【正文】 顯示模塊顯示。抑制干擾源的原理就是盡量抑制電壓或者電流的變化率。2）如果用單片機(jī)的I/O口控制電機(jī)等高噪聲器件，在I/O口與高噪聲器件之間加入光耦隔離（增加π型濾波電路）。根據(jù)礦山井下煤礦生產(chǎn)中工人上下井過程中遇到的問題，應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究了本礦山井下架空人車通訊系統(tǒng)有效解決有線監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的線路磨損，漏電，斷路等問題，大大提高了設(shè)備維護(hù)周期，增長了設(shè)備的使用壽命，降低了維護(hù)費(fèi)用，提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需還有擴(kuò)展功能的空間，可以在后續(xù)對轎廂內(nèi)的人員進(jìn)行視頻監(jiān)控等功能，以及對轎廂機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電壓、電流等重要信息的監(jiān)控，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。因此必與系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、開發(fā)成本、系統(tǒng)運(yùn)行成本、機(jī)械損耗、機(jī)器維護(hù)工作等方面。切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：1）首先考慮電源干擾對單片機(jī)有什么負(fù)面影響。典型的干擾傳播路徑是傳導(dǎo)耦合方式和輻射耦合方式。圖55 編碼式鍵盤Fig. 55 coding keyboard 控制臺CAN總線模塊電路控制臺通過CAN總線與中繼站通訊，用于接收由轎廂機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)。圖51 控制臺組成 Master control room system ponents控制臺系統(tǒng)各部分的關(guān)系如圖52所示。與轎廂機(jī)相似，中繼站的電源設(shè)有+5V和+，分別為單片機(jī)、語音模塊、CAN總線物理層模以及無線模塊供電。在隱性狀態(tài)（即邏輯1）時(shí)，（）近似于0。中繼站結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。需要特別注意的是：壓縮后的語音數(shù)據(jù)每20ms產(chǎn)生一幀，不是連續(xù)產(chǎn)生的，每幀數(shù)據(jù)輸出完畢后，全部置零。當(dāng)單片機(jī)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先要對無線模塊寫入接收端的地址，再確定數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)不能超過32字節(jié)），當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送后需要等待返回應(yīng)答信號，當(dāng)讀取到IRQ引腳值時(shí)返回主函數(shù)，等待下一次中斷觸發(fā)。LM1117的自身電路里包含1個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在177。電池容量為225ah的蓄電池作為轎廂機(jī)的供電電源。AMBE1000是一款非常優(yōu)秀的語音處理芯片；其能達(dá)到的最低壓縮速率和音質(zhì)來看，已經(jīng)達(dá)到了極為先進(jìn)的水平。幀格式和非幀格式都為了實(shí)現(xiàn)相同的功能：為壓縮語音數(shù)據(jù)提供定位信息。輸入輸出的語音數(shù)據(jù)流的格式是相同的（16bit線性的，8bit A律，8bit U律）。這些壓縮編碼算法的壓縮速率、語音清晰度各有所長，其中美國DVSI（Digital Voice System Inc）公司提出的AMBE（Advanced MultiBand Excitation）壓縮編碼算法較為杰出。配置字從最高位開始，依次送入nRF24L01++。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)萬年歷使用。工人可以隨時(shí)向控制臺發(fā)出通話請求建立通訊，同時(shí)也可以在沒有通話時(shí)接收控制臺的廣播信息，方便執(zhí)行任務(wù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，控制臺可以一對一選擇不同的車廂進(jìn)行通訊，也可以以廣播的方式對各車廂播報(bào)一些信息，每個(gè)車廂中工人也可主動(dòng)要求與控制室進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)雙向通訊。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?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器的拓?fù)?，每個(gè)RS232工業(yè)設(shè)備都可以簡單、快捷的接入無線網(wǎng)絡(luò)中，極大程度的提高了信息分析處理能力。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。在20世紀(jì)70年代末期，蜂窩無線通訊和個(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，無線通訊技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代社會中為人們提供了無處不在的移動(dòng)通訊服務(wù)，能夠滿足人們語音通訊、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳送等諸多的需求。架空人車系統(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)行來運(yùn)輸工作人員。 aerial ropeways。 NRF24L01+。井下運(yùn)輸設(shè)備主要有斜井機(jī)和架空人車兩種。無線通訊網(wǎng)絡(luò)，顧名思義是利用無線電磁波而非線纜來實(shí)現(xiàn)與設(shè)備位置無關(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。