钢丝绳断丝无损检测装置设计毕业设计

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1、河南科技大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）钢丝绳断丝无损检测装置设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计

2、（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 摘 要随着社会的不断发展，钢丝绳的应用越来越广，与此同时其安全性越来越受到人们的关注。为了实时在线监测钢丝绳断丝，介绍了钢丝绳无损检测的分类和无损检测的发展历程和趋势。本设计基于漏磁原理，利用霍尔传感器检测漏磁信号，采用模拟的传感器漏磁信号，即直接给电路输入电压信号，经过后续电路和软件处理后，完成了钢丝绳断丝无损检测的设计任务信号处理系统主要由三运放高共模抑制比放

3、大电路和低通滤波电路构成，实现了对钢丝绳断丝信号的放大和滤波，经过放大、滤波处理后的信号经过ADC0809进行A/D转换，转换后的数据接入单片机AT89C51，经过软件编程后，单片机控制数码管将电压数值显示出来，并通过LED灯亮的多少来判断钢丝绳断丝情况编写的程序首先在Proteus软件上进行仿真，在理论上实现AD转换和数据显示的基本功能。在仿真的基础上，根据绘制的系统原理图在万能实验板上搭建了电路，并进行了调试，达到了预期的目标。本设计不仅能够检测出钢丝绳内部缺陷，并能定量检测钢丝绳金属横截面积。可实时在线全绳检测，检测效率高，基本不受人为因数影响，结合人工检查和检测数据定量分析可评估钢丝绳

4、损伤程度和强度损失情况。关 键 词：钢丝绳，霍尔传感器，放大，滤波，A/D转换，单片机BROKEN WIRE ROPE NON-DESTRUCTIVE TESTING DEVICE DESIGNABSTRACTWith the continuous development of society, the application of wire rope is increasingly wide at the same time more and more people concerns their security.he design of real-time online monitorin

5、g of wire rope for broken wires, introduced the classification of wire rope nondestructive testing and nondestructive testing and trends in the development process. The design is based on magnetic flux leakage principle, the use of Hall sensors to detect magnetic flux leakage signals, magnetic flux

6、leakage sensor analog signal that directly to the circuit input voltage signal, through follow-up circuit and software processing, Wire Ropes completed the task of designing non-destructive testing . Signal processing system consists of three operational amplifiers with high common mode rejection ra

7、tio amplifier and low pass filter circuits, the realization of Wire Ropes signal amplification and filtering, through the amplification, filtering the processed signal through the ADC0809 for A / D conversion, converted data access microcontroller AT89C51, through software programming, the MCU contr

8、ol LED displays the voltage value, and by the number of LED lights to judge the situation Wire Ropes. First of all programs written in the Proteus simulation software, in theory, AD conversion and data to achieve the basic functions. In the simulation based on the schematic drawing of the system bui

9、lt in the universal test circuit board, and has been debugged, to achieve the desired objectives. This design not only to detect internal defects in steel wire rope and wire rope metal cross section can be quantitatively detected. Online real-time detection of all rope, high efficiency, free from an

10、thropogenic influence factors, combined with manual inspection and quantitative analysis of test data to evaluate the extent and intensity of wire rope damage losses.KEY WORDS：Wire rope ,Hall sensor, Amplifying ,Filtering,A / D conversion, SCM目 录前 言1第1章 钢丝绳无损检测的分类2第2章 钢丝绳无损检测装置设计3§2.1 断丝的漏磁场检测3

11、§2.2 钢丝绳的磁化方法4§2.3 检测元件5§2.3.1 感应法5§2.3.2 霍尔效应法6第3章 信号调理电路设计8§3.1 信号调理电路8§3.2 放大电路8§3.2.1 LM741运算放大器10§3.2.2 电源供应器10§3.3 滤波电路11第4章 硬件电路及软件设计13§4.1 AT89C5113§4.2 ADC080915§4.3 硬件电路调试16§4.4 程序流程图设计20结 论21参考文献22致 谢23附 录2431前 言 钢丝绳作为最重要的绕性

