【正文】 種半雙工通信方式。圖43 數(shù)據(jù)保護(hù)電路 Data protection circuit如圖43所示，為輸出前將數(shù)據(jù)與外部連接電路用光電耦合器6N137，將數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合，避免系統(tǒng)電路與外部電路的直接接觸，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)送與接收都按照同一結(jié)構(gòu)進(jìn)行。CAN網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可作為主節(jié)點(diǎn)主動(dòng)地與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)；CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息幀可以分出優(yōu)先級(jí)，這為有時(shí)實(shí)性要求的控制提供了方便；CAN的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層有獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)，使其在抗干擾以及錯(cuò)誤檢測(cè)等方面的性能大大提高。由于數(shù)據(jù)的來(lái)源與內(nèi)容不同，所以處理數(shù)據(jù)的方式相應(yīng)的不同。使能發(fā)送，當(dāng)信道評(píng)估顯示信道空閑時(shí)，使能校準(zhǔn)然后發(fā)送；當(dāng)沒(méi)有字節(jié)寫(xiě)入，TXFIF0緩沖器發(fā)出下溢指示狀態(tài)位和下溢脈沖，發(fā)送自動(dòng)停止。組態(tài)王顯示模塊還可用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的工作方式，即調(diào)度人員要語(yǔ)音通訊時(shí)就通過(guò)按鍵來(lái)選擇是一對(duì)一通話，或是廣播消息使車(chē)廂里的工作人員完成相應(yīng)的操作。OLED中的每個(gè)字符可由86個(gè)點(diǎn)陣組成，每一屏可以顯示154一共是60個(gè)字符。圖57為中繼站電源電路。如圖59所示為控制臺(tái)數(shù)據(jù)處理子程序流程圖。 抗干擾設(shè)計(jì)基本原則；；。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。比如：可以利用磁珠和電容組成π型濾波電路，當(dāng)然條件要求不高是也可用100Ω電阻代替磁珠。2）單片機(jī)沒(méi)有用到的I/O口不能懸空，應(yīng)該內(nèi)部配置高阻態(tài)。在設(shè)計(jì)開(kāi)始階段，我搜集了大量的資料與文獻(xiàn)，總結(jié)了架空人車(chē)的現(xiàn)狀和存在的不足，相應(yīng)的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加系統(tǒng)安全。因此本設(shè)計(jì)針對(duì)礦井遇到的實(shí)際問(wèn)題做出了解決方案，深入研究了有線訊息傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，將無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的思想應(yīng)用到了本設(shè)計(jì)之中，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，解決了轎廂在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程遇到的線路磨損老化等損耗，減少故障出現(xiàn)的幾率。致謝離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。隨著我們國(guó)家不斷地進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民的生活水平逐漸提高，因此，安全生產(chǎn)也被提到了第一位。一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)背景，就是其運(yùn)行環(huán)境，依據(jù)運(yùn)行環(huán)境研發(fā)的系統(tǒng)才可以與實(shí)際情況相符。 提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。電源的干擾降低了，整個(gè)電路的抗干擾能力就提升了一個(gè)等級(jí)。本系統(tǒng)的所有元器件模塊都使用了并聯(lián)高頻電容的方法以減少干擾。3）敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。為了消除系統(tǒng)各部分由于發(fā)送時(shí)間導(dǎo)致的周期誤差，控制臺(tái)會(huì)定期重新發(fā)送同步信號(hào)，以矯正系統(tǒng)周期?？刂婆_(tái)的CAN接收器模塊電路與中繼站相同，如圖56所示。