5）兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無縫集成。省去了施工造成的成本：無線局域網(wǎng)利用無線電波傳輸信號，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。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)。系統(tǒng)的各部分功能及實(shí)現(xiàn)方案如圖22所示。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，無線通訊和語音的編解碼都由單片機(jī)的控制來完成。電源指示LED燈用來顯示是否正常供電，LED燈亮表示K60正常供電，開始工作，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。在CS引腳的下降沿，新送入的配置字開始工作。AMBE是基于MBE技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量語音壓縮算法，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)。AMBE1000芯片如圖37所示。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。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)語音壓縮算法，致使由AMBE1000構(gòu)成的語音處理系統(tǒng)只能用在某些專用網(wǎng)上。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)長時(shí)間的供電。1%以內(nèi)。當(dāng)無線模塊接收到數(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)。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。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)，寫入轎廂機(jī)運(yùn)行程序與對應(yīng)的轎廂地址，當(dāng)與中繼站連接時(shí)，寫入中繼站的運(yùn)行程序與中繼站的對應(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。 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)開始執(zhí)行檢測與數(shù)據(jù)處理?？刂婆_在工作過程中，通過CAN總線與中繼站相連并通過中繼站的無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給轎廂機(jī)，同樣的，控制臺也是通過中繼站來接收轎廂機(jī)傳來的的數(shù)據(jù)，完成雙向數(shù)據(jù)傳輸?？刂婆_的CAN接收器模塊電路與中繼站相同，如圖56所示。3）敏感器件，指容易被干擾的對象。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。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。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。在設(shè)計(jì)開始階段，我搜集了大量的資料與文獻(xiàn)，總結(jié)了架空人車的現(xiàn)狀和存在的不足，相應(yīng)的對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加系統(tǒng)安全。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。 抗干擾設(shè)計(jì)基本原則；；。圖57為中繼站電源電路。組態(tài)王顯示模塊還可用來設(shè)置系統(tǒng)的工作方式，即調(diào)度人員要語音通訊時(shí)就通過按鍵來選擇是一對一通話，或是廣播消息使車廂里的工作人員完成相應(yīng)的操作。由于數(shù)據(jù)的來源與內(nèi)容不同，所以處理數(shù)據(jù)的方式相應(yīng)的不同。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)傳輸過程中發(fā)送與接收都按照同一結(jié)構(gòu)進(jìn)行。 中繼站CAN總線模塊電路本設(shè)計(jì)主要通過CAN總線與控制臺進(jìn)行通訊，物理層的CAN總線是通過PCA82C250芯片來實(shí)現(xiàn)的，具體電路接法如圖42所示，在PCA82C250芯片與單片機(jī)之間接入6N137光耦隔離芯片，主要是將數(shù)字信號與電路進(jìn)行隔離，以免產(chǎn)生干擾，減少誤碼率。在本設(shè)計(jì)中，MCU采用中斷服務(wù)程序來進(jìn)行串行通信，當(dāng)檢測到有數(shù)據(jù)需要傳輸時(shí)，單片機(jī)檢測到信號后，執(zhí)行34Bytes的數(shù)據(jù)傳輸功能。A/DD/A芯片的選擇要慎重，最好要選16 bit的器件。之所以在LM1117的輸出端加了電容是用來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。由于本設(shè)計(jì)需要提供兩種穩(wěn)定的電壓為轎廂機(jī)系統(tǒng)提供電能，所以本設(shè)計(jì)需要輸出兩路穩(wěn)定電壓。圖310 語音處理模塊 Voice processing module 轎廂機(jī)鍵盤電路相對普通的矩陣鍵盤，由硬件進(jìn)行譯碼是編碼鍵盤的優(yōu)點(diǎn)，減輕了CPU的負(fù)荷，軟件簡單，但是電路相對普通矩陣鍵盤要復(fù)雜一些。在幀格式下，系統(tǒng)需要在傳送編碼數(shù)據(jù)的同時(shí)傳送足夠的信息，這些信息可以使解碼器解壓縮語音數(shù)據(jù)。CSP1027S芯片有回聲抵消、VAD（語音激活檢測）、睡眠模式、數(shù)據(jù)/前向糾錯(cuò)速率等功能，這些功能由外圍管腳或輸入到解碼器的命令幀數(shù)來決定，并且送往解碼器用于控制的數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)是不同的。在芯片內(nèi)部有相互獨(dú)立的語音編碼/解碼單元，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)編碼與解碼，并且所有的編碼/解碼操作都能在AMBE1000內(nèi)部完成，不需要額外的存儲器。