基于SOC与嵌入式控制器的电气火灾监控系统的研制

发布时间：2017-10-19 15:52

  本文关键词：基于SOC与嵌入式控制器的电气火灾监控系统的研制

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【摘要】：近年来,我国因电气引起的火灾事故数量逐年增多,由此引起的电气火灾损失占全部火灾损失的比率也在不断攀升。每年因电气火灾造成的财产损失和人员伤亡数量触目惊心,因此对电气火灾的预防和遏制迫在眉睫。目前对电气火灾最有效的预防方式是在被监测线路中安装电气火灾监控系统。由于我国对电气火灾监控系统的研究和使用起步较晚,国内制定的电气火灾监控系统国家标准以及法律法规还不完善,国内厂商生产的电气火灾监控系统质量和产品性能参差不齐,与国外同类产品存在较大差距。本课题针对我国电气火灾监控的发展情况研制开发的一种基于SOC与嵌入式控制器的电气火灾监控系统。电气火灾监控系统主要实现对被监测线路的漏电流检测、漏电流超限预警、报警、脱扣保护等一系列功能,能够有效杜绝电气火灾隐患。电气火灾监控系统由电气火灾监控主机与电气火灾探测器组成,具有测量、监控报警、保护、事件记录、自检、人机交互、系统组网、通信等功能。整个电气火灾监控系统研制的关键是电气火灾监控探测器的开发,因此本文中重点介绍了电气火灾监控探测器的硬件电路设计和软件程序的开发。在探测器硬件设计中使用MAXIM公司生产的71M系列片上系统作为数据测量前端,利用先进的采样技术对被监控线路中的10路漏电流信号和1相电力参数信号进行检测,并利用SPI通信接口与主控制器进行数据交换。主控制器采用ST公司生产的STM32,STM32对接收的信号数据进行分析计算,做出预警、报警判断,并通过RS485或者CAN总线与电气火灾监控主机通信。在探测器软件设计中使用C语言进行编写,采用KEIL的开发环境进行模块化设计,有利于程序的读写修改与升级工作。根据硬件电路设计,分别编写开发了SOC和嵌入式控制器的程序,实现了信号采集与计算、报警判断与处理、通信、数据存储等一系列功能。在整个系统开发过程中,采取了软件与硬件的抗干扰设计,并通过系统调试发现问题,优化软硬件设计的实现方法,改进抗干扰设计方案,保证系统性能指标的实现。最后在国家标准下对参数测量功能、报警及保护功能、自检与试验功能以及通信功能等进行了测试工作。经过测试,系统运行稳定,各项功能满足设计要求。论文最后对本课题完成的工作进行了总结,并对系统有待改进之处进行了介绍。
【关键词】：电气火灾 漏电流 SOC 嵌入式控制器 CAN
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM92;TP277
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题的研究背景12-13
• 1.2 课题的研究现状13-15
• 1.3 课题的研究内容15-16
• 1.4 创新点16
• 1.5 章节安排16-18
• 第二章 电气火灾监控系统设计与实现18-26
• 2.1 电气火灾监控系统概述18-20
• 2.1.1 电气火灾监控系统原理18-19
• 2.1.2 电气火灾监控系统介绍19-20
• 2.2 电气火灾监控系统开发标准和规范20-22
• 2.3 电气火灾监控系统的性能指标22-24
• 2.3.1 电气火灾监控系统主要功能22-24
• 2.3.2 电气火灾监控系统的设计要求24
• 2.4 电气火灾监控系统实现方法24-26
• 2.4.1 设计思路24-25
• 2.4.2 实现方法25-26
• 第三章 电气火灾监控探测器硬件设计及实现26-39
• 3.1 电气火灾监控探测器硬件的总体实现26-28
• 3.2 硬件电路设计与分析28-39
• 3.2.1 嵌入式控制器与SOC的选择与设计28-30
• 3.2.2 输入模块电路设计与分析30-33
• 3.2.3 数据存储模块电路设计与分析33-34
• 3.2.4 报警保护模块电路设计与分析34-35
• 3.2.5 通信模块电路设计与分析35-39
• 第四章 电气火灾监控探测器软件设计及实现39-63
• 4.1 软件总体设计39-40
• 4.2 SOC程序设计40-45
• 4.2.1 SOC主程序设计40-43
• 4.2.2 数字计算引擎(CE)程序设计43-45
• 4.3 嵌入式控制器程序设计45-55
• 4.3.1 STM32主程序设计46-47
• 4.3.2 RS485程序设计47-50
• 4.3.3 CAN程序设计50-55
• 4.4 计量单元的校正算法55-63
• 4.4.1 三参数校正法56-58
• 4.4.2 参数校正法58-63
• 第五章 电气火灾监控系统测试及抗干扰设计63-71
• 5.1 电气火灾监控系统测试63-68
• 5.1.1 参数测量测试63-65
• 5.1.2 报警及报警保护测试65
• 5.1.3 自检与试验功能测试65-66
• 5.1.4 通信功能测试66-68
• 5.2 误差分析与抗干扰设计68-71
• 5.2.1 误差分析68-69
• 5.2.2 抗干扰设计69-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77-78
• 附件78

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 刘荣;聂典;何敏;石会;;用Multisim软件设计4位微处理器[A];电子高等教育学会2008年学术年会论文集[C];2008年

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本文编号：1061987