12、构件之一，因其具有抗拉强度和抗疲劳强度高、白重轻、弹性好、工作平稳可靠、承受动载和过载能力强以及在高速工作条件下运行和卷绕无噪声等许多优点，在矿产、冶金、交通、建筑、旅游等国民经济主要行业和部门的提升、运输及牵引等设备中得到广泛的应用，如各类起重机、货运客运索道、电梯、矿井提升机等都大量地使用钢丝绳。然而，钢丝绳作为一种工程承载构件，在使用过程中，由于种种原因必然会发生疲劳、锈蚀、磨损甚至骤断等现象，其操作程序及承载能力直接关系到设备及人身安全。 随着社会经济的高速发展，港口、矿山、建筑及其它行业的起重牵引设备日趋大型化，钢丝绳越来越长，直径不断增大。人工日视检查法已难以满足现代化设备与设施对

13、钢丝绳检测诊断的工作要求，而目前己有的钢丝绳无损检测存在的主要问题是检测的可靠性低，智能化程度低，人为因素的影响大，检测结果缺少客观性，而且提供的钢丝绳断丝损伤信息不完全，无法对钢丝绳的断丝损伤做出完整地估计。因此，需要在现有探伤仪的基础上研制出高性能、高可靠性的智能化检测仪器来适应检测的要求1。第1章 钢丝绳无损检测的分类传统的钢丝绳检测方法是人工目视挂纱检查断丝，用卡尺测量直径。当钢丝绳表面发生断丝时，由于应力的作用使它向外发散，从而使断丝露出绳外，这样，最明显、也是最原始的方法人工目视检查法（国外称之为ragandvisual）应运而生。人工目视检查是这样进行的：检测人员站在钢丝绳旁，手

14、抓棉纱并捋摸钢丝绳，钢丝绳以检测速度运行，若出现挂纱，则疑为断丝并将钢丝绳停止在该位置仔细观察。这种方法只能检查外部断丝，且断丝须向外翘起，同时速度还不能太快，但又不可太慢，因为太慢将会影响工作效率，另外工作人员还需精神高度集中，劳动强度较大。因此这种方法有许多不足之处。尽管这种方法对现代工艺制造的钢丝绳检查效果越来越不理想，但目前许多钢丝绳用户仍然沿用此方法。 随着钢丝绳生产工艺和材料的发展，钢丝绳的结构越来越复杂，钢丝绳的缺陷状态也越来越表现为多样性和复杂性，缺陷检测的难度不断增大；另一方面，钢丝绳的润滑使得其表面形成较厚的油泥，这些均给人工目视检查带来了困难。在这种情况下，人工目视检查只

15、得对钢丝绳逐段清洗后仔细观察，虽然如此，钢丝绳内部缺陷仍无法发现，这就要求研究其它的钢丝绳检测方法。钢丝绳无损检测技术正是在不破坏钢丝绳结构的情况下，应用一定的检测方法对钢丝绳的机械性能、内部结构、工作状态进行检测，并依据检测结果和一定的准则对钢丝绳技术状态做出评估。钢丝绳无损检测技术的方法和原理有十几种之多。有些检测方法由于原理上或技术上的限制很难在工程中应用，现在还仅处于实验室研究中。目前，能在工程中推广使用的主要是电磁检测法1。第2章 钢丝绳无损检测装置设计§2.1 断丝的漏磁场检测漏磁检测原理如图2-1所示。图2-1漏磁检测原理铁磁性材料的磁导率比空气的磁导率至少大100倍。

