11屆師兄師姐正式08

1、基于聲表面波技術(shù)的煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點設(shè)計與實現(xiàn)導(dǎo)師：黃 ?。ń淌冢W(xué)生：曹 陽學(xué)號：S110131004專業(yè)：電子與通信工程論文主要內(nèi)容2課題研究背景及意義01煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點總體設(shè)計02煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點硬件設(shè)計03 煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點軟件設(shè)計04煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點測試及工作總結(jié)053課題研究背景及意義01課題來源重慶市科技攻關(guān)重點項目 基于聲表面波技術(shù)的煤礦安全綜合監(jiān)管系統(tǒng)選題背景及研究意義4我國煤炭資源豐富，但多為地下礦，開采復(fù)雜，事故頻發(fā)國家出臺相關(guān)法律法規(guī)，強制煤礦企業(yè)安裝監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)煤礦生產(chǎn)監(jiān)控位置固定、無法實現(xiàn)礦井的全面覆蓋各安全系統(tǒng)運行獨立，數(shù)據(jù)共享難傳統(tǒng)煤礦安全管

2、理系統(tǒng)監(jiān)控位置可變，能很好的實現(xiàn)礦井的全面覆蓋可以實現(xiàn)環(huán)境、人員、設(shè)備三個核心參數(shù)的融合基于SAW RFID煤礦安全管理系統(tǒng)SAW RFID系統(tǒng)工作原理5SAW RFID系統(tǒng)工作原理識別和傳感雙重功能可靠性高體積小、結(jié)構(gòu)簡單可貼在金屬和非金屬物體上基于聲表面波技術(shù)的煤礦安全管理系統(tǒng)67煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點總體設(shè)計028煤礦是一個復(fù)雜區(qū)域，礦井巷道眾多且長。煤礦環(huán)境井下工作人員了解礦井實時信息難度大，給工作帶來極大的不便。井下工作人員煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點系統(tǒng)擴展當(dāng)?shù)V井巷道發(fā)生變化時，系統(tǒng)升級擴展不便。設(shè)備層不只具有單一的數(shù)據(jù)獲取，而是集成數(shù)據(jù)獲取、處理、顯示，報警等多層次功能。煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)

3、點方案設(shè)計對比論證9基于DSP的設(shè)計方案優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理能力強、執(zhí)行速度快缺點：界面顯示能力偏弱、開發(fā)難度大、開發(fā)周期長基于FPGA的設(shè)計方案優(yōu)點：設(shè)計靈活、硬件電路設(shè)計簡單缺點：軟件編程復(fù)雜、開發(fā)難度大基于ARM的設(shè)計方案優(yōu)點：外圍接口豐富、界面顯示友好、開發(fā)技術(shù)成熟缺點：數(shù)據(jù)處理能力不強需要實時顯示數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理量不大處理器速度外圍接口豐富操作系統(tǒng)移植難度成本基于ARM的煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點設(shè)計方案10MCP2515S3C2440AMCP2515Linux操作系統(tǒng)SQLiteQt/Embedded開發(fā)難度成本傳輸速率通信方式成本數(shù)據(jù)庫體積支持語言種類容量大小開發(fā)難度技術(shù)成熟11煤礦安全智能監(jiān)控

4、節(jié)點硬件設(shè)計03煤礦安全智能監(jiān)控硬件總體設(shè)計12核心控制模塊存儲電路13SDRAM存儲電路成本總線速率容量FLASH電路數(shù)據(jù)位寬容量成本CAN總線模塊電路14CAN總線模塊電路SPI接口減少反射干擾減少反射干擾15 煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點軟件設(shè)計04煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點軟件總體設(shè)計16煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點軟件設(shè)計整體結(jié)構(gòu)CAN總線驅(qū)動程序嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計Qt/Embedded界面設(shè)計交叉編譯環(huán)境搭建 嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植17BootLoder移植Linux內(nèi)核定制根文件系統(tǒng)制作鏡像燒寫CAN總線驅(qū)動程序設(shè)計18注冊驅(qū)動程序，申請設(shè)備號填充file_ope

5、ration結(jié)構(gòu)體注銷驅(qū)動程序，釋放設(shè)備號設(shè)備號申請：register_chrdev()端口初始化：ioremap()structfile_operations MCP2515_ops = .open = MCP2515 _open,.read = MCP2515 _read,.write = MCP2515 _write,.ioctl =MCP2515_ioctl,;端口釋放：iounmap()設(shè)備號釋放：unregister_chrdev()MCP2515初始化中斷初始化工作隊列初始化等讀取CAN總線報文發(fā)送CAN總線報文傳輸命令字段長度描述ID.28ID.272bit幀類型，01表示此幀

6、為命令幀，10表示此幀為數(shù)據(jù)幀。ID.26ID.198bit接收CAN報文節(jié)點的地址。ID.18ID.118bit發(fā)送CAN報文節(jié)點的地址。ID.10ID.74bit表示此幀的用途。ID.6ID.52bit幀組碼，00表示本幀數(shù)據(jù)沒有分段；01表示本幀為數(shù)據(jù)的第一個分組；10表示本該幀位于數(shù)據(jù)的中間斷，其位于那一段由分組數(shù)決定；11表示本幀為數(shù)據(jù)的最后一分組。ID.4ID.07bit分組數(shù)，若幀組碼為10，表示本幀在數(shù)據(jù)中的位置，否則保留。CAN總線幀格式19CAN總線擴展幀格式幀ID碼設(shè)置CAN總線報文發(fā)送流程和接收流程20CAN總線報文發(fā)送流程CAN總線報文接收流程SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計2

7、1實時數(shù)據(jù)信息表字段名字段類型描述Reader_idVARCHAR(32)讀卡器識別號Tag_idVARCHAR(32)標簽識別號Tag_typeVARCHAR(20)標簽類型Read_numINTEGER標簽讀取次數(shù)Read_timeDATETIME讀取數(shù)據(jù)時間DataBLOB礦井參數(shù)如溫度、瓦斯等歷史數(shù)據(jù)信息表字段名字段類型描述Reader_idVARCHAR(32)讀卡器識別號Tag_idVARCHAR(32)標簽識別號Tag_typeVARCHAR(20)標簽類型Read_timeDATE讀取數(shù)據(jù)時間DataBLOB礦井參數(shù)如溫度、瓦斯等數(shù)據(jù)顯示界面設(shè)計2223煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點測試及工作總結(jié)05煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點硬件電路測試24電源測試測試點標準值測量值外部電源輸入5V5.03VLM1117-3.3V3.3V3.35VLM1117-1.8V1.8V1.75VMAX88601.25V1.24V時鐘信號測試S3C2440A測試FLASH測試SDRAM測試煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點軟件功能測試25嵌入式Linux系統(tǒng)啟動成功界面CAN總線驅(qū)動程序測試界面數(shù)據(jù)顯示界面 本文已完成的工作 煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點總體方案設(shè)計；煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點硬件電路設(shè)計； 煤礦安全智能監(jiān)控節(jié)點