使用OLED來(lái)顯示信息要比數(shù)碼管顯示信息好得多，不需要像數(shù)碼管一樣去掃描操作，大大減輕了單片機(jī)的負(fù)荷，不僅可以顯示文字?jǐn)?shù)字，還可以顯示圖形等信息?？刂婆_(tái)在工作過(guò)程中，通過(guò)CAN總線與中繼站相連并通過(guò)中繼站的無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給轎廂機(jī)，同樣的，控制臺(tái)也是通過(guò)中繼站來(lái)接收轎廂機(jī)傳來(lái)的的數(shù)據(jù)，完成雙向數(shù)據(jù)傳輸。若單片機(jī)進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，與接收狀態(tài)相同，首先發(fā)送一段特定的驗(yàn)證碼，通知接收機(jī)即將發(fā)送數(shù)據(jù)，若收到接收機(jī)返回的特定的驗(yàn)證碼，單片機(jī)進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，然后通過(guò)返回值可以判斷本次發(fā)送數(shù)據(jù)是否成功。 中繼站系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)如圖45所示，單片機(jī)在完成相應(yīng)的初始化部分程序之后就進(jìn)入while主循環(huán)開(kāi)始執(zhí)行檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理。但RS485存在明顯的缺點(diǎn)：一主多從、無(wú)冗余；數(shù)據(jù)通信為命令響應(yīng)，傳輸率低；錯(cuò)誤處理能力弱。在顯性狀態(tài)（即邏輯0）時(shí)，比高，此時(shí)通常,電壓差（）在2V左右。圖42 PCA82C250標(biāo)準(zhǔn)電路 PCA82C250 standard circuitCAN總線由單一通道組成，借助數(shù)據(jù)再同步實(shí)現(xiàn)信息傳輸。圖41 中繼站結(jié)構(gòu) Composition of the base station system 中繼站系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中繼站使用和轎廂機(jī)機(jī)一樣的單片機(jī)，其中單片機(jī)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)的方式，與系統(tǒng)采用插接方式連接，當(dāng)與轎廂機(jī)系統(tǒng)連接時(shí)，寫(xiě)入轎廂機(jī)運(yùn)行程序與對(duì)應(yīng)的轎廂地址，當(dāng)與中繼站連接時(shí)，寫(xiě)入中繼站的運(yùn)行程序與中繼站的對(duì)應(yīng)地址，但單片機(jī)的外圍電路是不同的，每個(gè)引腳在不同的系統(tǒng)中所配置的功能是不同的，其對(duì)應(yīng)的寄存器進(jìn)行的配置也是完全不同的，因此不能將轎廂機(jī)、中繼站。在語(yǔ)音數(shù)據(jù)處理程序中，系統(tǒng)在編/解碼語(yǔ)音數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要周期性的間隔時(shí)間讓語(yǔ)音數(shù)據(jù)停止發(fā)送，讓中繼站在此期間接收并向控制臺(tái)發(fā)送其他轎廂的運(yùn)行狀態(tài)等信息，具體流程圖如圖319所示。同樣地，在接收端，每20ms將重組的一幀數(shù)據(jù)輸入主芯片進(jìn)行解碼。最方便簡(jiǎn)單的辦法就是向AMBE1000輸入ID=0x03的命令幀來(lái)設(shè)置控制信號(hào)，使用者可以對(duì)SIOC寄存器進(jìn)行配置。當(dāng)無(wú)線模塊接收到數(shù)據(jù)時(shí)，先讀取第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，再判斷數(shù)據(jù)類型并將其轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行相應(yīng)處理，等數(shù)據(jù)處理結(jié)束后自動(dòng)返回主函數(shù)，等待下一次中斷觸發(fā)。在完成相應(yīng)的初始化程序之后，CPU進(jìn)入while主循環(huán)工作。1%以內(nèi)。LM2576還可以提供降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓（buck）的各種功能。這個(gè)參數(shù)的電池足夠滿足轎廂機(jī)的供電設(shè)計(jì)需求，可實(shí)現(xiàn)轎廂機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的供電。當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，加入S1按鍵被按下，U6的3號(hào)引腳與接地電阻R18導(dǎo)通，雖然此時(shí)引腳上有一定電壓，但是因?yàn)樯侠娮栎^大，低于單片機(jī)判斷是否為高電平的閾值，故U6認(rèn)為3號(hào)腳輸入低電平，按照真值表A0，A1，A2輸出為0b 001，同時(shí)U6的GS輸出低電平，使能U4。