基于工业以太网的可燃性气体报警器的设计与研究

摘要

可燃性气体报警器是工矿企业、社会公用和环境保护等领域必备的生产安全装备。为了能够准确有效地对工业现场的可燃气体进行连续自动的多点检测，本文设计了一种基于工业以太网技术的可燃性气体报警器。 本文所设计的可燃性气体报警器能够实现现场气体远程检测，具有气体浓度显示和声光报警功能，并且提供了工业以太网接口，可以将检测到的数据通过工业以太网上传给上位机。本文的主要工作有以下几方面： 1．在硬件设计方面：完成了可燃性气体报警器的微处理器主控模块、信号采集放大模块和以太网接口模块等几个功能模块硬件电路的设计。在设计中，采用了高性能的微处理器LPC2214来作为微处理器主控模块的主控芯片；由催化燃烧式的气体传感器和精密仪表放大器AD623等构成了信号采集放大模块；以太网接口模块是由在 LPC2214的外部存储器接口扩展的以太网控制芯片RTL8019AS和其外围电路一起组成的。 2．在软件设汁方面：在LPC2214上运行的嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ和TCP/IP 协议栈uIP，构成了可燃性气体报警器应用程序的开发平台。通过对系统的功能的分析，根据任务分解的基本要求，将系统的软件设计分解为按键监控、LED显示、实时时钟、信号采集、报警控制、参数设置和网络上传的几个功能模块的设计。在为各模块开发出了相应的底层函数后，由μC/OS-Ⅱ的7个任务调用相应的底层函数来完成各模块的功能。 文章的最后提出了系统的调试测试方案，并对系统的误差进行了分析。本课题的设计方案为工业以太网现场设备的设计提供了可以借鉴的方法和应用范例。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2课题相关领域发展现状

1.2.1气体检测仪表的国内外研究现状

1.2.2工业以太网的国内外研究现状

1.3本课题研究的意义

1.4本课题内容和来源

第2章工业以太网技术及其相关协议

2.1以太网技术

2.2 TCP/IP协议

2.3工业以太网

2.4本章小结

第3章可燃性气体报警器整体设计方案

3.1系统功能分析

3.2系统硬件设计方案

3.3软件设计方案

3.4本章小结

第4章可燃性气体报警器硬件设计与实现

4.1可燃性气体报警器整体结构

4.2微处理器

4.3信号采集放大电路

4.4以太网控制器的硬件电路

4.5人机接口电路及电源电路

4.6本章小结

第5章可燃性气体报警器软件设计与实现

5.1嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ

5.2嵌入式TCP/IP协议栈uIP

5.3 RTL8019AS驱动程序的开发

5.3.1 RTL8019AS工作原理

5.3.2为uIP设计的RTL8019AS驱动程序

5.4可燃性气体报警器应用程序的设计

5.4.1可燃性气体报警器任务分析

5.4.2可燃性气体报警器任务的设计

5.5本章小结

第6章系统测试与误差分析

6.1数据采集模块的调试及试验方法

6.2以太网接口模块调试及实时性试验

6.3系统误差分析

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