（电路与系统专业论文）基于arm7振弦式矿山压力检测系统的研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ni ng i ! 曼坠i ! 墨咀亟s y 墨! 星塑墨 r e s e a r c ho fs t r i n gv i b r a t i o nt y p em i n ep r e s s u r e d e t e c t i n gs y s t e mb a s e do na r m 7 c a n d i d a t e ：s u nc h a o s u p e r v i s o r ：p r o f z h o um e n g r a n s c h o o lo fe l e c t r i c a la n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g a n h u i u n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y n o 16 8 ，s h u n g e n gr o a d ，h u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，p r c h i n a 43肌7，川3洲o o iiii洲2舢y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：磕超日期：比年j 月罩日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徽理王太堂有保留、使用学位 论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产 权单位属于塞邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本 人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用 本授权书) 学位论文作者签名：办超 签字日期：沙7 坼石月7 日 导师签名：签字日期：劢肛年石月7 日 摘要 摘要 近些年来，伴随着单片机技术的快速发展，嵌入式系统技术以其自身结构简 单、稳定、高效等众多优点成为了当今最热门的技术之一。而uc o s i 工具有结 构小巧、性能稳定、代码开源等优点，从而得到广泛的应用。煤矿安全生产中，顶 板冒落造成的塌陷事故在所占的重要地位极其重要，一旦出现此类事故不仅造成 事后救援工作十分困难，严重危及井下工作人员的生命安全，也会造成重大的经 济损失。因此，构建了一种基于a r m 7 振弦式矿山压力的检测系统来预防此类安全 事故的发生尤为必要。 本文在分析国内外矿压检测技术的发展情况下，以检测矿山压力为出发点， 结合当前市场矿压检测产品及经典理论对系统进行深入研究分析。针对传统设备 成本高、安装复杂、测量精度低、可扩展性能弱、实时性差等缺点进行改造，从 而设计了一种基于a r m 7 振弦式矿山压力的检测系统。该系统采用飞利浦 a r m 7 t d m i - s 内核处理器l p c 2 1 2 9 ，处理器内嵌比较稳定的i ic o s - i i 作为系统软 件核心部分，同时采用高稳定性的振弦式压力传感器检测压力数据，系统主要实现 了对振弦式压力传感器对压力值的采集、补偿、c a n 传输以及报警等功能，并在 保证检测压力值的高精确度的前提下，综合考虑( 软件和硬件) 如何减少检测过 程中背景的干扰，提高系统运行的灵敏度和稳定性。 本系统分别从成本、安装、测量精度、抗干扰、扩张性、实时性等方面考虑， 采用软、硬件结合的处理模式，极大地提高了矿压检测系统的运行性能：一方面 系统有效地提高了压力的测量精度；另一方面系统具备实时性等优点。 图 5 3 表 5 参 6 3 关键字：uc o s i i ；振弦式压力传感器；实时性；矿山压力；l p c 2 1 2 9 分类号：t p 2 7 4 + 5 a b s t r a c t a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h e s i n g l ec h i pm i c r o c o m p u t e r , t h e e m b e d d e ds y s t e mt e c h n o l o g yh a sb e c o m eo n eo ft h em o s tp o p u l a rt e c h n o l o g yf o ri t ss i m p l es t r u c t u r e ， s t a b i l i t ya n de f f i c i e n c e u c o s - i i ，t h ee m b e d d e dr t o s ，i sw i d e l yu s e df o ri t sa d v a n t a g e so f s t r u c t u r ec o m p a c t ，p e r f o r m a n c es t a b l ea n ds o u r c eo p e n i nc o a lm i n es a f e t yp r o d u c t i o n ，c o l l a p s e a c c i d e n tc a u s e db yc o l l a