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基于蓝牙的结晶器振动检测系统研制

作　者: 甘涛
导　师: 李培玉
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 结晶器振动检测蓝牙技术无线通信上下位机
分类号: O327
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 79次
引　用: 2次
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内容摘要

结晶器振动对钢铁连铸生产具有重要的实际意义,其振动状态是否正常直接影响炼钢生产工艺过程。结晶器按正常状态进行振动时能够防止坯壳与结晶器粘结,能使拉裂的坯壳愈合,防止漏钢,此外能够改善铸坯的表面质量。因此,对结晶器振动状态进行检测是非常有必要的。针对当前结晶器振动检测系统存在的成本高、体积大、难于安装维护等问题,提出了一种基于蓝牙的结晶器振动检测系统,根据系统检测任务的不同,将系统分为上位机系统与下位机系统,上下位机通过蓝牙实现无线通信,取代了有线线缆通信。下位机系统主要实现结晶器振动数据的采集、A/D转换及振动数据的无线发送。上位机系统主要对下位机采集的结晶器振动数据进行分析、处理,并将检测的结果以图形和数字的方式进行显示,从而实现对结晶器振动状态的检测。此外通过频谱分析可对结晶器振动故障进行诊断。对下位机系统的硬件电路实现及应用程序设计进行了详细阐述,按照下位机系统实现的功能,将下位机硬件电路分成数据采集模块硬件电路和数据无线发送模块电路,分别介绍了各模块的实现原理及具体实现方法。结合结晶器振动检测的需求,对上位机系统运行平台进行选型,分析了上位机软件需求,并采用多线程技术及模块化的设计思想对上位机应用程序进行设计。在基于模块化设计思想上,对上位机软件进行模块划分,并对各模块的功能及具体实现方法进行了详细介绍。为了提高系统检测的移动性及便利性,通过蓝牙实现上下位机的无线通信,结合本系统对数据传输的要求,具体采用蓝牙HCI RS-232传输层实现数据的无线传输,对其实现方法进行了详细阐述。根据以上研究的内容,搭建了基于蓝牙的结晶器振动检测系统,并在自主研发的结晶器振动模拟试验台上进行测试。测试结果表明,本系统运行稳定、性能可靠,检测的结果与模拟试验台设定的结果误差很小,能有效的反应结晶器实际振动状况,在钢铁行业具有广阔的应用前景。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 论文研究背景与意义  10-15
    1.2.1 结晶器振动技术概述  10-13
    1.2.2 结晶器振动检测发展概况  13-14
    1.2.3 基于蓝牙的结晶器振动检测方法  14-15
    1.2.4 论文研究意义  15
  1.3 论文研究内容及组织架构  15-18
    1.3.1 论文研究内容  15-16
    1.3.2 论文组织架构  16-18
2 无线蓝牙技术  18-30
  2.1 蓝牙技术概述  18-21
    2.1.1 蓝牙技术背景  18
    2.1.2 蓝牙技术特点  18-20
    2.1.3 蓝牙协议栈  20-21
  2.2 蓝牙系统组成及应用  21-24
    2.2.1 蓝牙系统组成  21-23
    2.2.2 蓝牙的工作原理  23
    2.2.3 蓝牙的应用  23-24
  2.3 蓝牙开发模式  24-25
  2.4 主机控制器接口功能规范  25-29
    2.4.1 主机控制器接口概述  25-26
    2.4.2 主机控制器接口指令  26-28
    2.4.3 主机控制器接口传输层  28-29
  2.5 本章小结  29-30
3 系统总体方案设计  30-39
  3.1 结晶器振动检测需求  30
  3.2 结晶器振动检测系统总体架构  30-31
  3.3 结晶器振动检测系统下位机总体设计  31-34
    3.3.1 下位机微控制器的选型  31-32
    3.3.2 蓝牙模块选型  32-33
    3.3.3 下位机软件的总体设计  33-34
  3.4 结晶器振动检测系统上位机总体设计  34-38
    3.4.1 上位机运行平台的选型  34
    3.4.2 上位机软件的需求分析  34-37
    3.4.3 上位机软件的总体设计  37-38
  3.5 本章小结  38-39
4 下位机系统设计与实现  39-71
  4.1 下位机硬件平台方案设计  39-40
  4.2 下位机数据采集硬件电路具体实现  40-48
    4.2.1 电源管理模块电路设计  40-41
    4.2.2 信号调理电路设计  41-43
    4.2.3 MSP430F149主控模块电路设计  43-48
  4.3 下位机数据发送硬件电路具体实现  48-53
    4.3.1 串口通信模块电路设计  48-49
    4.3.2 无线蓝牙模块电路设计  49-52
    4.3.3 无线蓝牙模块与MSP430F149接口电路设计  52-53
  4.4 下位机软件设计与实现  53-70
    4.4.1 下位机软件开发环境  53-55
    4.4.2 下位机软件调试通道  55
    4.4.3 下位机数据采集软件设计  55-62
    4.4.4 下位机数据无线发送软件设计  62-70
  4.5 本章小结  70-71
5 上位机系统设计与实现  71-96
  5.1 上位机软件开发环境  71-72
    5.1.1 上位机软件开发工具  71-72
    5.1.2 上位机软件调试工具  72
  5.2 上位机软件设计技术要点  72-76
    5.2.1 多线程技术及其应用  72-75
    5.2.2 上位机软件设计注意点  75-76
  5.3 上位机软件模块划分  76
  5.4 上位机通信模块实现  76-83
    5.4.1 上位机蓝牙串口通信设计  77-82
    5.4.2 上位机与下位机通信协议设计  82-83
  5.5 上位机数据采集管理模块实现  83-87
    5.5.1 数据采集模块  84-85
    5.5.2 数据访问接口  85-86
    5.5.3 数据存储模块  86-87
  5.6 上位机数据分析处理模块实现  87-88
    5.6.1 数据分析接口  87
    5.6.2 数据分析模块  87-88
  5.7 上位机图形分析显示模块实现  88-95
    5.7.1 系统控制及参数配置模块  88-89
    5.7.2 图形显示模块  89-95
  5.8 本章小结  95-96
6 系统测试及结果分析  96-102
  6.1 测试实验  96-100
  6.2 结果分析  100-101
  6.3 本章小结  101-102
7 总结与展望  102-104
  7.1 研究总结  102-103
  7.2 工作展望  103-104
参考文献  104-107
攻读硕士学位期间的科研成果  107

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