快速煤質監測儀的I/O單元設計

電子機電論文編號:JD969   論文字數:22113,頁數:49

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
主要符號表 I
1  緒論 1
1.1前言 1
1.2課題研究背景及意義 1
1.2.1課題研究背景 1
1.2.2課題研究意義 2
1.3國內外研究現狀 3
1.4課題研究內容及重難點 4
1.5論文結構安排 4
2  總體設計方案 6
2.1總體方案設計 6
2.2設計內容及要求 7
2.3系統設計流程 7
2.4系統硬件設計方案 8
2.4.1設計方案論證 8
2.4.2 系統硬件設計方案 8
2.4.3 ARM處理器的選擇 9
2.3系統軟件設計方案 9
2.3.1開發環境的選擇 9
2.3.2操作系統的選擇 10
2.3.3編程語言的選擇 11
3  系統硬件設計 12
3.1 LPC2138簡介 12
3.2系統設計方案 13
3.3系統模塊電路設計 13
3.3.1系統電源 13
3.3.2數字量輸入DI的工作原理 14
3.3.3數字量輸出DO的工作原理 15
3.3.4模擬量輸入原理 15
3.3.5 RS232串口調試電路 16
3.3.6 RS485通信電路 17
3.3.7復位電路 17
3.3.8系統時鐘電路 18
3.3.9 LED工作狀態指示燈 18
3.4硬件PCB設計 19
4  系統軟件設計 21
4.1開發環境簡介 21
4.2 μC/OS-II操作系統簡介 21
4.3系統軟件功能 22
4.4底層驅動程序設計 23
4.4.1 LED工作狀態指示燈 23
4.4.2繼電器的輸出校驗程序設計 24
4.4.3 A/D轉換程序設計 25
4.5任務劃分原則及任務劃分 26
4.5.1作業控制任務TaskStart程序設計 26
4.5.2通信程序設計 27
4.5.3 VT100程序設計 29
5  系統調試 31
5.1硬件電路測試 31
5.2.1硬件電路焊接 31
5.2.2程序下載 31
5.2 VT100超級終端調試 32
5.2.1 VT100超級終端簡介 32
5.2.2 VT100超級終端調試 32
5.2.3 I/O功能調試 33
5.3 RS485通信部分調試 34
6  總結 36
6.1設計結論 36
6.2設計中的不足與改進 36
6.3設計收獲與體會 36
致謝 38
參考文獻 39
附錄1  原理圖 41
附錄2  PCB正面圖 42
附錄3  PCB背面圖 43

摘要
 隨著經濟的發展，作為主要能源的煤的消耗越來越多，因此節約煤和提高煤的利用率成為當前的一項緊迫任務。以前對煤質的分析需要經過采樣、制樣、化驗等程序，其過程繁瑣，分析時間長，結果滯后，無法適應煤質快速監測的需要。正在研制中的TN-3000型快速煤質監測儀可以實現對燃煤煤質的實時在線監測。
 本課題是TN-3000快速煤質監測儀的I/O單元設計，完成快速煤質監測過程中信號的輸入輸出。本設計是以32位ARM7-TDMI處理器LPC2138為核心進行設計的，為了防止干擾，數字量的輸入輸出通道均采用了光電隔離，輸出采用繼電器觸點輸出；考慮到在現場可能會測量到模擬信號，設計中擴展了6路模擬量輸入；軟件設計基于μC/OS-II，采用C語言進行編程，開發環境為ADS1.2。
   本設計通過一路RS232接口下載程序，采用VT100超級終端進行調試，一路RS485接口進行遠程通信。經調試和測試，設計的I/O單元完成了設計指標，工作穩定。

關鍵詞：煤質監測；LPC2138；光電隔離；ADS1.2；VT100
The I/O Unit Design of Fast Quality Monitor for Coal
Abstract
 With the development of economic, as the major energy, the coal consumption becomes more and more, so save the coal and improve the utilization ratio of the coal become an urgent task. The analysis of coal must be go through sampling, testing procedures and so on. This process is very detailed and complicated. The analysis of time is too long and the results lagged behind. Therefore this unable to meet the needs of the fast coal quality monitoring.TN-3000 fast quality monitor for coal which is being developed can implement real-time online monitoring.
 This design is the I/O unit design of TN-3000 fast quality for coal which completes input and output of signals in the fast quality monitor for coal process. This design is based on 32 bit ARM7-TDMI processor LPC2138. In order to prevent from disturbance, all of the input and output channels are used photoelectric isolation. The outputs adopt delay. Taken into account, the analog signals are to be tested at the scene, so 6-way analog signals input channels are extended in this design. The software design is based on μC/OS-II, programming language is C, and the development environment is ADS1.2.
 This program is downloaded through one way RS232 interface and the VT100 terminal is used to debug through this way too. The remote communication is through   one way RS485 interface. The design is completed after debugging and testing and works stably.
 
Key Words: coal quality monitor; LPC2138; photoelectric isolation; VT100