16、当某一磁场中的铁磁性材料表面出现裂纹等缺陷时，由于材料局部的磁导率降低（磁阻增加），一部分磁场将从材料中外泄出来，然后用霍尔传感器检测外泄的漏磁场。本设计采用霍尔元件阵列组合检测与聚磁检测相结合的方法，霍尔元件阵列组合检测是在钢丝绳轴向间隔一定距离布置两个检测环，各环上分别布置多片霍尔元件，将两环上位于同一轴剖面内两个检测元件检测信号进行差分或加法处理，以达到消除股波噪声的目的。只采用多元件组合检测方法时，随着钢丝绳直径加大，元件数目增多；采用检测信号相互叠加来消除绳股间漏磁场影响时，检测元件的安装，应达到一定的精度要求。聚磁检测方法采用聚磁器收集被测量的漏磁场，可以极大地提高缺陷漏磁场测量的

17、灵敏度，且经过聚磁器后，磁场被导向霍尔元件中，测量的是钢丝绳轴向漏磁场分布的一个平均量。分析表明，对于钢丝绳等细长构件断丝产生的局部漏磁的检测，用高导磁材料制成的聚磁器，呈圆台形，其中一端有凸台。聚磁器包围于钢丝绳外围，沿钢丝绳轴向成对顺次放置，每对聚磁环的凸台相对，在两环的凸台中间放置霍尔元件2。§2.2 钢丝绳的磁化方法在磁性无损检测中，磁化是实现检测的第一步，它决定着被测对象能否产生出可被测量和可被分辨的磁场信号，同时也影响着检测信号的性能特性和检测装置的结构特性。因此，针对被测构件的结构特点和测量目的，选择磁化方法是磁化的关键。在钢丝绳电磁无损检测原理的应用中，钢丝绳的磁化方

18、法多种多样，从所选择的励磁源的性质来分，有交流励磁法和直流励磁法。交流励磁法由于在钢丝绳表面产生集肤效应或涡流，现己逐渐被淘汰。 根据采用的直流励磁源不同，直流励磁方法分为直流有源励磁和永久磁铁励磁两种情况，直流有源励磁具有励磁强度可以调整的优点，但是一般重量较大，结构复杂，而且工作时还需提供配套的直流供电设备。永久磁铁的励磁强度一般不能调整，在相同的励磁效果下，对于中小直径钢丝绳（直径小于40mm），采用永久磁铁励磁方式无论在体积、重量、使用方便性，还是在检测成本上，与直流有源励磁方式相比都有明显的优越性。特别是随着近几年新型永磁材料的开发和应用，永久磁铁励磁正越来越多地代替直流有源励磁方式

19、。鉴于以上优点，在钢丝绳断丝探伤传感器的励磁装置中，本设计选用永久磁铁作为励磁源。现有的磁化钢丝绳用的励磁回路一般都如图2-2示，它由永久磁铁、软磁连接体、极靴、钢丝绳、气隙等五部分组成。励磁回路要求以最低的成本、最小的体积、最轻的重量、最优的性能，使钢丝绳中的磁场强度达到设计要求。为减小回路体积，提高励磁回路性能，一般选用高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁材料。结合钢丝绳探伤检测实际，综合考虑各种永磁材料的特性，选择稀土材料的永久磁铁是比较理想的。稀土永磁材料矫顽力Hc很大，同时剩磁Br较高，基本能够满足钢丝绳磁化饱和的要求，而且最大磁能积及磁稳定性均属优良，温度系数低，可在大范围温度下稳定工

20、作。本设计选用钕铁硼稀土永磁材料作为励磁回路的励磁源，因为烧结钕铁硼永磁材料具有创纪录的高剩磁、高矫顽力、高磁能积。另外，钕铁硼磁铁是一种铁基材料，成本低廉而倍受世人关注。图2-2永磁励磁回路软磁材料是励磁回路中形成磁力线通路不可缺少的组成部分，其在励磁磁路中用来改变磁力线方向，减小回路系统的磁阻，增大关键部位的磁通密度，聚集磁场。软磁材料磁轭一般选择最大磁导率与饱和磁通密度都高的材料，如工业纯铁等。本设计选用的软磁材料为工业纯铁。§2.3 检测元件漏磁场的测量通过磁敏感元件实现，较常用的是感应法和霍尔效应法。§2.3.1 感应法感应法运用感应线圈检测，基于感应线圈检测钢丝

