辽 宁 工 业 大 学智能仪表 课程设计（论文）题目： 液压支架安全检测仪 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2011.12.26-2012.1.6本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语学 号 学生姓名 专业班级设计题目 液压支架安全检测仪课程设计（论文）任务设计任务：液压支架是煤矿综采设备的重要组成部分。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，最 大 限 度 保 障 煤 矿 工 人 的 生 命 安 全 。 要求 设计一个监测液压支架承受压力的多路压力测量仪，具有以下功能：1、可以同时检测 4 路压力信号；2、能将最大压力信号显示在 2 位数码管上，若超过允许压力预设值，则报警；3、具有 CAN 总线接口以便远传数据；设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、数码管显示方式、压力传感器和 can 总线控制器及收发器等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在 4000 字以上。技术参数：1、压力检测范围：060Mpa，精度控制在 1.5%；2、压力预设值：45Mpa；3、 can 总线的传输距离与其波特率有关，要求传输距离达到1km。本科生课程设计（论文）院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器 摘 要由于液压支架作为保障煤矿工作面安全生产的关键设备之一，越来越多的国家对液压支架压力监测系统进行发展。通过对生产现场深入细致的研究，我们发现我国的现有的液压支架压力监测系统仍然存在实时性、连续性较差等缺点。 本论文介绍一种基于 CAN 总线通信技术，以 AT89C52 微处理器为核心的液压支架压力监测系统的设计。介绍了监测系统的整体系统方案，其中分站与主站之间通过 CAN 总线进行通信。论文对包括数码管显示模块、数据采集模块、报警模块等在内的压力监测系统的硬件模块进行了设计。根据需要实现的功能，详细介绍了液压支架压力监测系统的总体分析过程、程序结构的设计以及代码的编写。关键字： 液压支架；压力监测；单片机；CAN 总线指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字 ： 年 月 日 本科生课程设计（论文）目 录第 1 章 绪论 .11.1 概述 .11.2 液压支架压力监测系统的发展 .11.3 本课题研究目标及内容 .2第 2 章 课程设计的方案 .32.1 概述 .32.2 液压支架压力监测系统功能简介 .32.3 系统框图 .3第 3 章 硬件设计 .43.1 压力传感器的选择 .43.2 A/D 转换器的选择 .43.3 单片机的选择 .53.4 单片机与 A/D 转换器的连接 .53.5 复位电路 .63.6 时钟电路 .63.7 数码管显示电路 .73.8 报警模块 .73.9 通信模块 .8第 4 章 软件流程图 .9本科生课程设计（论文）4.1 软件主流程图 .94.2 CAN 总线通信 .94.2.1 CAN 初始化 .94.2.2 CAN 收发程序 .10第 5 章 课程设计总结 .12参考文献 .13附 录 .14本科生课程设计（论文）0第 1 章 绪论本章论述了煤矿井下液压支架压力监测系统的重要性及国内外液压支架压力监测系统的发展状况。结合我国工作面液压支架压力监测系统的现状及需求，提出了工作面液压支架压力监测系统的研究，并阐述了系统研究内容和实现目标以及研究意义。1.1 概述在我国煤炭行业中，综合化机械采煤技术已经得到了广泛的应用，大量的机械化设备应用到采煤工作中，如采煤机、刮板输送机、液压支架等。工作面液压支架的支护问题一直是围绕煤矿生产安全和提高工作效率的重要问题。液压支架是煤矿工作面生产的关键设备之一，它担负着控制管理顶板、维护正常工作空间、保护人员设备的重要任务 1。及时、准确地掌握工作面液压支架顶板的压力情况，可以及时、有效地采取安全防范措施，保障工作面人员和设备的安全。