基于CAN总线的采煤机端头站设计

分类：开题报告    更新时间：09-03    来源：网络

 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。