21、绳损伤（亦称全磁通检测）的原理如图2-4所示。随着钢丝绳相对于检测线圈和励磁器的运动，钢丝绳将被励磁器逐段磁化至饱和状态，若钢丝绳存在损伤，其内部磁通量（与钢丝绳的有效金属断面积成正比）必然减少，于是就会使感应线圈产生电压输出，对感应线圈输出的信号进行处理，即可评价钢丝绳的损伤程度。当存在损伤的钢丝绳相对于感应线圈运动时，感应线圈将产生感应电动势。即： (2-1)式中：N感应线圈匝数；d/ds钢丝绳内部磁通量相对于钢丝绳位移的变化率；v钢丝绳相对于感应线圈的运动速度。由式(2-1)可知，当线圈匝数N与运动速度v一定时，感应线圈输出的电动势e，能够反映出钢丝绳中磁通量沿绳轴向的变化，即钢丝绳有效

22、金属断面积沿钢丝绳轴向的变化。但是在检测过程中由于钢丝绳的运动是非匀速的，同时加上钢丝绳的摆动，以及种种外在因素的影响，必然会导致所测得的感应电动势并非反映实际信号所产生的电动势，也就是说感应线圈法的检测效果好坏与运动速度是否匀速有关，而要做到匀速运动几乎不可能。而且还要求检测速度必须大于0.3m/s，要不然就会丢漏信号。因此给定量检测带来了很大的难度，所以这种方法现在正逐渐被淘汰或寻找更有效的解决措施。图2-3全磁通检测法原理§2.3.2 霍尔效应法霍尔效应法运用霍尔元件检测，其不受检测速度变化的影响，且可以测量磁场强度的绝对值。如图2-5所示，如果在垂直于磁场的导体里通过一定的电

23、流，则在垂直电流和磁场的方向上存在一个电场，并在两端有电动势输出，此现象称为霍尔效应。霍尔效应是金属或半导体载荷子受外加磁场作用所致。图2-4霍尔效应原理图设K为霍尔灵敏度系数，I为电流强度、B为磁场的磁感应强度，为B和霍尔元件平面法线的夹角，则霍尔元件输出的霍尔电压为。灵敏度系数K由霍尔元件的材质、尺寸和工作温度等因素决定。在工作温度不变的情况下，视为一常数。在元件安装位置确定、角不变时，如果霍尔元件采用恒流源供电，电流I为定值，则式中与B成正比，这就是Hall元件重要的线性输出特性（霍尔元件的定向响应特性）。应用这一原理，只要检测出霍尔元件两端的输出电压，便可获得钢丝绳的断丝损伤的信号。因

24、此，Hall元件的输出电压矢量线性地反映了钢丝绳表面漏磁的情况2。第3章 信号调理电路设计§3.1 信号调理电路信号预处理电路是检测系统的中间环节，主要起对信号放大、除噪、调整等功能。在钢丝绳无损检测系统中，信号的预处理装置应达到如下功能和要求：（1）能够将传感器输出的检测信号进行不失真的放大、滤波等处理，信号电平达到A/D转换的信号幅度范围；（2）在进行多传感器同时检测时，能够对单个传感器输出信号进行独立处理，各个处理通道间不应相互干扰；（3）能对放大器的增益进行调节；（4）信号预处理电路应尽量减少对检测信号的干扰。为了满足上述要求，设计了信号调理电路。信号调理电路由放大电路和滤波