1.2 液压支架压力监测系统的发展国内对于综采工作面顶板安全监测这一方面的研究主要是山东科技大学矿压研究所( 现山东省泰安市尤洛卡自动化装备股份有限公司)。该公司最新开发的综采工作面液压支架压力监测设备为 YHY60C 型矿用本安型压力监测仪。这套用于液压支架压力数据连续记录智能化仪器，由三部分组成：（1）检测仪；（2）矿用本安型手持采集器（便携式）；（3）计算机数据处理系统。组成如上图所示，检测仪采用一体化技术，由计算机控制自动采集压力数据并记录在存储器中，每个数据采集器可采集 1-20 个检测仪的数据，数据采集器携带至井上后通过无线通讯适配器将数据自动地传送到 PC 计算机处理。检测仪需用与矿用本安型手持采集器一起使用，通过矿用本安型手持采集器对检测仪进行自动校零、报警值设置，数据采集等功能。虽然此系统可以检测液压支架立柱压力，但是还有很多缺点：（1）需要工作人员定期到工作面进行观测采集，支架的压力监测很不方便和直接，而且由于人员观测采集数据一般是定期的，因此不能及时了解当前压力和处理现有状况。（2）在地面监控室内只能查看数据采集器中存储的压力数据，不能实现连续、无间断的监测。由此可见，国内现有的压力监测系统还很不完善，急需开发出可以实时、整本科生课程设计（论文）1体监测液压支架压力的系统，从而可以对井下液压支架的受力情况进行实时、整体、连续的掌握。1.3 本课题研究目标及内容要 求 设计一个监测液压支架承受压力的多路压力测量仪，具有以下功能：1、可以同时检测 4 路压力信号；2、能将最大压力信号显示在 2 位数码管上，若超过允许压力预设值，则报警；3、具有 CAN 总线接口以便远传数据。本科生课程设计（论文）2第 2 章 课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计液压支架安全检测仪，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“智能仪表”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。2.2 液压支架压力监测系统功能简介液压支架压力监测系统主要是实现对液压支架压力的监测。由传感器采集的支架压力数据，对其进行 AD 转换，数码管显示当前监测的液压支架的压力值，能够对各个监测的量进行报警值的设置，超过了报警值范围可以进行报警。监测系统报警采用显示报警，当压力值超过报警范围报警时，系统声光报警。液压支架压力监测系统将处理后的压力数据通过 CAN 总线传输到压力监测总站。2.3 系统框图图 2.1 电路总框图系统框图如图 2.1 所示，液压支架压力监测系统是以单片机为核心的系统，本系统将其分为几个模块进行设计。整个系统主要分为以下几大模块：压力检测模块、A/D 转换模块、单片机、数码管显示模块、报警模块、通信模块等。压力检测A/D转换电路单片机报警电路数码管显示电 路CAN 总线本科生课程设计（论文）3第 3 章 硬件设计硬件是监测系统的基本结构，基本结构的正确搭建决定了是否能在硬件基础上通过软件实现需要的功能。本章针对要研究的液压支架压力监测系统要实现的功能，经过认真查阅资料和实验，对系统需要的硬件芯片进行了选取。在这一章中，论文详细阐述了各个芯片的功能及优势，并以主要的几个芯片为核心对系统进行模块化介绍。3.1 压力传感器的选择压力传感器检测支架立柱缸内的液压力，插入支柱测压孔中实时监测支架的支护状态，向系统提供控制过程的重要参数。本系统采用德国 EEP 公司的 PRA_matic Drucksensor 压力传感器，传感元件为电阻应变桥路，传感器内带温度补偿的地漂移放大电器，其主要参数如下：外壳：铜或不锈钢长度：32,5mm外径：30mm刺破压力：2000bar压力范围：0-450bar保护：IP67电源：12.8DC信号输出：0.5-4.5V-450bar电流：2mA3.2 A/D 转换器的选择本统中采用 ADC0809作为模数转换器。 ADC0809是 CMOS 单片型逐次逼近式 AD 转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA 转换器、逐次逼近。主要特性如下：（1）8路8位 AD 转换器，即分辨率8位。 （2）具有转换起停控制端。 （3）转换时间为100s（4）单个5V 电源供电 本科生课程设计（论文）4EA/VP 31XTAL218XTAL119P3.