矿用串网口转换技术及其应用研究

发布时间：2017-06-07 12:07

  本文关键词：矿用串网口转换技术及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文结合单片机技术,计算机技术,现场总线技术,以及网络技术,完成了对RS485信号工业现场以及矿井下环境信息的检测和采集,研制了RS485串行数据转RJ45网络数据的工业控制转换器及矿用转换器。 针对工业级以及矿用设备的特点,分别研制了相应的RS485转RJ45转接器,它采用了支持无操作系统的网络连接,具有支持网络的串行设备完全可以独立运行的特点,编写了基于89C52单片机的RS-485接口转到以太网络接口的转换程序,该系统能通过局域网或互联网与串行端口设备通信。它采用分时复用通信技术,使用TCP/IP协议,串行总线技术和RS485串行总线多机通信技术,在完成485到网络信号的收发基本功能的基础上,增加了自我保护等功能。系统具有采集速度快支持10/100Mbps自适应,半双工;支持TCP,UDP协议;支持Server和Client模式;所有设置可通过计算机网络远程实现;同时支持多波特率传输,给系统更大的选择空间。 本系统采用W5100网络接口芯片,内部集成有10/100M以太网控制器,通过TCP/IP协议进行数据传输。控制CPU芯片为STC89C52具有高速、低功耗的特点,对整个系统进行控制,完成对485信号的收发以及处理工作。设计了完整的宽电压输入保证稳压输出5V、3.3V双路电源电路。其中自主设计的工业级转换器优点在于多串口连接,分别符合RS232,422以及485标准,可以进行多串口通信,其中还有防雷防高压以及虚拟串口的设计。我们在此基础上对工业级串/网口设备进行改造升级,白行研发可实现其功能的低功耗RS485转RJ45电路,配备高性能的网络转换芯片,以及通用的单片机技术,自行设计本安电源模块,组成了符合本质安全要求的新一代矿用串/网口转换器。 论文完成了系统硬件电路设计并制作了实际印刷电路板,经过几次硬件电路实验和应用系统软件设计,制作的电路和软件系统各项主要技术参数达到了设计要求,样机能满足工业级和矿用方面的特殊要求有,具有工程应用的基本功能。
【关键词】：接入技术 串网口转换 RS485 矿用
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TD672
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 论文选题的背景8-9
• 1.2 国内外的研究动态以及发展趋势9-11
• 1.3 本文的主要工作11
• 1.4 本课题的研究意义11-13
• 2 工业级串/网口转换器13-38
• 2.1 系统说明13-14
• 2.2 电源部分14-20
• 2.2.1 电路的设计14
• 2.2.2 滤波电路14
• 2.2.3 整流电路14-15
• 2.2.4 稳压电路15-16
• 2.2.5 隔离电路16-18
• 2.2.6 LDO REG111718-19
• 2.2.7 防雷以及防高压设计19-20
• 2.3 网络部分20-25
• 2.3.1 W5100在嵌入式系统中实现TCP/IP网络通信的应用20-22
• 2.3.2 W5100的设置22-24
• 2.3.3 典型应用24-25
• 2.4 控制部分25-31
• 2.4.1 STC89系列单片机的性能25-28
• 2.4.2 复位电路28-29
• 2.4.3 8位D锁存器74LS57329-30
• 2.4.4 外扩RAMIC61C256AH30-31
• 2.5 RS485以及RS45的转换以及研究31-34
• 2.5.1 RS485端32-33
• 2.5.2 RJ45端33-34
• 2.6 传感器部分34-35
• 2.6.1 瓦斯传感器的应用原理34-35
• 2.6.2 传感器标度的计算以及报警浓度35
• 2.7 程序流程35-36
• 2.8 虚拟串口介绍36-37
• 2.9 本章小结37-38
• 3 矿用串/网口转换器38-57
• 3.1 本质安全电源的设计38-41
• 3.1.1 本质安全型的定义38-39
• 3.1.2 保护电路39-40
• 3.1.3 本系统电源电路40-41
• 3.2 本安开关电源41-43
• 3.2.1 本安开关电源的设计41
• 3.2.2 正激式变换器(Buck变换器)41-42
• 3.2.3 反激式变换器(Buck-Boost变换器)42-43
• 3.2.4 本质安全开关电源的特点43
• 3.2.5 本质安全开关电源与线性本安电源的区别43
• 3.3 系统总体设计43-46
• 3.4 产品功能连接以及结果数据46-56
• 3.4.1 产品特点46-47
• 3.4.2 硬件外观47-49
• 3.4.3 硬件连接49-50
• 3.4.4 软件连接50-56
• 3.5 本章小结56-57
• 4 矿用串/网口转换器在多媒体监控系统中的应用57-61
• 4.1 矿山安全生产多媒体监控系统57-58
• 4.2 井下安全监测子系统中的串/网应用58-59
• 4.3 井下自动控制子系统中的串/网口应用59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 结论61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 附录66-68
• 附图68-76
• 附表76

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 田苗苗;王凡;况鹏飞;李新勇;田素中;;切削力测量数据传输处理系统硬件设计[J];新技术新工艺;2012年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 葛明;多路串口服务器的设计与实现[D];浙江工业大学;2011年

2 曹立军;小型两缸燃气发电机组控制系统设计[D];山东大学;2011年

3 宋宁;低成本工业控制器研究[D];内蒙古科技大学;2012年

4 孙其山;切削力测量数据传输处理系统设计[D];沈阳理工大学;2012年

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本文编号：428994