25、电路两部分组成。§3.2 放大电路 钢丝绳断丝产生的漏磁场很微弱，一般只有几高斯，当用霍尔传感器检测时，传感器的输出电压只有几毫伏，因此电路必须进行放大，本设计采用三运放共模抑制比放大电路，如图3-1所示3-5。 图3-1 放大电路图中，取R2=，=，=，外接电阻平衡对称。N1N2性能一致，平衡对称，构成差动放大输入级。N3为双端输入单端输出的输出级，进一步抑制N1N2共模信号6-8。差模增益：。§3.2.1 LM741运算放大器LM741是运算放大器中最常使用的一种，具有反相与同相两个输入端，由输入端输入欲被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。放大器工作时的需要一

26、对大小相同的正负电源，其值由±12Vdc至±18Vdc不等，一般使用±15Vdc的电源。LM741的管脚配置如图3-2所示。图3-2 LM741运算放大器管脚配置图§3.2.2 电源供应器电源供应器本身具备两组外接插孔以提供两组电压输出，如图3-3所示。当需要以正负电压输出时，可利用电源供应器上Tracking键之功能。例如欲产生±15Vdc电压，需要先将两组电源输出中其中一组的正端接上另一组的负端，剩下未接的两个输出端便为电源输出端，然后将电源供应器电源打开，并将仪表板上Tracking键按下，再由板面上调整旋钮以调整出所需的±15

27、Vdc电压。调整时可发现，尽管只旋转其中一组电源输出调整旋钮，但两组电压输出值会同时改变且显示数字相同，只是一端为正，一端为负，此时即可得到一端正值、一端负值，且同为15Vdc的电压输出，其原理类似拿两个电池头尾相接串联的情况。图3-3 电源供应器产生±Vdc电压输出接线图§3.3 滤波电路二阶无限增益多路反馈型低通滤波电路如图3-4所示。图3-4 二阶有源低通滤波电路截止频率取100Hz，通带增益Kp=1，根据二阶有源滤波器电容选择用表可查出C4=0.1uF，根据选择电容C4的实际值，按照下式计算电阻换标系数K=10其中单位为Hz，C4单位为。再按表3-1确定C5与归一化

28、电阻值，然后将归一化电阻值乘以换标系数K可得R1i=（i=0、1、2），由此可得到各电阻的实际值，最后各电阻的取标称值为：，。电容C4=0.1uF，C5=0.02uF。表3-1 二阶无限增益多路反馈型巴特沃斯低通滤波器设计用表|Kp| 1 26 10r10/k 3.1112.5651.697 1.625r11/ k 4.0723.2924.977 4.723r12/ k 3.111 5.13010.180 16.252C5/C40.20.150.05 0.033第4章 硬件电路及软件设计§4.1 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能C

29、MOS 8位微处理器，管脚如图4-1所示。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其管脚如图4-1所示9-11。图4-1 AT89C51管脚图P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓

30、冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输

31、出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，备选功能如下： P3.0 RXD（串行输入口）； P3.1 TXD（串行输出口）； P3.2 /INT0（外部中断0）； P3.3 /INT1（外部中断1）； P3.4 T0（记时器0外部输入）； P3.5 T1（记时器1外部输入）； P3.6 /

32、WR（外部数据存储器写选通）； P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOV

33、C指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来

34、自反向振荡器的输出。§4.2 ADC0809ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换11。1主要特性（1）8路输入通道，8位AD转换器，即分辨率为8位；（2）具有转换起停控制端；（3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）；（4）单个5V电源供电；（5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准；（6）工作温度范围为-4085摄氏度；（7）低功耗，约15mW。2内部结构ADC0809是CMOS单片集成逐次逼近式

35、A/D转换器，由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。3外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图4-2所示。各引脚功能如下：图4-2 ADC0809管脚图 IN0IN7：8路模拟量输入端； 2.12.8：8位数字量输出端； ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路； ALE：地址锁存允许信号，输入高电平有效； START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）； EOC：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此