nRF24L01+無線模塊的模式介紹：（1）直接收發(fā)模式在直接收發(fā)模式下，nRF24L01+如傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器一樣工作。本設(shè)計(jì)無線通訊模塊采用nRF24L01+模塊。MK60DN512ZVLQ10單片機(jī)是Freescale半導(dǎo)體公司自主設(shè)計(jì)并制造的32位高性能通用嵌入式微處理器。在這部分中主要分為無線通訊模塊，語音編解碼模塊，電源模塊以及主控制器。GPRS目前支持TCP/、GPRS空中接口加密、GPRS附加業(yè)務(wù)、增強(qiáng)型短信業(yè)務(wù)、GPRS分組數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi)等等，其中最顯著的是TCP/，可以通過TCP/、WWW瀏覽、專用數(shù)據(jù)、LAN接入等業(yè)務(wù)。：無線局域網(wǎng)在開放空間覆蓋半徑可達(dá)達(dá)550米，室內(nèi)一般覆蓋半徑為300400米，通過室外無線設(shè)備傳輸距離可以達(dá)到幾十公里，可是同樣存在著缺點(diǎn)，那就是無限信號的穿墻能力弱。為了可靠傳遞，提供全面的握手協(xié)議。這種基于無線技術(shù)的新型智能傳感器，使得工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)能夠通過無線線路直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。架空人車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、能夠連續(xù)工作、可多轎廂同時(shí)工作，運(yùn)輸效率更高。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,“安全”這個(gè)詞匯已經(jīng)深入人心，人們已經(jīng)對生活和生產(chǎn)中的安全問題加大了重視，生產(chǎn)安全也一度被定為最熱的話題?？刂婆_安裝在地面，配有顯示模塊，通過CAN總線與中繼站通訊，在與指定轎廂機(jī)語音通話的同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控其余轎廂的運(yùn)行狀況。1 礦山井下架空人車及無線通訊技術(shù)概述 礦山井下架空人車簡介礦山井下架空人車系統(tǒng)，是煤礦井下人員運(yùn)輸設(shè)備，負(fù)責(zé)運(yùn)輸煤礦工作人員上下礦井或遠(yuǎn)距離運(yùn)輸人員使用。 礦山井下無線通訊技術(shù)概述 無線通訊技術(shù)的發(fā)展歷程遠(yuǎn)距離無線通信已經(jīng)有一百多年的歷史，可以追溯到1901年馬可尼將電報(bào)信息發(fā)送到一千八百英里外的大西洋彼岸。3）網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以容納一個(gè)主機(jī)設(shè)備和最多65536個(gè)從機(jī)設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)最多可以同時(shí)存在100個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)。：多個(gè)RS232工業(yè)設(shè)備可組成對等的網(wǎng)絡(luò)，互相通訊。它可以應(yīng)用于無線設(shè)備、圖像處理設(shè)備、安全設(shè)備、娛樂設(shè)備、汽車產(chǎn)品設(shè)備、家用電器、醫(yī)療健身、建筑、玩具等領(lǐng)域。圖21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖 All system block diagram車廂與上控制臺通過中繼站收發(fā)無線信號進(jìn)行語音通信，轎廂中的工人可以隨時(shí)向地面控制室報(bào)告車廂的運(yùn)行狀態(tài)并請求相關(guān)指令，控制臺也可以隨時(shí)詢問各個(gè)車廂的運(yùn)行狀態(tài)以便做出相應(yīng)的調(diào)整。工作人員在乘轎廂下井的過程中，需要隨時(shí)和地面上的控制臺保持聯(lián)系，為了確保轎廂正常運(yùn)行和工作人員的人身安全。JTAG程序下載端口結(jié)合機(jī)載軟件IAR可實(shí)現(xiàn)程序的單步或同步調(diào)試功能，可以在線仿真同步看變量動(dòng)態(tài)數(shù)值等人性化的功能。當(dāng)使用nRF24L01+片內(nèi)的CRC技術(shù)時(shí)，要確保在配置字中CRC校驗(yàn)被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。當(dāng)處于解壓語音數(shù)據(jù)時(shí)，主控制芯片K60將語音壓縮后的數(shù)據(jù)發(fā)送給語音芯片，語音芯片解壓語音壓縮數(shù)據(jù)，然后通過D/A轉(zhuǎn)換器，接下來將語音的模擬信號放大，再通過喇叭播放出去。這種特性可以大大地減輕單片機(jī)的負(fù)荷，也可能使得單片機(jī)在半雙工的低速通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)全雙工的語音通話。AMBE1000的格式有幀格式和非幀格式。當(dāng)然要提高聲音音質(zhì)，就必須有更多的語音數(shù)據(jù)位。轎廂機(jī)人員檢測獨(dú)立按鍵電路如圖313所示。LM1117也有可調(diào)電壓的版本，～。圖315 轎廂機(jī)主程序流程圖 The car engine main program flow chart 轎廂機(jī)無線通訊子程序的設(shè)計(jì)轎廂機(jī)的無線模塊采用nRF24L01+模塊，因而無線通訊的子程序設(shè)計(jì)就是對nRF24L01+進(jìn)行發(fā)送接收的控制。AMBE1000復(fù)位完成后，單片機(jī)發(fā)送控制幀，設(shè)定AMBE1000的采樣頻率以及幀同步信號的頻率，使其按照單片機(jī)的要求工作。中繼站就是作為控制臺與轎廂機(jī)的中轉(zhuǎn)站，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞與交換。物理上，現(xiàn)行的CAN總線大多使用二線制作為物理傳