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基于无线通信的煤矿安全信息移动终端的实现

作　者: 张大超
导　师: 郭建国；顾金良
学　校: 南京理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 煤矿安全监控系统 ARM ZigBee 传感器 语音通信
分类号: TP29-A1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 326次
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内容摘要


针对我国煤矿生产中瓦斯爆炸等矿难事故频发,而又缺乏一套完善的安全监管模式的问题,本论文根据“人机联防”的安全管理理念,提出了一套人机结合(矿工+有害气体探测装置+通讯装置)的安全信息检测预报警解决方案,形成了一种克服传感器钝化及可靠应用的难题的新方法,即井下有害气体检测与井上自适应校准来解决传感器可靠应用的难题的新方法,完成了移动矿工设备的软硬件系统设计与实现。煤矿安全信息移动终端是煤矿安全监控系统的重要组成部分。系统采用了基于ARM7体系架构的LPC2103作为核心处理器搭建了完整的硬件系统,其中瓦斯传感器TGS6812和数字温湿度传感器SHT11用于井下数据采集,基于ZigBee通信协议的SZ05系列嵌入式无线通信模块实现终端与基站之间的数字通信和语音通信,语音芯片MC14LC5480与话筒麦克等实现语音编码信号的采集与模拟话音的输入输出;在此硬件基础上,通过编写软件程序实现了瓦斯气体浓度数据和温湿度数据的采集、处理,井上监控中心与终端的通话、终端之间的通话,自动通过嵌入式无线通信模块向基站或上位机发送相关信息,接受并处理上位机相关命令,驱动状态指示灯、报警电路工作等功能;最后,对终端系统进行实验调试并编写上位机监控程序测试终端系统功能,系统运行正常,功能完备,达到了预期的效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景及研究意义  7
  1.2 煤矿瓦斯安全监控系统的国内外研究现状  7-11
  1.3 课题的提出及整体性设计介绍  11-12
  1.4 论文的组织结构  12-13
2 煤矿安全信息移动终端系统的总体设计  13-21
  2.1 煤矿安全信息监控系统总体介绍  13-16
    2.1.1 煤矿安全信息监控系统结构与功能  13-14
    2.1.2 煤矿安全信息监控系统特点  14-16
  2.2 煤矿安全信息移动终端系统功能与结构  16-18
    2.2.1 煤矿安全信息移动终端系统功能  16
    2.2.2 煤矿安全信息移动终端软硬件系统的构成  16-18
  2.3 ZigBee无线通信技术  18-21
3 煤矿安全信息移动终端硬件电路的设计  21-35
  3.1 硬件电路的系统设计  21-22
  3.2 电源部分的设计  22
  3.3 煤矿安全信息检测终端CPU及其外围器件  22-26
    3.3.1 CPU电路  23
    3.3.2 带I~2C总线的复位电路  23-25
    3.3.3 系统时钟电路  25
    3.3.4 JTAG电路  25-26
    3.3.5 UART接口电路  26
  3.4 按键、显示电路与报警电路  26-28
  3.5 语音部分  28-30
    3.5.1 语音电路  29
    3.5.2 脉冲时钟源电路  29-30
  3.6 无线通信模块接口电路  30-31
  3.7 瓦斯气体传感器采集电路和温湿度采集电路  31-35
    3.7.1 瓦斯气体传感器采集电路  32-33
    3.7.2 温湿度采集电路  33-35
4 系统软件的设计与实现  35-57
  4.1 LPC2103微控制器的启动程序  35
  4.2 LPC2103处理器的初始化  35-40
    4.2.1 引脚功能的配置  35-37
    4.2.2 中断系统初始化  37-38
    4.2.3 其它功能部件初始化  38-40
  4.3 主程序流程  40-42
  4.4 矿井环境参数的检测与报警程序的设计与实现  42-46
    4.4.1 瓦斯气体和环境温湿度检测采集程序  42-46
    4.4.2 瓦斯气体浓度超标报警程序  46
  4.5 安全信息移动终端与基站通讯软件的设计  46-52
    4.5.1 无线通信模块协议  46-49
    4.5.2 无线通信的实现  49-52
  4.6 安全信息移动终端语音通信的软件实现  52-57
    4.6.1 安全信息移动终端语音通信的软件流程  52-54
    4.6.2 语音通信程序  54-57
5 系统调试  57-65
  5.1 硬件电路检测  57-58
  5.2 软件的调试  58-60
  5.3 ZigBee通讯测试  60-61
  5.4 煤矿安全信息系统调试  61-65
6 结论与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-69
参考文献  69-73
附录  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化技术在各方面的应用
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