p s eo fs t o p er o o f so c c u p i e sav e r yi m p o r t a n tp o s i t i o n r e s c u eo p e r a t i o nf o r s u c ha c c i d e n ti sh a r dt ob ep r o c e e d e d s ot h i sk i n do fa c c i d e n tw i l ln o to n l ye n d a n g e rt h ew o r k e r s l i f es e c u r i t y , b u ta l s oc a u s e ds i g n i f i c a n te c o n o m i cl o s s t h e r e f o r e ，i ti s p a r t i c u l a r l yn e c e s s a r yt o b u i l da na r m 7 一b a s e dv i b r a t i n gw i r ef o r c ed e t e c t i o ns y s t e mf o rp r e v e n t i n gs u c ha c c i d e n t s i nt h i sp a p e r ，w eh a v ea n a l y z e dt h e d e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca n df o r e i g nr o c kp r e s s u r e d e t e c t i o nt e c h n o l o g y , a sas t a r t i n gp o i n lw ed e t e c t e dt h em i n ep r e s s u r e ，a n dc o m b i n e dw i t ht h e c u r r e n tm a r k e tm i n ep r e s s u r et e s t i n gp r o d u c t sa n dt h ec l a s s i c a lt h e o r ym a k i n gaf u r t h e rr e s e a r c ht o t h i ss y s t e m t ot r a n s f o r mt h eh i g hc o s t ，c o m p l e xi ni n s t a l l a t i o n ，l o wa c c u r a c y , w e a ki n s c a l a b i l i t y a n dp o o rr e a l t i m e ，e t co ft h et r a d i t i o n a lf a c i l i t i e s ，w ed e s i g n e dav i b r a t i n gd e t e c t i n gs y s t e mo f m i n ep r e s s u r ew h i c hi sb a s e do na r m 7 t h es y s t e mu s e sp h i l i p sa r m 7t d m i sc o r ep r o c e s s o r l p c 212 9w h i c hi se m b e d d e di nr e l a t i v e l ys t a b l epc o s i ia sac o r ep a r to ft h es y s t e m ，w h i l ew e u s e st h ev i b r a t i n gw i r ep r e s s u r es e n s o rw h i c hi sh i g hs t a b l e t h em a i na c h i e v e m e n t so ft h i ss y s t e m a r ev i b r a t i n gw i r ep r e s s u r es e n s o rp r e s s u r ev a l u ea c q u i s i t i o n ，c o m p e n s a t i o n ，c a nt r a n s m i s s i o na n d a l a r mf u n c t i o n s ，a n dt oe n s u r et h eh i g ha c c u r a c yo ft h ed e t e c t e dp r e s s u r ev a l u eo ft h ep r e m i s e ， c o n s i d e r i n gt h e ( s o f t w a r ea n dh a r d w a r e ) h o wt or e d u c et h ed e t e c t i o np r o c e s so fb a c k g r o u n d i n t e r f e r e n c ea n di m p r o v et h es e n s i t i v i t ya n ds t a b i l i t yo ft h es y s t e mi nr u n n i n g t h i ss y s t e mr e s p e c t e df r o mt