本文關鍵詞：一種低功耗礦用無線液壓傳感器電路系統(tǒng)設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：礦山壓力是關于礦山安全的一個重要參數(shù),它與瓦斯突出、突水和冒頂?shù)仁鹿视兄芮械年P系。目前,我國大部分煤礦使用的是有線礦壓監(jiān)測系統(tǒng),有線監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定可靠的通信,但也有許多不足。在惡劣的礦井作業(yè)環(huán)境中,布局、布線困難,有些區(qū)域無法實施布線,造成監(jiān)測上的盲點;綜采工作面掘進過程中,監(jiān)測設備也要隨之移動,大量的電纜給設備的移動帶來不便,降低了采掘效率;巖石冒落,極易砸斷電纜,造成監(jiān)測系統(tǒng)無法監(jiān)測到相關區(qū)域。為了解決有線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題,無線傳感網(wǎng)絡技術在在礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。本課題以無線傳感器網(wǎng)絡技術為導向,分析了礦井作業(yè)對測壓設備的功能需求,設計了一種適應礦井環(huán)境,滿足應用需求,可作為無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的低功耗無線壓力計。從低功耗的視角,對節(jié)點的硬件電路、軟件流程和系統(tǒng)時鐘進行了優(yōu)化設計研究,硬件電路以MSP430為控制核心,圍繞MSP430,設計了壓力信號采集、時鐘、按鍵、LCD顯示、EEPROM、Flash和無線模塊電路,各電路模塊配置有數(shù)字開關,為功能電路的休眠提供控制手段,系統(tǒng)軟件采用中斷調度方法,有效增加了核心電路的休眠時間,節(jié)約了能量消耗。系統(tǒng)運行過程中,CPU的功耗占系統(tǒng)功耗的很大比例,CPU的處理時間和工作時鐘頻率是決定CPU功耗的兩大因素,MSP430具有豐富且靈活的時鐘系統(tǒng),在不影響系統(tǒng)性能的前提下,通過合理的調配系統(tǒng)時鐘源,有效降低了CPU的功耗。油壓傳感器選用擴散硅傳感器,測壓范圍為0-70MPa,在實驗室環(huán)境下,對擴散硅傳感器的輸入輸出進行了測量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)擬合出擴散硅傳感器輸入輸出之間的關系曲線,文中給出了擬合曲線不確定度的形式化表達式。最后,對數(shù)字礦壓計進行了測壓實驗,測試結果表明,數(shù)字礦壓計的測壓誤差最大不超過0.1MPa,測壓功能滿足設計要求。
【關鍵詞】：礦壓監(jiān)測 傳感器 低功耗 MSP430 中斷調度 擴散硅
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD326;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 礦壓監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要研究內容12-13
• 1.4 章節(jié)安排13-15
• 第二章 系統(tǒng)整體設計15-23
• 2.1 功能需求分析15-16
• 2.2 開發(fā)平臺的選擇16-21
• 2.2.1 處理器的選擇16-18
• 2.2.2 無線通信模塊的選擇18-19
• 2.2.3 液壓傳感器的選擇19-20
• 2.2.4 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇20-21
• 2.3 礦壓計的工作原理與總體結構21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第三章 硬件電路設計23-41
• 3.1 MSP430最小系統(tǒng)及壓力信號采集電路設計23-27
• 3.1.1 MSP430最小系統(tǒng)電路23-24
• 3.1.2 壓力信號采集電路24-27
• 3.2 時鐘及顯示模塊電路設計27-30
• 3.3 存儲模塊電路設計30-38
• 3.3.1 AT24C64的簡介30-32
• 3.3.2 IIC總線簡介32-35
• 3.3.3 MX25L8005的介紹35-36
• 3.3.4 存儲模塊電路設計36-38
• 3.4 無線接口電路設計38-40
• 3.4.1 SPI通信協(xié)議簡介38-39
• 3.4.2 NRF24L01接口電路設計39-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 系統(tǒng)軟件流程設計41-55
• 4.1 MSP430的Flash存儲器映射和中斷向量表簡介41-44
• 4.1.1 Flash存儲器簡介41-42
• 4.1.2 MSP430中斷向量簡介42-44
• 4.2 主程序設計44-45
• 4.3 中斷調度設計45-49
• 4.4 通信模塊程序設計49-51
• 4.5 時鐘系統(tǒng)的低功耗管理實現(xiàn)51-53
• 4.6 本章小結53-55
• 第五章 測壓實驗與分析55-59
• 5.1 油壓傳感器的工作曲線擬合55-56
• 5.2 預測曲線的不確定度評定56-59
• 第六章 總結與展望59-61
• 6.1 工作總結59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-67
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文67-69
• 附錄A 部分程序代碼69-77
• 附錄B 傳感器節(jié)點PCB圖77

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本文編號：442441