這使得它得到了廣泛應(yīng)用與良好的使用前景；但是其壓縮算法為非標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音壓縮算法，致使由AMBE1000構(gòu)成的語(yǔ)音處理系統(tǒng)只能用在某些專用網(wǎng)上。而非幀格式只可以工作于串行。在幀格式模式時(shí)，每20ms編碼器輸出一幀固定格式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，其中包含了10位控制位。該芯片的驅(qū)動(dòng)功率可達(dá)2W，也可以通過(guò)放大比例調(diào)節(jié)輸出的音量，所以特別試用于嘈雜的場(chǎng)所。AMBE1000芯片如圖37所示。AMBE1000最基本的組成部分就是兩個(gè)獨(dú)立的編碼器與解碼器。AMBE是基于MBE技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量語(yǔ)音壓縮算法，具有音質(zhì)好且編碼速率較低等優(yōu)點(diǎn)，編碼速率低可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在nRF24L01+片內(nèi)。在CS引腳的下降沿，新送入的配置字開(kāi)始工作。由上文對(duì)nRF24L01++工作模式的介紹，我們可以知道，nRF24L01++一般工作于ShockBurstTM收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會(huì)更加簡(jiǎn)單，并且穩(wěn)定性也會(huì)更高，因此，接下來(lái)重介紹把nRF24L01++配置為ShockBurstTM收發(fā)模式的器件配置方法。電源指示LED燈用來(lái)顯示是否正常供電，LED燈亮表示K60正常供電，開(kāi)始工作，LED燈功耗小，是穩(wěn)定的冷光源，不易故障，穩(wěn)定時(shí)間可達(dá)10年之久。它不僅在汽車(chē)電子、工業(yè)控制、中高檔機(jī)電產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，而且在Flash存儲(chǔ)控制及加密方面也有很強(qiáng)的功能，片內(nèi)具有512kb的Flash模塊，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，無(wú)需外加EEPROM芯片。圖31 轎廂機(jī)系統(tǒng)Fig. 31 cable car system ponents 轎廂機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 轎廂機(jī)主控制器電路主控制器是整個(gè)設(shè)計(jì)的控制核心，無(wú)線通訊和語(yǔ)音的編解碼都由單片機(jī)的控制來(lái)完成。圖24 中繼站系統(tǒng)組成 Node machine subsystems 控制臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制臺(tái)主要完成與轎廂機(jī)系統(tǒng)的通訊，確保監(jiān)控功能與語(yǔ)音通訊的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的各部分功能及實(shí)現(xiàn)方案如圖22所示。綜上所述，可將整個(gè)系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：架空人車(chē)的轎廂通訊機(jī)（以下簡(jiǎn)稱轎廂機(jī)），中繼站和控制臺(tái)（地面的總控制室）。它采用分組交換方式傳輸數(shù)據(jù)，理論上最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)170Kbps，客戶可以在移動(dòng)狀態(tài)通話的同時(shí)使用各種高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。例如，IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，專門(mén)關(guān)注有關(guān)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向等問(wèn)題。省去了施工造成的成本：無(wú)線局域網(wǎng)利用無(wú)線電波傳輸信號(hào)，解決了于難于布線的環(huán)境中搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)性難題。隨著近年來(lái)微電子技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮不可替代的作用。5）兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫集成。 