h ec o s t ，i n s t a l l a t i o n ，m e a s u r e m e n ta c c u r a c y , i n t e r f e r e n c e ， e x p a n s i o na n dt h er e a l t i m ei n t oc o n s i d e r a t i o n ，w eu s eap r o c e s s i n gm o d e ，c o m b i n i n gt h es o f t w a r e a n dh a r d w a r e ，w h i c hg r e a t l yi m p r o v e dt h er o c kp r e s s u r eo ft h e o p e r a t i n gp e r f o r m a n c eo ft h e d e t e c t i o ns y s t e m ：o nt h eo n eh a n d ，t h ee f f e c t i v ep r e s s u r em e a s u r e m e n ta c c u r a c y ；t h eo t h e rh a n d ，t h e s y s t e mw i t hr e a l - t i m ea d v a n t a g e s f i g u r e 5 3 】t a b l e 5 r e f e r e n c e 6 3 】 k e y w o r d s - g c o s - i i ；v i b r a t i n gw i r ep r e s s u r es e n s o r ；r e a lt i m e ；m i n ep r e s s u r e ；l p c 2 12 9 c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t p 2 7 4 + 5 l i 目录 目录 摘 要i a b s t r a c t i i 1 绪论1 1 1 课题的研究背景及意义1 1 2 国内外研究现状1 1 3 研究的内容3 1 3 1 问题的提出3 l - 3 2 系统的构成3 1 3 3 本课题的主要任务一5 1 4 论文的研究内容5 2 矿山压力和振弦式压力传感器介绍7 2 1 矿山压力及矿山压力显现7 2 1 1 矿山压力的概念7 2 1 2 矿山压力的来源7 2 1 3 矿山压力显现9 2 2 振弦式压力传感器的结构及工作原理9 2 3 振弦式压力传感器的类型及应用1 0 2 4 振弦式压力传感器的优缺点分析1 2 2 5 压力的计算公式及补偿公式1 2 2 6 本章小结1 5 3g c o s i i 实时操作系统1 6 3 1i - l c o s i i 介绍一1 6 3 2g c o s i i 的内核结构1 6 3 3 t c o s i i 的工作原理1 7 3 4i t c o s i i 在l p c 2 1 2 9 上的移植1 8 3 4 1i t c o s i i 移植条件18 3 4 2g c o s i i 硬件软件体系结构1 9 3 4 3g c o s i i 建立任务2 5 目录 3 5 本章小结一2 5 4 系统硬件设计2 6 4 1 硬件总体框架设计一2 6 4 2l p c 2 1 2 9 核心模块2 7 4 3 激振电路2 9 4 4 频率检测电路3 0 4 5c a n 总线通信电路31 4 6 多路选择开关一3 2 4 7 电源3 3 4 8 其他外扩部分3 4 4 9 本章小结一3 7 5 系统软件设计3 8 5 1 软件设计3 8 5 1 1a d s1 2 3 8 5 1 2 创建一个新的工程3 8 5 1 3 编译和链接工程4 1 5 1 4 调试和下载程序4 4 5 2 分机模块软件设计4 7 5 2 1 主函数程序4 7 5 2 2t a s k l 程序4 9 5 2 3 t a s k 2 程序5 0 5 2 4t a s k 3 程序一5 3 5 2 5t a s k 4 程序5 4 5 2 6t a s k 5 程序一5 5 5 3 主机模块软件设计5 6 5 4 本章小结5 8 6 系统仿真与数据分析5 9 6 1 硬件电路仿真5 9 6 2 实验数据分析一6 1 5 3 本章小结6 4 i v 目录 7 结论与展望6 5 7 1 工作总结6 5 7 2 论文的不足之处6 5 7 3 展望6 6 参考文献6 7 致谢7 1 作者简介及读研期间主要科研成果7 2 c o n t e n t s a c b s t r a c ti i a b s t r a c ti i i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f r e a s e r c ht o p i c 1 1 2t h er e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d 1 1 3t h ec o n t e n t s ( ) fr e a s e a r c h 3 1 3 1p r o b l e m sp r o p o s e 3 1 3 2s y s t e ms t r u c t u r e 3 1 3 3p r i m a r ym i s s i o n 5 1 4t h er e s e a r c hc