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基于CAN总线的采煤机端头站设计[毕业开题报告]

资料分类毕业开题报告 责任编辑:论文小助手更新时间:09-03
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 一、课题综述及研究意义

 课题综述:近年来,全国各地发生过多起煤矿事故,给人民的生命财产造成极大危害,究其原因多是因为技术装备落后,仍然采用原始的人工作业方式,随着科学技术的发展,采煤机已经逐渐地崭露头角,慢慢的代替了人工作业,其中控制装置采煤机端头站又显得极为重要,作为控制系统,它必须具备操作简单、可靠、易懂,能防止误操作及具有可视化等特点,本文就旨在设计一个简单、可靠、易懂的采煤机端头站。

根据采煤机端头站的要求,将其控制系统分为控制部分,输入部分,输出动作部分,显示部分和电源部分五大部分。控制系统设计部分,采用STM32F103C8T6单片机作为主控制器,对输入信号的处理;在输入模块部分,仍然用STM32F103C8T6单片机作为核心,光电耦合器6N137作为抗干扰器件,通过CAN总线收发器PCA82C250进行传输;输出动作部分采用JQC-3F(T73)继电器控制,控制机械部分动作;显示部分,采用LED灯和LCD1602综合显示的方法;电源部分使用芯片7805和AMS1117进行稳压供给5V和3.3V电源。

研究意义:基于CAN总线的采煤机端头站具有可靠性高、安全性好、工作效率强、高智能化等特点,能够促进采煤工艺的不断改进和完善,提高我国煤炭资源的开采能力,同时对避免或减少井下开采中重大人员伤害的发生,保障煤炭安全、高效的开采具有重要的现实意义和战略意义。

 

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

    研究方法:首先根据课题需求确定采煤机端头站的硬件系统,包括核心系统和控制系统两部分。控制系统包括系统初始化模块、CAN总线协议模块、UART驱动模块、LCD1602液晶显示模块、LED灯指示模块,继电器动作模块以及蜂鸣器驱动模块,输入系统包括系统初始化模块、CAN总线协议模块、键盘扫描及处理模块;其次设计软件系统,通过软件进行信息的可靠传输,保证输入输出的要求一致。 

技术路线:本文的控制系统主要包括五大部分,分别是微控制器核心设计、输入部分、电源模块、输出动作模块、输出显示模块。通过查阅资料和咨询老师,确定模块化设计,是因为其可靠性和安全性比较高。微控制器选择ARM公司生产的STM32F103C8T6芯片,输入部分采取CAN总线可靠传输模块控制,电源选取芯片7809、7805、AMS1117,输出动作选用5V继电器,显示部分选用LCD1602和LED灯。将这些模块组成一个可靠地系统,实现端头站的要求,再运用Keil软件进行相关软件的编程设计,输出Hex文件下载到单片机中,研究系统的可行性及稳定性。

三、主要参考文献

[1] (西德)海因茨-孔德尔.采煤机械化手册.北京:煤炭工业出版社,1982.

[2]  孙庆超.采煤机司机.北京:煤炭工业出版社,1981..

[3]  沈建良.STM32F10X系列ARM微控制器入门与提高.北京:北京航空航天大学出版社,2013.

[4]  张鑫.单片机原理及应用(第2版).北京电子工业出版社,2012.

[5]  张石.ARM嵌入式系统教程.北京:机械工业出版社,2013.

[6]  喻金钱,喻斌.STM32F系列ARM Cortex-M3核微控制器开发与应用.北京:清华大学出版社,2011.

[7]  陈志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手.北京:电子工业出版社,2012

[8]  Wobschall,Darold.Circuit design for electric instrumentation:analog and digital devices from sensor to display。America:McGraw-Hill,c1979.

[9]  Wing,Omar. Circuit theory with computer methods。America:Hemisphere Pub,c1979.

[10] 牛跃听,周立功.CAN总线嵌入式开发:从入门到实战.北京:北京航空航天大学出版社,2012。

[11] 张培仁.CAN总线设计及分布式控制.北京:清华大学出版社,2012.

[12] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1996.

[13] 张靖.基于紫峰技术的采煤机遥控系统设计.西安,西华大学机械电子工程,2012.

[14] 胡文华,胡仁喜.Altiun Designer 13电路设计入门与提高.北京:化学工业出版社,2013.

 

二、毕业设计(论文)工作实施计划www.eeelw.cOM

(一)毕业设计(论文)的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析:

研究和比较现有的采煤机端头站系统的优点和不足,分析其存在缺陷的原因,在此基础上基于CAN总线原理设计软件,并独立完成硬件设计。

本论文主要研究了以下几个内容:

一、如何运用CAN总线原理设计软硬件控制采煤机端头站;

二、如何设计出抗干扰性强的硬件电路;

三、如何进行与上位机间的通讯;

    四、如何有效的进行输出动作及显示电路设计。

软硬件要求:

硬件:微控制器选择ARM公司生产的STM32F103C8T6芯片,输入部分采取CAN总线可靠传输模块控制,电源选取芯片7809、7805、AMS1117,输出动作选用5V继电器,显示部分选用LCD1602和LED灯,要求各个原件的参数设计要合理,组成系统的时候,原件分布要合理,防止原件之间产生干扰

软件:学院Altium Designer和Keil等单片机专用软件,以及使用C语言编写软件程序。要求原理图要精确。