常用無(wú)線通訊技術(shù)原理及應(yīng)用目前，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中無(wú)線通訊技術(shù)協(xié)議主要內(nèi)容是：對(duì)于可用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的無(wú)線短程網(wǎng)絡(luò)，采用的主流協(xié)議是IEEE （例如ZigBee）；對(duì)于大數(shù)據(jù)容量的短程無(wú)線通訊，則是IEEE ；而對(duì)于適應(yīng)較大傳輸覆蓋面積和較大量信息傳輸?shù)臒o(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，采用的是IEEE 。無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，顧名思義是利用無(wú)線電磁波而非線纜來(lái)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備位置無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)非常重要方向。另一方面，由于員工下班時(shí)身體疲憊，精神萎靡或進(jìn)入睡眠狀態(tài)的情況，容易在乘坐架空人車(chē)的時(shí)候出現(xiàn)坐車(chē)越位或與巷道發(fā)生摩擦擦傷皮膚，甚至?xí)能?chē)上掉落等嚴(yán)重后果。井下運(yùn)輸設(shè)備主要有斜井機(jī)和架空人車(chē)兩種。架空人車(chē)與斜井機(jī)相比較，架空人車(chē)系統(tǒng)的電機(jī)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于斜井機(jī)的電機(jī)功率，可節(jié)約大量的電能與生產(chǎn)成本，也大大地降低了運(yùn)行的成本。 NRF24L01+。中文題目：礦山井下架空人車(chē)通訊監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)外文題目：DESIGN OF COMMUNICATION MONITORING SYSTEM FOR MINE UNDERGROUND AERIAL VEHICLE 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 73 頁(yè)（其中：外文文獻(xiàn)及譯文23頁(yè)） 圖紙共3張 完成日期 2015年6月 答辯日期 2015年6月摘要在我國(guó)有大部分礦井采用斜井的開(kāi)采方式，隨著礦井的不斷延伸，越來(lái)越多的礦井采用架空人車(chē)來(lái)輸送人員作業(yè)，以降低人員的體力和時(shí)間消耗。 aerial ropeways。井下運(yùn)輸設(shè)備主要有斜井機(jī)和架空人車(chē)兩種。架空人車(chē)系統(tǒng)的工作原理為：牽引繩索安裝在驅(qū)動(dòng)輪、拖拽繩輪、壓繩輪、迂回輪、張緊繩索輪上，呈無(wú)極封閉系統(tǒng)，經(jīng)載重錘拉緊后，由驅(qū)動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)減速電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出大的力矩，利用牽引繩索和驅(qū)動(dòng)輪之間的摩擦力帶牽引繩索做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，沿一定的軌跡運(yùn)行，轎廂機(jī)由抱索器與牽引繩索鎖緊，隨牽引繩索運(yùn)行來(lái)運(yùn)輸工作人員。架空人車(chē)一般只有機(jī)頭司機(jī)，機(jī)尾不設(shè)置信號(hào)工人，而事故多發(fā)生在司機(jī)視野盲區(qū)的地方，事故發(fā)生時(shí)的緊急解決方法主要靠轎廂內(nèi)人員身體探出轎廂，拉動(dòng)巷道內(nèi)預(yù)設(shè)的緊急停車(chē)控制線來(lái)完成停車(chē)，但是此方法難以及時(shí)停車(chē)，從而造成事故的進(jìn)一步惡化。在20世紀(jì)70年代末期，蜂窩無(wú)線通訊和個(gè)人通訊系統(tǒng)進(jìn)入快速的發(fā)展階段，這個(gè)時(shí)期是無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期，相繼成功達(dá)到了第一代蜂窩系統(tǒng)（1G）、第二代蜂窩系統(tǒng)（2G）和第三代蜂窩系統(tǒng)（3G），到目前為止，無(wú)線通訊技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代社會(huì)中為人們提供了無(wú)處不在的移動(dòng)通訊服務(wù)，能夠滿足人們語(yǔ)音通訊、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳送等諸多的需求。目前主流無(wú)線通訊技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)主要含有WLAN、Bluetooth、Zigbee、WiMax、GSM/GPRS/CDMA等。設(shè)備搜索延時(shí)典型值為30ms，休眠激活時(shí)延典型值為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入延時(shí)為15ms。