o n t e n to fp a p e r 5 2m i n eg r o u n dp r e s s u r e & v i b r a t i n gw i r es e n s o r 7 2 1m i n eg r o u n dp r e s s u r ea n di t sa p p e a r e n c e 7 2 1 1c o n c e p t i o no f m i n eg r o u n dp r e s s u r e 7 2 1 2c a u s eo f m i n eg r o u n dp r e s s u r e 7 2 1 3m a n i f e s t a t i o no f m i n eg r o u n dp r e s s u r e 9 2 2t h e o r ya n ds t r u c t u r eo f v i b r a t i n gw i r es e n s o r 9 2 3t y p ea n da p p l i c a t i o no f v i b r a t i n gw i r es e n s o r 10 2 4m e r i ta n dd e m e r i to f v i b r a t i n gw i r es e n s o r 1 2 2 5p r e s s u r ec o m p u t a t i o n a la n dc o m p e n s a t i o nf o r m u l a 1 2 2 6c h a p t e rs u m m a r y 15 3 t c o s i ir e a l t i m eo p e r a t i n gs y s t e m 1 6 3 1 9 c o s i ii n t r o d u c t i o n 1 6 3 2 9 c 0 s i ic o r es t r u c t u r e 1 6 3 3 9 c o s 1 1w o r k i n gp r i n c i p l e 1 7 3 4 1 x c o s i it r a n s p l a n ti nl p c 2 1 2 9 18 3 4 1 p , c o s - i it r a n s p l a n tc o n d i t i o n s 1 8 3 4 2 p c o s i ih a r d w a r e s o f t w a r es t r u c t u r e 1 9 3 4 3 9 c o s i it a s kc r e a t i o n 2 5 3 5c h a p t e rs u m m a r y 2 5 垦旦坐皇坐!一 一 4h 棚w a r ed e s i g n ”2 7 4 1h a r i 【眦m a i nf r a m e w o r k 2 7 4 2l p c 2 1 2 9n u c l e u sm o d u l e 2 8 4 3e x c i t a t i o nc i r c u i t 3 1 4 4f r e q u e n c yd e t e c t i o nc i r c u i t 3 2 4 5c a nb u sc o i n m u l l i c a t i o nc i r c u i t 3 3 4 6m u l t i p l e x e r s 3 4 4 7p o w e rs u p p l y 3 6 4 8o u t s i d ee n l a r g ep a r t 3 7 4 9c h a p t e rs u m m a r y 4 0 5s y s t e ms o f t w a r ed e s i g n 4 1 5 1s o f t w a r ed e s i g n 4 1 5 1 1a d s1 2 ”4 1 5 1 2n e w p r o j e c t sc r e a t i o n 4 1 5 1 3c o m p i l i n g & p r o j e c tl i n k i n g 4 4 5 1 4d e b u g g i n g & d o w n l o a d i n g 4 7 5 2e x t e n s i o nm o d u l es o f t w a r ed e s i g n t 一5 0 5 2 1m a i nf u n c t i o n p r o g r a m 5 0 5 2 2t a s k lp r o g r a m 5 2 5 2 3t a s k 2p r o g r a m 5 3 5 2 4t a s k 3p r o g r a m 5 6 5 2 5t a s k 4p r o g r a m 一5 7 5 2 6t a s k 5p r o g r a m 5 8 5 3h o s tm o d u l es o f t w a r ed e s i g n t 5 9 5 4c h a p t e rs u m m a r y 6 0 6s i m u l a t i o n & d a t a 6 1 6 1h 锄d w 锄es 妣l a r t i o n 6 1 6 2e x p e r i m e n t a ld a t aa n a l y s i s 6 3 5 3c h a p t e rs u m m a r y 6 6 