井下供電系統信息采集裝置設計畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 學 士 學 位 論 文 井下供電系統信息采集裝置設計 作者姓名： 尚福浩 導師姓名： 徐文尚 專業名稱： 電氣工程及其自動化 所在學院： 信息與電氣工程學院 山 東 科 技 大 學 20xx 年 6 月 山東科技大學學位學士論文 摘要 摘要 隨著微電子、計算機、網絡等技術的高度發展，現代工業數據采集與控制系統已經從傳統電路、微機模式發展成為嵌入式系統模式，嵌入式系統在現代工業數據采集與控制中扮演著不可替代的重要作用。 本論文研究的主要目的是利用基于 AMR9的 32位高端嵌入式微處理器 AT91MR9200 和嵌入式 Linux 內核設計新型數據采集與控制系統平臺，突破傳統的測控模式，使其具有更強大的處理能力，更優越的通信方式。本論文設計的具有數據采集與控制等多種功能的測控平臺包括以下幾個部分 :基于 SPI 串行接口設計的 8路 A/D 模擬量采集硬件電路，基于 EBI 并行接口設計的 2路 D/A 模擬量輸出硬件電路，以及采用 POI 接口設計的 8 路開關量輸入輸出硬件電路，通過 USATR異步串行口設計的 RS232 串口通訊硬件電路。以此平臺為基礎，初步研究嵌入式 Linux，移植 Uboot 的源代碼到 Flash 作為系統的引導程序，成功啟動硬件系統和下載內核與文件系統。并且，操作 SPI寄存器設計 A/D 通道的軟件模塊，操作靜態存儲控制器 SMC 設計 DA/通道的軟件模塊，操作 USART 控制寄存器設計 RS232 串口的軟件模塊，以及利用 Socket 方法設計以太網通訊軟件模塊，驅動 UHP 設計UBS 軟件模塊。本論文最終能夠實現下面幾個功能 :8 路模擬量的采集， 2 路數模轉換輸出控制， 8路開關量的輸入輸出， RS232 的串口通訊，以及以嵌入式板卡為服務器的以太網數據傳輸和 U 盤在無 CP機板卡上的數據傳輸。本論文 所設計的數據采集和控制系統可廣泛應用于各種工業領域，也可作為一個嵌入式控制器應用于對各種工業設備的控制。本論文對于基于嵌入式的數據采集和控制系統所作的一些山東科技大學學位學士論文 摘要 研究結果和系統設計中的一些方法具有一定的先進性和良好的實用性，應用前景十分廣闊。 關鍵詞 :嵌入式系統 。ARM9。傳感器 。數據采集 山東科技大學學位學士論文 摘要 ABSTRACT With the rapid development of the technologies of microelectronics，puter and work， in modem time data acquisition and control system has been embedded mode instead of the traditional mode and industrial Personal pute The embedded system Plays an important and exclusive role in the industrial data acquisition and control system This paper gives a design on high voltage power supply monitor for substation in coal mine on the base of analysis about existing condition and related production in domestic and foreign. A munication interface is designed in order to implement distance monitor with the help of puter. It can acplish signal conversion from RS232 to RS485. The design selects a chip with optoelectronic isolated RS485 signal named MAX1480B which produced by MAXIM in America. By this means, the munication distance is increased. The intelligent collector is isolated from original synthetical protection device. It is controlled by singlechip together with voltage sensor, current sensor, temperature sensor and dataprocessing software to collect voltage, current, temperature, state of switch. At the same time, it performs control operation such as close switch, open switch, reset. In order to cut down checking period, a tributary station structure with double singlechips is designed. It is connected between puter and intelligent collector. It can implement bothway munication by a doubleport RAM chip. In accordance, the system’s whole performance got increase. Also tributary station which structures with a connecting link between the preceding 山東科技大學學位學士論文 摘要 and the following can work independently without host puter. At the same time, this paper also gives the design of multifunction software. The program consists of serial munication and data base procedure. The design makes full use of multiple munication modes between puter and many tributary stations. Unattended substation bees true by these measures. Keywords: EmbeddedSystem。ARM9。DataAequisition 山東科技大學學位學士論文 目錄 目錄 1 緒論 ........................................... 1 .................................................. 1 .........................................................................................1 ..................................................................................2 2 本設計的總體思路 ................................ 4 方案的選擇 ................................................................................................4 ......................................................................................5 .................................................................................... 12 3 數據信息采集前的準備 ........................... 166 .................................................................. 16 .............................................................................................. 17 4 數據采集 與控制系統的硬件設計 .................... 31 4. 2 D/A通道模塊的硬件設計 ........................................................................ 39 第 5 章數據采集與控制系統的軟件設計 ................. 42 ................................................................................ 42 A/D通道模塊的軟件設計 ......................................................................... 46 ............................................................................. 50 6 總結 .......................................... 55 參考文獻 ........................................ 57 致謝 ............................................ 59 附錄 ............................................ 60 山東科技大學學位學士論文 1 1 緒論 課題研究內容 本設計是利用 基于 ARM9 的 16/32 位 RISC 處理器 S3C2410A 和嵌入式 Linux 內核設計的新型數據采集裝置。主要有三大模塊：電路板設計，傳感器選擇和嵌入式系統的設計。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。嵌入式系統通常由嵌入式處理器、外圍設備、嵌入式操作系統和應用軟件等幾大部分組成。本設計采用的 ARM 系列芯片屬于中高端的嵌入式微處理器，其基礎是通用計算機 CPU，具有體積小、重量輕、成本低及可靠性高的優點，而且一般在工作溫度、抗電磁干擾及可靠性等方面都做了加強。為了使數據采集更方便、快捷，需要具備一種穩定、安全的軟件模塊集合，用以管理存儲器分配、中斷處理、任務間通信和定時器相應，以及提供多任務處理等，即嵌入式操作系統。 課題研究的意義 本課題的目的是運用 ARM 實現對礦井供電系統的信息采集。ARM（ Advanced RISC Machines）是處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的 RISC 處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本 低和能耗省的特點。適用于多種領域，比如嵌入控制、消費 /教育類多媒體、 DSP 和移動式應用等。通過畢業設計山東科技大學學位學士論文 2 指導教學，還可使學生加深對所學知識的理解，使知識更加系統化、實用化，并提高其綜合知識水平和技能。 目前，傳統的 8 位單片機由于其處理速度、系統資源有限，已經不能適應日益復雜的應用需求； 16/32 位的嵌入式微處理器逐漸取代了 8 位的 MCU成為工業控制設備的核心。數據采集與處理在傳統的過程控制系統以及嵌入式多媒體設備如