便携式电气设备数字巡检仪的研究与设计

论文摘要

当今社会，我国社会经济持续快速增长，信息现代化和工业现代化的飞速发展，人们对铁路运输的各个方面提出了严格要求。提高运输效率、确保运输安全的铁路全装备，其发展方向也被定格在实现信息化和信息化管理这一方面。铁路设备具有分布地域广，维修实时性要求高等特点。目前，依靠管理人员主动监督管理而达到巡检巡更目的常用的方法。而这会造成对某些地方因为人为因素而缺检的问题。巡检的任务主要是针对铁路设备参数进行测量记录，并将其和安全数据进行比较，如果超过允许范围，则说明要对铁路设备进行物理修复。现在，工作人员的手工报表仍然是我国铁路巡检巡更的主要记录方式。由于手工报表存在一些无法根除的弊病，如纸张报表纸对存储环境要求较高，报表数量大需要较大的存储空间；报表纸张不可重复利用，每年报表累计的纸张费用较高；为了满足计算机统计和铁路安全监测的要求，需要将报表数据二次输入到计算机，严重影响工作效率，增大了产生导入误差的概率。针对上述几个亟待解决的问题，本文研制了一种基于单片机开发的便携式电气设备数字巡检仪，该巡检仪主要应用于铁路巡检，也可应用于饭店、金店等智能建筑的巡检巡更，以及医院的病例记录等等。不仅能够为巡检人员带来方便，而且还能相关部门节省资金，有力地提高了铁路等部门的信息化水平。本巡检仪的主要功能是通过操作者对检测数据进行记录，同时记录操作者姓名、巡检时间来实现基础数据的收集，然后将相关的信息以数据格式进行存储，省去了人工输入，避免了人为因素而带来的误差，也为巡更的管理带来了方便。本文首先基于数据传输原理，分析了便携式电气设备数字巡检仪的几大数据传输路径，主要包括非接触IC卡（射频卡）与IC卡读写模块之间的数据传输、非接触IC卡读写模块与主控制器单片机之间的数据传输、控制器与液晶模块之间的数据传输、控制器与存储器SD卡之间的数据传输；确定其主要的功能模块；并采用KeilμVersion为开发软件平台对巡检仪控制器软件进行软件开发。

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ABSTRACT

第1章绪论

1.1 课题背景及研究的意义和目的

1.1.1 背景技术

1.1.2 研究的目的

1.1.3 研究的意义

1.2 便携式电气设备巡检仪的特征及作用

1.3 本设计主要研究内容

第2章便携式电气设备巡检仪的模块介绍

2.1 核心模块C8051F340单片机

2.1.1 C8051F340单片机简介

2.1.2 C8051F340的主要特性及原理图

2.2 SD卡存储模块

2.2.1 SD卡简介

2.2.2 SD卡的通讯模式介绍

2.3 M104读写模快

2.3.1 M104A读写模块简介

2.3.2 M104A的硬件结构及特性

2.4 FM12232F液晶显示模块介绍

2.4.1 FM12232F液晶显示模块简介

2.4.2 模块主要硬件构成说明

第3章便携式电气设备巡检仪的数据传输原理

3.1 数据传输原理

3.1.1 串行数据传输原理

3.1.2 数据通信过程和通信协议简介

3.2 非接触式IC卡与其读写模块的数据传输

3.2.1 卡片操作方面描述（以MifareoneS50卡为例）

3.2.2 非接触式IC卡与读写模块的数据传输工作原理

3.2.3 数据通讯协议

3.3 读写模块与单片机之间的数据传输

3.3.1 单片机串口工作原理及方式

3.3.2 M104读写模块与单片机之间的数据传输

3.4 液晶显示模块与单片机的数据传输

3.4.1 FM12232F液晶显示模块的工作说明

3.4.2 时序图

3.4.3 巡检仪汉显系统与单片机的数据串口通信

3.5 单片机与存储器模块的数据传输

3.5.1 I2C的通信方式

3.5.2 SPI的通信方式

3.5.3 SPI模式总线协议

第4章便携式电气设备巡检仪的系统设计

4.1 概述

4.1.1 巡检巡更系统的工作原理

4.1.2 方案设计

4.2 存储和通信模块系统设计

4.2.1 SD卡存储电路原理介绍

4.2.2 SD卡部分的软件实现

4.3 读写模块的系统设计

4.3.1 M104读写卡模块与C8051F340单片机之间的硬件实现

4.3.2 异步半双工UART的软件实现

4.3.3 异步半双工的具体接收程序流程实现

4.4 液晶显示模块的系统设计

4.4.1 8051F340与FM12232F硬件连接

4.4.2 液晶部分软件初始化流程图

第5章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录1 单片机读写SD卡的程序

附录2 读写模块设计的主要源程序

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致谢

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