7c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 6 8 v l i c o n t e n t s 7 1s u m m a r y 6 8 7 2d e f i c i e n c i e s 6 8 7 3 p r o s p e c t 6 9 r e f e r e n c e s 7 0 c o m p l i m e n t 7 4 a u t h o ri n t r o d u c t i o n & m a i ns c i e n t i f i ca c h i e v e m e n t s 7 5 v l l i i 绪论 1绪论 1 1 课题的研究背景及意义 煤矿安全生产“十二五”规划发布，并总结过去5 年间煤矿重特大事故，虽 然重特大事故减少了5 8 6 ，但基于我国目前煤矿安全生产新形势的分析来看，我 国煤矿开采量逐年增加，伴随的事故总量仍然过大，且重特大事故时有发生，一 旦发生后果严重危害生命安全和财产损失严重，煤矿安全生产面临的形势依然十 分严峻。统计资料表明，造成煤矿安全事故和人员伤亡的主要原因有三个方面： 顶板冒落造成的塌陷事故、瓦斯爆炸事故以及运输事故，针对本课题的研究内容 对顶板冒落造成的塌陷事故分析，可看出顶板冒落造成的塌陷事故在煤矿安全生 产中所占的重要地位，该事故，一方面造成事故事后救援工作十分困难，不易救 援，严重危害着工作人员的生命安全；另一方面，旦事故发生也会造成重大的 经济损失。因此在实际井下生产工作过程中，如果能有效的边开采边检测当前煤 岩的压力大小，就可以在压力超出范围时采取停止生产和变向开采等措施，从而 不至于在开采时由于开采幅度过大而导致的顶板塌陷事故发生。并且针对目前市 场矿山压力检测系统的费用昂贵、安装复杂、可靠性差以及精度低等缺点，有必 要针对传统矿山压力检测技术提出一种全新的设计思想和技术改革。 基于矿山压力的特殊背景和上述现实状况，本课题构建了种基于a r m 7 振 弦式矿山压力检测系统。此系统采用性价比高的飞利浦a r m 7 t d m i s 内核处理器 l p c 2 1 2 9 ，且处理器内嵌稳定的t i c o s i i 嵌入式操作系统作为本系统的软件核心 部分，同时采用高性能稳定性的振弦式压力传感器，根据不同型号的传感器还可以 多方位的检测巷道内不同点的压力值。由于l p c 2 1 2 9 具备接口丰富、性能稳定、 内嵌操作系统实时性好等特点，所以本系统中采用一对多的通信方式，即一个主 机模块与多个分机模块之间传输数据进行联网通信，每个分机模块可扩展到几十 个传感器，可覆盖井下大范围的区域进行压力检测，可实时显示待检测各点的压 力值，一旦检测发现压力变化异常现象就会立刻报警。对安全生产起到一个保障 作用，尤其在开采过程中出现的矿压超出范围情况，能有效的停止施工，及时撤 出工作人员和必要设备，避免井下因巷道坍塌而造成的重大损失。 1 2 国内外研究现状 矿压检测技术最早可以追溯到2 0 世纪3 0 年代左右，最早的矿压检测器件采 安徽理工大学硕士学位论文 用相对简单的机械或机电装置，当时主要是针对锚的一些相对运动变化进行检测 或者是利用煤岩中的微震信号来预测冒顶事故的发生，但是当时由于技术条件有 限，对冒顶事故的预测判断仅仅只是停留在有限的研究上。直到1 9 7 5 年，美国人 使用了超声波设备对煤岩进行了实验研究，并证实了当系统获取频率在3 6 - 4 4 k h z 之间增加的噪声率时，就可以提前1 5 分钟预测到煤矿事故，虽然只是短暂的1 5 分钟预测，但是对事故的发生也起到了一定作用，况且在当时的预测事故技术上 已经有了突出的进步。但是另一方面由于超声波的频率信号衰弱的过快，所以要 求设备需要放置在靠近顶板事故附近的区域，爿会保证信号衰减前完成检测，但 是这种装置在使用上有许多操作、安装上的困难，并且测量精度较低。随后伴随 着半导体和集成技术的不断发展，从而带动了传感器、微电子技术的大力发展， 在利用传感器和单片机结合的思想下诞生出新一代的矿压监测仪器，它具备采集 数据精度高、测量灵敏度高、抗干扰性能强、使用安装简单等的优点，在相关领 域得到了广泛的应用。 近些年来，随着政府重视以及科技发展，我国的矿压检测技术水平也逐步提 高。针对检测设备和技术研究，我国矿压检测相关技术的发展整体上可以分为三 个阶段： 第一阶段：大致为5 0 7 0 年代。刚刚建国后，在国民经济的恢复和发展要求 的条件下，新中国需要大力发展采矿工业，从根本上改变我国采矿工业的落后面 貌并且带动相关经济的发展，为了避免采矿过程中发生的巷道塌陷事故的发生， 进行了采矿压力检测和一般煤层巷道围岩应力及变形的矿压检测的研究。但是当 时技术上的限制，在这期间国内矿压检测仪器都是以机械装置为主，仪器设备都 功能较为简单，精度较低，智能化低，基本都为人工记录数据和人工处理数据。 第二阶段：基本上在8 0 年代到9 0 年代末。8 0 年代以来，随着电子技术突飞 猛进的发展以及国外技术的流入，微电子技术在相关领域得到了广泛的应用，并 且在矿压检测仪器发展中逐渐得到广泛的应用。这期间研制的矿压检测仪器种类 也较为繁多，并且开始使用传感器和单片机处理器相组合的系统来提高自身性能， 种种现象表明此阶段基本已实现采集自动化时代，很大程度上便于矿压的检测工 作，这些仪器由于采用数字传感器和智能控制技术，故而其测量精度和灵敏度都 大为提高，并得到了广泛的应用。 2 1 绪论 第三阶段：9 0 年代末至今。