快速发展的二十世纪，各种新技术的发展为打桩设备的升级提供了无限发展的动力，同时，摩天大楼拔地而起，重工业设备以及海上设备的发展都对打桩设备提出了越来越高的要求。特别是在五十年代之后，世界范围内各类重型基础工程正在飞速增加。近海油田的开采也要求重型基础工程的全面发展，这都极大的刺激了打桩机械设备的发展，无论在大小和高度方面，还是在打桩锤的重量和工作效率方面都对打桩机械设备提出了更高的要求。但是，由于打桩机的施工受地质条件的影响非常大，因此在全球范围内，不同的土壤环境下，打桩设备按照不同的方式发展着。我国属于幅员辽阔、并且土壤的类别、结构复杂的情况，因此各种桩机类型均能得到应用。由此，应该借鉴国外的成功开发经验，学习他们先进的生产技术，开发研制在任何特定地区的土壤条件下，都能适用的打桩机械设备系列将是我国打桩机发展的趋势[2]。