然而，在天津大學(xué)碩士學(xué)位論文《基于無(wú)線通訊技術(shù)的管網(wǎng)疊壓裝置集散監(jiān)控系統(tǒng)》的研究現(xiàn)場(chǎng)，一些工業(yè)環(huán)境限制了使用電纜進(jìn)行通訊，有線局域網(wǎng)絡(luò)很難發(fā)揮作用，因此無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。客戶機(jī)/服務(wù)器的拓?fù)?，每個(gè)RS232工業(yè)設(shè)備都可以簡(jiǎn)單、快捷的接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，極大程度的提高了信息分析處理能力。近幾年來(lái)，世界上一些權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織，也都在考慮藍(lán)牙技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是否有缺陷。它充分利用了現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，通過(guò)在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備和軟件算法上的升級(jí)形成的一個(gè)新型的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，手機(jī)通話繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)傳輸則使用GPRS。但是井下和地面間的距離太遠(yuǎn)，而且線路不是直線，單純的只用無(wú)線模塊無(wú)法將數(shù)據(jù)完好的傳輸至地面的控制臺(tái)，由于這種現(xiàn)實(shí)情況的限制，我們?cè)诰潞偷孛骈g設(shè)立了中繼站，中繼站通過(guò)無(wú)線模塊和架空人車(chē)通訊，再通過(guò)CAN總線將數(shù)據(jù)傳輸至控制臺(tái)，進(jìn)而間接地實(shí)現(xiàn)了架空人車(chē)和控制臺(tái)的通訊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，控制臺(tái)可以一對(duì)一選擇不同的車(chē)廂進(jìn)行通訊，也可以以廣播的方式對(duì)各車(chē)廂播報(bào)一些信息，每個(gè)車(chē)廂中工人也可主動(dòng)要求與控制室進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)雙向通訊。其結(jié)構(gòu)框圖如圖24所示。工人可以隨時(shí)向控制臺(tái)發(fā)出通話請(qǐng)求建立通訊，同時(shí)也可以在沒(méi)有通話時(shí)接收控制臺(tái)的廣播信息，方便執(zhí)行任務(wù)。主頻晶振為50MHz，可以通過(guò)鎖相環(huán)電路，將單片機(jī)的工作頻率倍頻到200MHz，且穩(wěn)定工作，大大提升單片機(jī)的運(yùn)算速度。晶振時(shí)鐘電路主要給主控芯片提供工作時(shí)鐘，它決定著系統(tǒng)工作速率的快慢，輸出端分別接K60的EXTAL和XTAL引腳，MK60DN512ZVLQ10有內(nèi)置的RTC時(shí)鐘芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)時(shí)功能，功耗低，計(jì)時(shí)準(zhǔn)，可以當(dāng)萬(wàn)年歷使用。圖34 無(wú)線通訊模塊電路 Wireless munication module circuit無(wú)線通訊模塊nRF24L01+主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：◆寬電壓工作范圍，~◆工作溫度范圍，40℃～+80℃◆工作頻率范圍，～◆數(shù)據(jù)傳輸速率，250Kbps、1Mbps◆低功耗設(shè)計(jì)，接收時(shí)工作電流18mA，0dBm功率發(fā)射時(shí)13mA，掉電模式時(shí)僅為400uA◆多通道工作模式，125個(gè)數(shù)據(jù)通道，通道切換時(shí)間≤200us，滿足多點(diǎn)通訊和調(diào)頻需要◆硬件的CRC校驗(yàn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的地址控制◆SPI通訊端口，適合與各種MCU連接，編程簡(jiǎn)單◆可通過(guò)軟件設(shè)置工作頻率、通訊地址、傳輸速率和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度◆MCU可通過(guò)接收完成引腳快判斷是否完成數(shù)據(jù)接收?qǐng)D35 無(wú)線通訊模塊 Wireless munication modulenRF24L01++的所有配置工作都是通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要2字節(jié)的配置字。配置字從最高位開(kāi)始，依次送入nRF24L01++