基于嵌入式系统的提升机行程控制装置设计

论文摘要

本文设计了基于嵌入式系统的行程控制装置,该行程控制装置可应用于任意水平的提升系统,提高了矿井提升机运行的安全性和可靠性。论文介绍了由基于ARM核嵌入式微控制器LPC2138为核心加上相应接口电路组成的提升机行程控制装置,对其行程控制思想、主要功能、硬件电路设计、软件模块等进行了分析。该行程控制装置具有精确的S形速度曲线的行程控制和保护功能,本文首先建立了S形速度曲线的模型,对曲线的各段进行了详细分析和计算,并通过一个实例说明了S形曲线的实现。在硬件电路的设计中,对所用到的片内外设,如定时/计数器、A/D转换、D/A转换、LCD和触摸屏等接口电路进行了分析。软件模块中,将实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到LPC2138中,编写了与处理器相关的代码;设计了定时/计数器、A/D转换、D/A转换、LCD和触摸屏、UART0等驱动程序。应用软件层中着重介绍了S形速度曲线的行程控制实现,讨论了行程控制中隐函数的求解及编程方法,并且对数据采集模块、输出控制模块等进行了分析设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 矿井提升机行程监控系统的研究意义
• 1.2 提升机行程监控系统的应用现状
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 全自动新型数字行程控制装置的主要功能和特点
• 2.1 系统的主要功能
• 2.2 系统的设计特点
• 2.3 提升系统的速度给定方式分析
• 2.3.1 行程控制方式
• 2.3.2 行程参数的产生
• 2.4 嵌入式系统在行程控制和保护中的应用
• 2.4.1 行程控制部分
• 2.4.2 行程监测及保护部分
• 2.5 本章小结
• 3 全自动新型数字行程控制装置的设计思想
• 3.1 冗余控制策略
• 3.2 全自动新型数字行程控制装置的行程——速度曲线分析
• 3.2.1 理想S形速度曲线的数学模型
• 3.2.2 采用S形速度曲线图的优点
• 3.3 全自动新型数字行程控制装置的行程——速度曲线实现
• 3.4 本章小结
• 4 基于LPC2138的全自动新型数字行程控制装置硬件设计
• 4.1 LPC2138微控制器
• 4.1.1 基于ARM核的微处理器介绍
• 4.1.2 LPC2138微控制器介绍
• 4.2 LCD与触摸屏
• 4.2.1 LPC2138与LCD的接口设计
• 4.2.2 LPC2138与触摸屏的接口设计
• 4.3 信号检测与定时/计数模块
• 4.3.1 旋转编码器
• 4.3.2 LPC2138的定时器/计数器
• 4.3.3 速度检测电路
• 4.3.4 方向判别电路
• 4.3.5 行程检测电路
• 4.4 A/D转换电路
• 4.4.1 A/D转换电路图
• 4.4.2 A/D模块寄存器的工作模式
• 4.4.3 A/D转换的精度和转换时钟频率的确定
• 4.5 D/A转换电路
• 4.5.1 D/A转换电路图
• 4.5.2 D/A转换器的分辨率和精度
• 4.6 UART0通信接口
• 4.6.1 UART0的结构及其工作模式
• 4.6.2 UART0和PC机的连接
• 4.7 本章小结
• 5 全自动新型数字行程控制装置的软件设计
• 5.1 μC/OS-Ⅱ的实时操作系统
• 5.2 μC/OS-Ⅱ在LPC2138上的移植
• 5.2.1 μC/OS-Ⅱ的软/硬件体系结构
• 5.2.2 μC/OS-Ⅱ移植的实现
• 5.3 设备驱动程序
• 5.3.1 A/D转换数据采集驱动
• 5.3.2 高速时的速度采集驱动程序
• 5.3.3 LCD和触摸屏驱动
• 5.3.4 D/A转换输出控制驱动
• 5.3.5 UART0串行通讯驱动
• 5.4 应用软件设计
• 5.4.1 行程控制模块
• 5.4.2 数据采集模块
• 5.4.3 输出控制模块
• 5.4.4 LCD和触摸屏模块
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 下一步打算
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果