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应用于煤矿安全的ARM7平台设计

作　者: 项莹莹
导　师: 王太宏
学　校: 湖南大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 煤矿安全 ARM CAN总线以太网中心节点 μC/OS-II实时操作系统
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 144次
引　用: 2次
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内容摘要

煤矿安全无疑已成为社会关注的热点,不仅对社会经济有影响,更关乎矿业人员的生命安全。产生煤矿安全隐患的原因之一是对有害情况的监测和控制存在一些缺陷;并且,煤矿中各种类型系统相互独立,信息不互通,也是造成统一管理不便的原因。随着国家对煤矿安全生产的管理越来越规范,加强了对煤矿安全生产的监管力度,要求对矿井设备不仅有更全面的功能,通讯也要更加的实时可靠,以便及时了解与查询现场安全监测监控信息。在此,根据一些煤矿领域的相关应用,提出一种性价比非常高的现场总线通讯系统,即CAN-bus总线方案,用来解决煤矿系统的通讯问题。CAN-bus用于煤矿井下通讯系统当中,不仅可以增强系统的通讯可靠性、延长系统的距离、扩充系统的节点数,还能增强系统的实时性。同时基于以太网的局域网络技术,和前端CAN总线互连中心节点或网关的嵌入,不仅使管理深入到控制现场,同时增大了系统最大的CAN节点数,扩大了系统的组网范围。这也是本文的创新点。在基于ARM7内核LPC2292芯片的嵌入式硬件平台基础上,用μC/OS-II实时操作系统开发应用程序有其独到之处,用户可以直接利用系统的接口函数编写自己的应用程序,不用另行开发,大大方便了用户编程,缩短了软件开发周期,提高了开发效率。基于ARM7 LPC2292核心控制器的CAN总线和以太网间的通信,在实验调试过程中运行良好,工作稳定。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 我国煤矿瓦斯监测监控技术现状  10-11
    1.2.1 发展过程  10-11
    1.2.2 系统组成  11
  1.3 我国煤矿监测监控系统的技术水平  11-13
    1.3.1 系统中心站  11-12
    1.3.2 局域网络  12
    1.3.3 煤矿监控系统井下分站  12-13
    1.3.4 系统配接的各种传感器控制器  13
  1.4 主要工作和论文结构  13-15
第2章应用于煤矿安全的ARM7 平台规划  15-32
  2.1 系统设计初考虑  15
  2.2 方案确定  15-18
  2.3 主要芯片介绍  18-23
    2.3.1 LPC2292 核心控制芯片  18-19
    2.3.2 CAT1025 带I~2C 串行2k 位E~2PROM 和手动复位监控芯片  19-20
    2.3.3 电源芯片  20-21
    2.3.4 CTM1050T 高速CAN 隔离收发器  21-22
    2.3.5 DM9000 快速以太网控制处理器  22-23
  2.4 前端传感器介绍  23-26
    2.4.1 MJC4∕3.0 催化燃烧式气敏元件  23
    2.4.2 CO∕MF-500 高灵敏度CO 传感器  23-24
    2.4.3 02-I -01 工业氧传感器  24
    2.4.4 SHT11 温湿度传感器  24-25
    2.4.5 MS5534A 大气压力传感器  25-26
  2.5 CAN 总线  26-32
    2.5.1 CAN 总线特点  27
    2.5.2 CAN 总线技术介绍  27-30
    2.5.3 CAN 总线与RS-485 比较  30-32
第3章电路和PCB 设计  32-47
  3.1 系统电路设计原理  32-33
  3.2 ARM7 平台硬件电路设计  33-43
    3.2.1 电源模块的处理  33-35
    3.2.2 LPC2292 核心控制器电路  35-36
    3.2.3 复位电路  36-37
    3.2.4 人机交互接口按键和液晶电路  37-38
    3.2.5 甲烷传感器电路  38-39
    3.2.6 CO 传感器电路  39-40
    3.2.7 O_2 传感器电路  40-41
    3.2.8 MS5534 数字大气压力传感器电路  41
    3.2.9 声光报警电路  41
    3.2.10 光耦继电器电路  41-42
    3.2.11 CAN 通讯电路  42-43
    3.2.12 以太网通讯电路  43
  3.3 PCB 板的设计  43-47
    3.3.1 一般 PCB 板的设计方法  44-46
    3.3.2 ARM7 平台电路的PCB 设计  46-47
第4章应用于煤矿的ARM7 平台软件设计  47-72
  4.1 IAR 针对ARM 的嵌入式工作台  47-49
  4.2 基于ΜC/OS-II 实时操作系统的软件设计  49-61
    4.2.1 实时操作系统的移植  49-50
    4.2.2 终端传感器测量系统软件设计  50-54
    4.2.3 中心节点软件设计  54-56
    4.2.4 TCP/IP 协议和 CAN 协议的嵌入  56-58
    4.2.5 中心节点的系统实现  58-61
  4.3 IAR EW 集成开发环境下的系统实现  61-72
第5章系统调试  72-77
  5.1 系统硬件调试  72-73
  5.2 传感器测量系统调试结果  73-77
结论  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  83-84
附录 B 电路原理图  84

应用于煤矿安全的ARM7平台设计

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