36、端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）； OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量； CLK：时钟脉冲输入端，要求时钟频率不高于640KHZ； REF（+）、REF（-）：基准电压。§4.3 硬件电路调试硬件电路包括放大、滤波、A/D转换电路，单片机及数码管显示电路。在搭建硬件电路的过程中，首先搭建的是放大和滤波电路，在此过程中注意的事项是LM741是否损坏及LM741正负电源的供应。LM741的检测方法如图4-3所示。图4-3 LM741的检测方法当输入信号为正弦信号时，输出信号为方波，说明LM741完好，否

37、则，损坏。放大电路的检测是通过观察示波器显示波形是否失真来确定放大电路是否搭好。滤波电路的检测是通过观察示波器波形幅值变化来确定的，通过增大频率，波形的幅值就会减小3。放大电路的电路仿真如图4-4。滤波电路的电路仿真如图4-5。图4-4 放大电路仿真图图4-5 滤波电路仿真图A/D转换电路选用ADC0809，ADC0809和单片机在焊接的过程中电源和地一定要接，数码管在接之前一定要确定它的位选端和段选端，检测的方法用5V电压源接一电阻分别接在各个管脚上，确定6、8、9、12为位选端，剩下的分别为段选端12。§4.4 程序流程图设计程序流程图如图4-3所示13-15。图4-3 程序流程

38、图结 论本设计实现了实时在线检测钢丝绳断丝的功能，并对有关内容做了深入而积极的研究，提出了一套设计方案，并对该方案进行了详细的阐述。1主要完成的工作（1）在明确系统的总体设计要求后，首先查阅了国内外关于“钢丝绳无损检测”的大量资料，然后提出了自己的整体设计方案。（2）设计仿真并搭建了硬件电路。在这个过程中，通过老师指导和自己的努力，对仿真和电子电路知识有了更深入的了解，不仅提高了掌握软件的能力，还提高了分析设计电路的能力，极大的增强了自己的动手能力。（3）在硬件电路设计和实现的基础上，应用C语言编写了系统程序。程序涉及到单片机常用功能和硬件的相关原理。在程序编写和调试过程中，掌握了多种软件和仪

39、器的使用方法。程序通过了仿真调试，并搭建了部分硬件由于时间、个人水平和其他条件的限制，本设计方案只实现了在模拟钢丝绳无损检测信号的基础上来实现的基本功能，还没有达到应用的水平，并没有实际检测钢丝绳是否断丝。2需解决的问题（1）如何提高系统的稳定性；（2）如何提高系统的测量精度；（3）如何使系统更加的方便实用。钢丝绳无损检测系统是目前无损检测领域一个很受关注的课题，随着各门科学技术间的不断融合和发展和检测元件的灵敏度越来越高，以及越来越多的人投入到科研的行列，相信在不远的将来，钢丝绳无损检测系统必将更加方便的应用于实时在线检测，更加便携，更加实用，使在应用中的钢丝绳的安全检测更加牢靠。参考文献1

40、 李孟源，郭爱芳，张发玉测试技术基础M西安：西安电子科技大学出版社，20062 郭爱芳，王恒迪传感器原理及应用M西安：西安电子科技大学出版社，20073 张国雄测控电路M第3版北京：机械工业出版社20084 秦曾煌电工学M第6版北京：高等教育出版社，20035 童诗白，华成英模拟电子基础M北京：高等教育出版社，20016 米旭Protel 2004电路设计与仿真M北京：机械工业出版社，20067 王森，纪纲仪表常用数据手册 M第二版北京：化学工业出版社，20068 何希才常用集成电路应用实例M北京：电子工业出版社，20079 何立明单片机初级教程 M第二版北京：北京航天航空大学出版社，2003

