双嵌入式CPU煤矿安全监控分站的设计

发布时间：2017-05-06 10:03

  本文关键词：双嵌入式CPU煤矿安全监控分站的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近十多年来，我国社会经济的高速发展，带动着社会生活对物质生产的高度需求。我国以煤炭作为主要的能源的结构模式，以及社会生产对能源的需求，使得煤炭工业进入了新的高速发展时期。煤矿开采规模的扩大和产能不断提高，使得煤炭行业容易片面追求经济效益，而一度忽视了生产安全。随着社会人文关怀意识的深入人心，以及国家在安全生产监管的力度不断加大。在这一大背景下，大大推动促进了煤矿安全技术飞速发展，各类保障措施日新月异。而作为保障煤矿安全生产重要的技术措施的煤矿安全监控系统，在矿井现场生产中发挥着极其重要的支柱作用。因此研制装备处理速度更快，传输速率更高的监控系统是用以满足煤矿安全生产发展的重要措施之一。 本文采用不同于传统煤矿安全监控分站以独立单片机为处理核心的结构，通过采用新型的32位嵌入式ARM处理器和DSP处理器，利用其在控制功能和数据处理功能的优势，设计一种双CPU为核心的新型监控分站。同时，利用嵌入式操作系统的可移植性，使得监控分站的软件结构大大简化，可靠性能够大幅提高。并关联设计初有关的通信接口，使得其构成的监控系统能够满足现代化煤矿安全生产的需求。 本文主要研究了这种新型分站在设计中涉及的三个问题：一是嵌入式处理器功能的分工使用。二是两种处理器在数据处理时采用共享数据通信的硬件结构和软件设计。三是利用嵌入式操作系统对相关的数据处理、通信等方面软件的设计。通过对以上三个问题的研究，，给出了分站处理器结构的模式，利用ARM处理器实现分站本身和管理设备的控制，DSP处理器进行高速的数据处理。两种处理器在数据共享时选用的通信方式。利用嵌入式操作系统对相关功能驱动程序的开发，使得分站本身能够达到设计的要求，并能满足现场的使用。
【关键词】：监控分站 嵌入式处理器 嵌入式操作系统 数据处理
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 选题的背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 目前的煤矿安全监控系统存在的技术问题9
• 1.4 煤矿安全监控分站发展的主要方向9-10
• 1.5 本文的主要工作10-11
• 2 煤矿安全监控分站的设计方案11-15
• 2.1 煤矿安全监控分站概述11-12
• 2.2 煤矿安全监控分站设计依据和要求12-13
• 2.3 煤矿安全监控分站的设计方案13-14
• 2.3.1 煤矿安全监控分站的硬件设计方案13
• 2.3.2 煤矿安全监控分站的软件设计方案13-14
• 2.4 本章小结14-15
• 3 煤矿安全监控分站的硬件设计15-36
• 3.1 研究方案及硬件系统的组成15
• 3.2 CPU 模块15-27
• 3.2.1 CPU 类型的选择15-17
• 3.2.2 CPU 模块最小系统设计17-24
• 3.2.3 CPU 间数据共享环节24-27
• 3.3 信号采集单元27-28
• 3.3.1 模拟信号输入电路27
• 3.3.2 开关量输入信号27-28
• 3.4 人机界面模块28-29
• 3.5 通信模块29-31
• 3.5.1 分站与井下监控模块之间的通信29-30
• 3.5.2 分站与地面中心站之间通信30-31
• 3.6 遥控模块31-33
• 3.7 控制端口模块33-34
• 3.8 系统抗干扰措施34-35
• 3.9 本章小结35-36
• 4 煤矿安全监控分站软件的设计36-58
• 4.1 μC/OSⅡ的基本概述37-38
• 4.2 μC/OSⅡ对嵌入式芯片的移植38-48
• 4.2.1 μC/OSⅡ在 TMS320F2812 中的移植38-43
• 4.2.2 μC/OSⅡ在 S3C4510B 中的移植43-48
• 4.3 分站任务设计48-57
• 4.3.1 节点巡检任务49-53
• 4.3.2 双口 RAM 数据共享处理任务53-54
• 4.3.3 以太网通信处理任务54-55
• 4.3.4 显示功能任务55-57
• 4.3.5 现场数据异常处理和存储功能57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 煤矿安全监控分站功能的实现58-63
• 5.1 系统的测试58-60
• 5.1.1 通信验证58-59
• 5.1.2 控制测试59-60
• 5.2 功能的实现60-62
• 5.2.1 测点的实时数据监测60-61
• 5.2.2 测点数据查询61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-65
• 6.1 概括总结63
• 6.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 胡曙辉;陈健;;几种嵌入式实时操作系统的分析与比较[J];单片机与嵌入式系统应用;2007年05期

2 袁帅;李中伟;佟为明;;双口RAM在双CPU电能质量监测装置中的应用[J];低压电器;2008年07期

3 皮佑国;刘祥利;邓荣;;μC/OS-II嵌入式操作系统在水雨情遥测系统中的应用[J];国外电子测量技术;2006年08期

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  本文关键词：双嵌入式CPU煤矿安全监控分站的设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348171