【正文】 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 井下供電系統(tǒng)信息采集裝置設(shè)計(jì) 作者姓名： 尚福浩 導(dǎo)師姓名： 徐文尚 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 電氣工程及其自動(dòng)化 所在學(xué)院： 信息與電氣工程學(xué)院 山 東 科 技 大 學(xué) 20xx 年 6 月 山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 摘要 摘要 隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的高度發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)已經(jīng)從傳統(tǒng)電路、微機(jī)模式發(fā)展成為嵌入式系統(tǒng)模式，嵌入式系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)數(shù)據(jù)采集與控制中扮演著不可替代的重要作用。 本論文研究的主要目的是利用基于 AMR9的 32位高端嵌入式微處理器 AT91MR9200 和嵌入式 Linux 內(nèi)核設(shè)計(jì)新型數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)平臺(tái)，突破傳統(tǒng)的測(cè)控模式，使其具有更強(qiáng)大的處理能力，更優(yōu)越的通信方式。本論文設(shè)計(jì)的具有數(shù)據(jù)采集與控制等多種功能的測(cè)控平臺(tái)包括以下幾個(gè)部分 :基于 SPI 串行接口設(shè)計(jì)的 8路 A/D 模擬量采集硬件電路，基于 EBI 并行接口設(shè)計(jì)的 2路 D/A 模擬量輸出硬件電路，以及采用 POI 接口設(shè)計(jì)的 8 路開(kāi)關(guān)量輸入輸出硬件電路，通過(guò) USATR異步串行口設(shè)計(jì)的 RS232 串口通訊硬件電路。以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，初步研究嵌入式 Linux，移植 Uboot 的源代碼到 Flash 作為系統(tǒng)的引導(dǎo)程序，成功啟動(dòng)硬件系統(tǒng)和下載內(nèi)核與文件系統(tǒng)。并且，操作 SPI寄存器設(shè)計(jì) A/D 通道的軟件模塊，操作靜態(tài)存儲(chǔ)控制器 SMC 設(shè)計(jì) DA/通道的軟件模塊，操作 USART 控制寄存器設(shè)計(jì) RS232 串口的軟件模塊，以及利用 Socket 方法設(shè)計(jì)以太網(wǎng)通訊軟件模塊，驅(qū)動(dòng) UHP 設(shè)計(jì)UBS 軟件模塊。本論文最終能夠?qū)崿F(xiàn)下面幾個(gè)功能 :8 路模擬量的采集， 2 路數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出控制， 8路開(kāi)關(guān)量的輸入輸出， RS232 的串口通訊，以及以嵌入式板卡為服務(wù)器的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和 U 盤(pán)在無(wú) CP機(jī)板卡上的數(shù)據(jù)傳輸。本論文 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，也可作為一個(gè)嵌入式控制器應(yīng)用于對(duì)各種工業(yè)設(shè)備的控制。本論文對(duì)于基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)所作的一些山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 摘要 研究結(jié)果和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些方法具有一定的先進(jìn)性和良好的實(shí)用性，應(yīng)用前景十分廣闊。 關(guān)鍵詞 :嵌入式系統(tǒng) 。ARM9。傳感器 。數(shù)據(jù)采集 山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 摘要 ABSTRACT With the rapid development of the technologies of microelectronics，puter and work， in modem time data acquisition and control system has been embedded mode instead of the traditional mode and industrial Personal pute The embedded system Plays an important and exclusive role in the industrial data acquisition and control system This paper gives a design on high voltage power supply monitor for substation in coal mine on the base of analysis about existing condition and related production in domestic and foreign. A munication interface is designed in order to implement distance monitor with the help of puter. It can acplish signal conversion from RS232 to RS485. The design selects a chip with optoelectronic isolated RS485 signal named MAX1480B which produced by MAXIM in America. By this means, the munication distance is increased. The intelligent collector is isolated from original synthetical protection device. It is controlled by singlechip together with voltage sensor, current sensor, temperature sensor and dataprocessing software to collect voltage, current, temperature, state of switch. At the same time, it performs control operation such as close switch, open switch, reset. In order to cut down checking period, a tributary station structure with double singlechips is designed. It is connected between puter and intelligent collector. It can implement bothway munication by a doubleport RAM chip. In accordance, the system’s whole performance got increase. Also tributary station which structures with a connecting link between the preceding 山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 摘要 and the following can work independently without host puter. At the same time, this paper also gives the design of multifunction software. The program consists of serial munication and data base procedure. The design makes full use of multiple munication modes between puter and many tributary stations. Unattended substation bees true by these measures. Keywords: EmbeddedSystem。ARM9。DataAequisition 山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 目錄 目錄 1 緒論 ........................................... 1 .................................................. 1 .........................................................................................1 ..................................................................................2 2 本設(shè)計(jì)的總體思路 ................................ 4 方案的選擇 ................................................................................................4 ......................................................................................5 .................................................................................... 12 3 數(shù)據(jù)信息采集前的準(zhǔn)備 ........................... 166 .................................................................. 16 .............................................................................................. 17 4 數(shù)據(jù)采集 與控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................... 31 4. 2 D/A通道模塊的硬件設(shè)計(jì) ........................................................................ 39 第 5 章數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ................. 42 ................................................................................ 42 A/D通道模塊的軟件設(shè)計(jì) ......................................................................... 46 ............................................................................. 50 6 總結(jié) .......................................... 55 參考文獻(xiàn) ........................................ 57 致謝 ............................................ 59 附錄 ............................................ 60 山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 1 1 緒論 課題研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)是利用 基于 ARM9 的 16/32 位 RISC 處理器 S3C2410A 和嵌入式 Linux 內(nèi)核設(shè)計(jì)的新型數(shù)據(jù)采集裝置。主要有三大模塊：電路板設(shè)計(jì)，傳感器選擇和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等幾大部分組成。本設(shè)計(jì)采用的 ARM 系列芯片屬于中高端的嵌入式微處理器，其基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī) CPU，具有體積小、重量輕、成本低及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，而且一般在工作溫度、抗電磁干擾及可靠性等方面都做了加強(qiáng)。為了使數(shù)據(jù)采集更方便、快捷，需要具備一種穩(wěn)定、安全的軟件模塊集合，用以管理存儲(chǔ)器分配、中斷處理、任務(wù)間通信和定時(shí)器相應(yīng)，以及提供多任務(wù)處理等，即嵌入式操作系統(tǒng)。 課題研究的意義 本課題的目的是運(yùn)用 ARM 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井供電系統(tǒng)的信息采集。ARM（ Advanced RISC Machines）是處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的 RISC 處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本 低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi) /教育類(lèi)多媒體、 DSP 和移動(dòng)式應(yīng)用等。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)山東科技大學(xué)學(xué)位學(xué)士論文 2 指導(dǎo)教學(xué)，還可使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，使知識(shí)更加系統(tǒng)化、實(shí)用化，并提高其綜合知識(shí)水平和技能。 目前，傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)由于其處理速度、系統(tǒng)資源有限，已經(jīng)不能適應(yīng)日益復(fù)雜的應(yīng)用需求； 16/32 位的嵌入式微處理器逐漸取代了 8 位的 MCU成為工業(yè)控制設(shè)備的核心。數(shù)據(jù)采集與處理在傳統(tǒng)的過(guò)程控制系統(tǒng)以及嵌入式多媒體設(shè)備如