41、10 方丽单片机系统硬件抗干扰常用方法实践J气象水文海洋仪器2005(12)：343811 王卫东，傅佑麟高频电子电路M北京：电子工业出版社，200412 张毅刚，彭喜元单片机原理与应用设计M北京：电子工业出版社，200813 张毅刚，彭喜源，谭晓昀MCS-51单片机应用设计M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版，200514 汪道辉单片机系统设计与实践M北京：电子工业出版社，200615 余西存, 曹国华单片机原理及接口技术M西安电子学出版，2000致 谢由于时间和能力所限，本研究报告中一定存在许多疏漏和不足，恳请各位专家、学者和老师们给予批评指正，以求在今后的工作中做出进一步的改进与提高，谢谢！弹指

42、一挥间，大学四年已经接近了尾声。四年的艰苦跋涉，三个月的精心准备，毕业设计终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但创作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。毕业设计创作的过程并不轻松：各种压力的时时袭扰，知识积累的尚欠火候，致使我一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋力敲打键盘。第一次花费如此长的时间和如此多的精力，完成一套设计作品，其中的艰辛与困难难以诉说，但曲终幕落后留下的滋味，是值得我一生慢慢品尝的。在这里需要的感谢的人很多，是他们让我这大学四年从知识到人格上有了一个全新的改变。在本次设计完成之初，作者首先要感谢指导教师郭爱芳。在我们三个月左右的研究学习和相处中，始终得到了

43、郭老师无微不至的关怀和教诲，在此谨表示崇高的敬意和感谢。导师渊博的知识、严谨踏实的治学态度和谦虚和蔼的作风给我们留下了终生难忘的印象，时刻激励着我们奋发向上，永远向前。祝郭老师事业蒸蒸日上，万事如意！我要感谢教研室的诸位老师，他们关爱学生、诲人不倦的敬业奉献精神深深打动着我，使我在学习和生活中时刻都能感受到来自老师带来的温暖，你们辛苦了！同时还要感谢我们专业曹国云、梁道远同学给我的指导和大力帮助，没有他们的无私帮助和鼓励，我也没有信心完成本次毕业设计的调试和答辩，正是他们在我困难的时候不断给我信心和鼓励，并在我需要帮助时给以身体力行的帮助，使我一次次从困境中走了出来。感谢所有关心我、爱护我的老

44、师和同学们，经过这一次毕业设计让我更加珍惜大学这段时光，对知识的追寻更加无止境。附 录附录1单片机源程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define SEG P1/声明数码管接P1口uchar TAB= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,/共阴字形码 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar disp4;/显示器数组uint temp,result;void display(void);/声明显示函数void delay1ms(ucha

45、r);/声明延时函数void init(void);/初始化函数sbit CLK=P35;/时钟接口sbit EOC=P32;sbit ST=P36;sbit OE=P37;sbit LED1=P30;sbit LED2=P31;sbit LED3=P33;/=主函数=main() init();ST=0;while(1) ST=0; OE=0; ST=1; ST=0; while(EOC=0) OE=1;/打开输出允许信号 temp=P0;/读数据 OE=0; result=temp*1.0/255*500; if( result<170) LED1=1; LED2=1;LED3=1;

46、else if(result>310)LED1=1;LED2=0;LED3=0;else LED1=0;LED2=1;LED3=1; disp0=result/1000; disp1=result/100%10; disp2=result/10%10; disp3=result%10; display(); /=显示函数=void display(void) uchar i,scan; scan=1; for(i=0;i<4;i+) P2=scan; SEG=TABdispi; if(i=1) SEG=SEG|0x80;/显示小数点 delay1ms(4); scan<<

47、;=1; /=延时1MS函数=void delay1ms(uchar x) uchar i,j; for(i=0;i<x;i+) for(j=0;j<120;j+);/=T0初始化函数=void init(void) EA=1; ET0=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-200)/256; TL0=(65536-200)%256; TR0=1;/=T0中断服务,提供时钟信号=void timer0(void) interrupt 1 TH0=(65536-200)/256; TL0=(65536-200)%256; CLK=CLK;附录2 硬件电路原理图附录3 硬件电路PCB图附录4 软件仿真图附录4 硬件电路照片