快速煤质监测仪的I/O单元设计

论文编号:JD969   论文字数:22113,页数:49

摘要
 随着经济的发展，作为主要能源的煤的消耗越来越多，因此节约煤和提高煤的利用率成为当前的一项紧迫任务。以前对煤质的分析需要经过采样、制样、化验等程序，其过程繁琐，分析时间长，结果滞后，无法适应煤质快速监测的需要。正在研制中的TN-3000型快速煤质监测仪可以实现对燃煤煤质的实时在线监测。
 本课题是TN-3000快速煤质监测仪的I/O单元设计，完成快速煤质监测过程中信号的输入输出。本设计是以32位ARM7-TDMI处理器LPC2138为核心进行设计的，为了防止干扰，数字量的输入输出通道均采用了光电隔离，输出采用继电器触点输出；考虑到在现场可能会测量到模拟信号，设计中扩展了6路模拟量输入；软件设计基于μC/OS-II，采用C语言进行编程，开发环境为ADS1.2。
   本设计通过一路RS232接口下载程序，采用VT100超级终端进行调试，一路RS485接口进行远程通信。经调试和测试，设计的I/O单元完成了设计指标，工作稳定。

关键词：煤质监测；LPC2138；光电隔离；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

目录
中文摘要 I
英文摘要 II
主要符号表 I
1  绪论 1
1.1前言 1
1.2课题研究背景及意义 1
1.2.1课题研究背景 1
1.2.2课题研究意义 2
1.3国内外研究现状 3
1.4课题研究内容及重难点 4
1.5论文结构安排 4
2  总体设计方案 6
2.1总体方案设计 6
2.2设计内容及要求 7
2.3系统设计流程 7
2.4系统硬件设计方案 8
2.4.1设计方案论证 8
2.4.2 系统硬件设计方案 8
2.4.3 ARM处理器的选择 9
2.3系统软件设计方案 9
2.3.1开发环境的选择 9
2.3.2操作系统的选择 10
2.3.3编程语言的选择 11
3  系统硬件设计 12
3.1 LPC2138简介 12
3.2系统设计方案 13
3.3系统模块电路设计 13
3.3.1系统电源 13
3.3.2数字量输入DI的工作原理 14
3.3.3数字量输出DO的工作原理 15
3.3.4模拟量输入原理 15
3.3.5 RS232串口调试电路 16
3.3.6 RS485通信电路 17
3.3.7复位电路 17
3.3.8系统时钟电路 18
3.3.9 LED工作状态指示灯 18
3.4硬件PCB设计 19
4  系统软件设计 21
4.1开发环境简介 21
4.2 μC/OS-II操作系统简介 21
4.3系统软件功能 22
4.4底层驱动程序设计 23
4.4.1 LED工作状态指示灯 23
4.4.2继电器的输出校验程序设计 24
4.4.3 A/D转换程序设计 25
4.5任务划分原则及任务划分 26
4.5.1作业控制任务TaskStart程序设计 26
4.5.2通信程序设计 27
4.5.3 VT100程序设计 29
5  系统调试 31
5.1硬件电路测试 31
5.2.1硬件电路焊接 31
5.2.2程序下载 31
5.2 VT100超级终端调试 32
5.2.1 VT100超级终端简介 32
5.2.2 VT100超级终端调试 32
5.2.3 I/O功能调试 33
5.3 RS485通信部分调试 34
6  总结 36
6.1设计结论 36
6.2设计中的不足与改进 36
6.3设计收获与体会 36
致谢 38
参考文献 39
附录1  原理图 41
附录2  PCB正面图 42
附录3  PCB背面图 43