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矿山井下人员定位分站子系统的研究

作　者: 梁朝忠
导　师: 任晓奎
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 人员定位射频识别 CAN节点通信协议实时显示
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

本论文的设计思想是运用射频识别技术来进行井下人员信息的采集,CAN总线传输经过数字处理的信息,最终把人员信息在上位机上动态显示。首先在井下的各个坑道和人员可能经过的区域处安放若干个信息采集处理基站,具体数量和位置根据现场实际工况和所需定位精度而定,并且将它们通过CAN总线以及智能接口和地面控制中心的计算机相连。同时在每个下井人员佩带的头灯上安置一个射频识别卡,当工作人员进入井下以后,只要通过或接近放置在坑道内的任何一个基站,并在该基站的射频信号范围内,射频读卡器就会与之建立通信连接,进行双向通信,实现信息的采集。最后基站再把采集到的信息加以处理,通过CAN总线上传到控制中心的计算机并加以显示等其他操作。本文的重点是设计井下信息采集基站、CAN总线节点和通信协议的制定。井下基站采用MFRC500读卡芯片、PCB射频天线、单片机等单元电路,其中读卡器工作频率为13.56MHz。CAN总线节点由mcp2515 CAN收发芯片、控制单元及其外围电路构成,每一个节点都有独立的对等收发能力,大大增加了总线的灵活性和可扩展性。本设计实用性强,成本低廉,扩展灵活,维护简易方便。最终实现了对井下工作人员的实时定位,日常出入考勤等功能,为日后解决井下突发事件,营救被困人员,做好了坚实的技术支持。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 选题背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状和发展  11-12
  1.3 存在的主要问题  12-13
  1.4 本文所要做的工作  13-14
2 系统总体设计  14-20
  2.1 现有系统的现状及研究  14-15
  2.2 系统概述  15-16
    2.2.1 系统工作原理  15
    2.2.2 系统的优越性  15-16
  2.3 系统的组成  16-18
    2.3.1 基站子系统  16-17
    2.3.2 CAN 总线传输系统  17
    2.3.3 系统电源电路  17-18
  2.4 系统总体设计  18-20
    2.4.1 系统设计思路  18-19
    2.4.2 系统组成框图  19-20
3 系统硬件设计  20-52
  3.1 射频系统简介  20
  3.2 读卡器的设计  20-32
    3.2.1 读卡器芯片MFRC500  20-25
    3.2.2 天线的设计  25-29
    3.2.3 电子标签  29-32
  3.3 CAN 总线智能节点的设计  32-52
    3.3.1 AVR 单片机Atmega8  33-41
    3.3.2 CAN 控制器芯片MCP2515  41-47
    3.3.3 CAN 接口电路  47-49
    3.3.4 电源电路的设计  49-52
4 软件相关技术  52-65
  4.1 RFID 射频通信技术  52-57
    4.1.1 信息传输概述  52
    4.1.2 防冲突算法  52-54
    4.1.3 ISO/IEC 14443.A 标准规范  54-56
    4.1.4 与卡通信状态图  56
    4.1.5 射频基站软件设计  56-57
  4.2 CAN 总线技术  57-62
    4.2.1 CAN-bus 规范2.0B  58-61
    4.2.2 CAN 节点软件设计  61-62
  4.3 系统软件  62-65
    4.3.1 系统软件设计目标  62-63
    4.3.2 系统软件的组成  63-64
    4.3.3 系统软件框架  64-65
5 系统调试总结  65-70
  5.1 射频信息采集调试  65-66
    5.1.1 调试过程  65-66
  5.2 CAN 总线信息传输  66-69
    5.2.1 单点调试  66-68
    5.2.2 多节点调试  68-69
  5.3 系统调试总结  69-70
总结  70-71
参考文献  71-73
附录A 系统PCB 图  73-74
附录B 系统原理图  74-75
作者简历  75-76
学位论文数据集  76-77

矿山井下人员定位分站子系统的研究

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