这阶段是矿压检测系统发展的辉煌时代，伴随着 i c 产业的不断发展，矿压检测仪器的精度和灵敏度也不断提高，这也是一个不断 提升性能的时代。本阶段利用高性能的传感器并结合高性能的处理器而研制的矿 压检测仪器具有更高的测量精度、高灵敏度以及稳定可靠性能，并逐步满足实时 监控矿压的要求。 目前，国外一些发达国家在振弦式传感器研究方面取得了一些突出的成果， 逐步向传感器体积小型化、高精度、高灵敏度以及稳定性等方面靠拢。国内在振 弦式仪器主要技术指标上与国外还有一定差距，但近几年来技术提高较快，在工 程运用较多，相信伴随着应用和技术的进步这种差距将会逐步缩短。 1 3 研究的内容 1 3 1 问题的提出 随着我国经济的逐步发展和科技水平的发展，煤炭开采技术逐渐转向高产高 效的方向发展。但是随着开采深度和产量不断加大，顶板冒落、冲击矿压、巷道 变形等事故也频繁发生，造成重大损失，严重影响了生产计划和危害着工人安全。 因此，在开采过程中如果能实时地采集矿压数据并监测矿压是非常有必要的。所 以，必须采用一种行之有效的检测系统实时地观测到待测分布区域的矿压情况， 出现异常情况及时报警，避免发生矿压事故。而采用传统的检测方法由于系统自 身软件、硬件原因和矿井下环境恶劣、干扰因素多等情况导致系统测量数据精度 低、安装复杂、实时性差、成本高等缺点。因此矿压检测必须采用一种新的技术 方法来解决传统检测设备存在的缺点，基于a r m 7 振弦式矿山压力检测系统的研 究就是解决传统检测矿压存在的不足之处。 1 3 2 系统的构成 目前，市场上存在的矿压检测设备大部分都是采用8 位的单片机加前后台系 统结合压力传感器的检测作为主流，在部分矿井下还大范围的使用，但是其系统 由于过分依赖以单片机为核心，外加复杂的传统模拟电路和数字电路技术实现传 感器的检测数据，整个系统需要的搭建硬件电路复杂，使硬件系统过于庞大，稳 定性欠缺，且软件控制复杂，程序代码多，系统负担重，相对而言稳定性较差， 所以整个系统稳定性、测量精度、可靠性都不能满足井下恶劣环境的需要，甚至 3 安徽理 大学硕士学位论文 存在井下作业安全隐患；为了克服上述传统压力检测系统的不足之处；使其在工 作环境恶劣的条件下不仅能使系统工作稳定可靠而且具有测量精度高等特性，故 本文采用目前即稳定又公认流行的p c o s i i 实时操作系统应用技术，并结合高性 能的飞利浦a r m 7 t d m i s 内核结构l p c 2 1 2 9 处理器作为本系统的控制器。同时 检测矿山压力采用振弦式矿山压力传感器，其特点在于结构简单便于安装、坚固 耐用、信号可靠便于远距离传输以及精度与分辨率高便于采集准确等特点。这样 本系统采用压力检测多任务调度管理，促使电路硬件设计控制简单，软件代码可 移植性比较好，同时检测数据精确度提高。该系统的结构框图如图1 所示： 分机i 4 f f j 0 l n 图1 系统的结构框 f i 9 1t h es y s t e ms t r u c t u r ef r a m e 基于a r m 7 振弦式矿山压力检测系统主要由一个主机模块、多个分机模块以 及多个振弦式压力传感器构成。主机模块主要由l p c 2 1 2 9 核心处理器、c a n 通信、 电源、s d 存储、l c d 显示、网口( 预留扩展功能) 、蜂鸣器驱动以及键盘模块组 成；分机模块主要由l p c 2 1 2 9 核心处理器、c a n 通信、电源、激振电路、检测电 4 ! 丝鲨 一一 一 一 路、l c d 显示、键盘以及多路选择开关构成。主机模块的功能是：读取各分机模 块采集的压力数据，同时可以显示各检测区域的压力情况以及报警和s d 存储等功 能；分机模块的功能是：控制多路传感器，采集数据、计算、补偿最终的到压力 值，并上传总线，同时支持报警、液晶显示和设置功能。系统具体执行功能如下： 首先，分机模块通过处理器建立任务，在任务中通过多路选择开关选择一个传感 器，并给传感器发送一个激励信号，用于驱动振弦振动，同时检测传感器返回的 共振频率并通过温度补偿算法，最终计算出压力值，一方面在液晶控制器上显示 压力数据，另一方面将数据通过c a n 控制器上传给主模块；其次，主机接收完毕 数据，进行处理后显示在主机的液晶屏上，并根据设定的矿压值判断报警状态； 最后，分机切换任务对下一个传感器进行控制并实现压力数据的采集，依次循环。 1 3 3 本课题的主要任务 本文论述了一种基于a r m 7 振弦式矿山压力检测系统的研究，采用 a r m 7 t d m i s 内核的l p c 2 1 2 9 控制器和振弦式压力传感器相结合，同时微处理器 内嵌p c o s i i 实时操作系统建立系统任务、分配堆栈对系统进行实时操作管理。 且采用c a n 总线通信，实现井下主机模块与多个分机模块之间的通信，实时对矿 山压力进行监控。本论文主要完成以下任务： 1 、实现采用振弦式压力传感器对压力值的采集。 2 、实时对各种矿山压力的显现进行实时检测并通过液晶显示及报警监控。 3 、主模块与多个分模块之间传输数据采用c a n 总线进行通信。 4 、主模块可显示各检测区域的压力情况并可通过s d 存储。 5 、在保证检测压力值的高精确度的前提下，综合考虑( 软件和硬件) 如何减 少检测过程中背景的干扰，提高系统运行的灵敏度和稳定性。 1 4 论文的研究内容 论文的研究内容如下： 第一章：简要介绍论文的研究背景及意义、国内外研究的现状，论文的研究 内容包括问题的提出、系统的构成和课题的主要任务，最后介绍了论文的结构安 排。 第二章：详细介绍了矿山压力