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塔式起重机是工业与民用建筑主要的施工机械，其安全问题一直受到人们的广泛关注。一旦事故发生，对事故性质的认定往往存在一定的难度。而随着IT技术的发展，以往只在飞机、轮船等复杂装备上使用的“黑匣子”技术如今在塔式起重机上也获得了应用。但国内塔式起重机的黑匣子仅限于数据记录或力矩限制器等功能的实现，大都采用8位单片机，系统对内存的管理能力及存储设备的容量都十分有限，功能较单一，普遍缺乏强有力的数据分析软件的配合。本文目标是开发一个集实时数据记录、动作事件顺序记录、数据分析与事故回放、数据通信、优盘存储、安全保护及消摆操作等功能于一体的塔式起重机多功能黑匣子。
本文的主要研究内容包括以下几个方面：
(1) 在分析国内塔机黑匣子现状的基础上，提出了基于32位ARM微处理器AT91M55800和实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ的平台设计方案。
(2) 设计了系统硬件平台，包括微处理器板、继电器板、传感器及信号调理板、键盘及液晶显示板、优盘接口、通信接口等。
(3) 设计了系统软件平台，深入研究了μC/OS-Ⅱ内核的任务机制、通信机制及中断机制，然后将μC/OS-Ⅱ成功地移植到系统的硬件平台上；并将多功能塔机黑匣子的功能加以划分，以任务的形式加入到系统中，设计并实现了模拟量数据输入、开关量输入、脉冲量输入、数据量输出、模拟量输出、消摆、事件记录、历史数据存储与转存、键盘显示、优盘读写操作和通信等13个任务。
(4) 设计了上位机软件“塔式起重机安全分析软件”，实现了对黑匣子记录的事件和数据的分析功能。该软件的突出特点是能以动画方式回放塔机的操作过程，以曲线方式显示记录数据，使得数据分析工作变得方便直接、简单明了。
(5) 对设计完成的样机在实验室和实际FTZ5013型塔式起重机上进行了运行测试。结果表明，各项指标达到了预期的设计要求。
采用ARM作为微控制器可以提高数据的处理速度和精度，采用实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ可以大大提高系统的可靠性和实时性，缩短了开发周期。该平台不仅可以在塔式起重机黑匣子上应用，还可以在智能仪器、过程控制通用DDC等场合应用。