燃煤品质监测管理系统的设计

摘要

随着经济的发展，作为主要能源的煤的消耗越来越多，因此节约煤和提高煤的利用率成为当前的一项紧迫任务。燃煤品质监测管理系统就是为了快速准确检测出煤样灰分，进而提高煤炭利用率，实现用煤企业节能减排目标所提出的一项研究课题。此系统实时监测燃煤品质，防止以次充好，用以指导车间配煤以及锅炉燃烧，及时通报各职能部门掌握煤质情况，还可扩展连接皮带秤或分炉计量系统，实现分炉标准煤耗计算及加权计算。通过对入厂或入炉煤质的综合管理与控制，有效的解决了多年来用传统方法无法解决的难题。该监测系统具有实时、快速、准确、抗干扰能力强、功耗低、稳定性好等特点，大大提高了监测效率，进而提高了经济效益。 本文首先提出了系统的整体技术方案和技术优势，详细介绍了系统的硬件搭建以及各部分电路图的设计。整个系统包括射线探测、信号处理、输入输出控制、高压控制和人机接口几个组成部分。系统各个模块都采用NXP公司生产的32位嵌入式处理器LPC2138作为CPU，并配合各种外设实现对煤质的测量。其中信号处理模块是本系统的控制核心，不仅把两种γ射线产生的脉冲信号区分开来，并且把煤灰分测量部分集成到现场。I/O模块采用微处理器驱动继电器控制数字量的输入输出，对人员在现场操作台上的按钮操作、设备机械部分的运行位置等数字量信息做出反应。高压模块通过采用反馈信号控制高压输出，提高了光电倍增管工作的稳定性。恒温控制模块利用有效手段对射线探测模块提供恒定工作环境温度。人机接口通过大尺寸液晶显示实现良好的设备维护与控制。 系统的控制软件是基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ进行设计的。首先完成了实时操作系统μC/OS-Ⅱ在LPC2138的移植，设计了设备驱动程序，编写了软件服务程序，包括：基线测量、多道分析、电压反馈控制、总线通讯、VT100终端调试、GUI界面服务，并在此基础上划分了各个系统任务以及优先级，完成了各个任务的功能实现。 最后，对整个系统进行了联合调试。实践表明燃煤品质监测管理系统在现场工作稳定，实现了对煤样的灰分精确测量，为用煤综合管理提供了有力的技术保障。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的背景及研究目的

1.2国内外的发展现状

1.2.1国内的主要产品介绍

1.2.2嵌入式系统

1.3主要研究内容及结构安排

1.3.1主要研究内容

1.3.2论文结构安排

2系统的总体设计

2.1系统设计的总体方案

2.1.1系统设计基础理论

2.1.2系统设计技术指标

2.2系统的主要组成部分

2.2.1射线探测模块

2.2.2信号处理模块TN3001的设计

2.2.3 I／O控制模块TN3002的设计

2.2.4高压控制模块TN3003的设计

2.2.5恒温控制模块TN3004的设计

2.2.6人机接口模块TN3006的设计

2.3系统的软件需求

2.3.1嵌入式软件的定义

2.3.2实时操作系统

2.3.3μC／OS-Ⅱ的特点

2.3.4软件规划

3系统的硬件设计

3.1信号处理模块的设计

3.1.1主板电源设计

3.1.2 LPC2138外围电路

3.1.3复位电路

3.1.4时钟电路

3.1.5 CPLD计数

3.2 I／O控制模块

3.2.1数字量输入DI的设计

3.2.2数字量输出DO的设计

3.2.3模拟量设计

3.3高压控制模块

3.3.1高压模块

3.3.2高压控制电路

3.4恒温控制模块

3.4.1温度采集电路

3.4.2恒温控制电路

3.5人机接口模块

3.5.1TFT液晶屏选型

3.5.2TFT液晶屏连接

3.5.3 I／O接口电路设计

4.1移植μC／OS-Ⅱ到ARM7

4.1.1μC／OS-Ⅱ的移植过程

4.1.2μC／OS-Ⅱ移植测试

4.2 LPC2138的启动代码

4.2.1 target.c

4.2.2 IRQ.s

4.2.3 Startup.s

4.3软件的任务划分及优先级设定

4.3.1任务的划分

4.3.2优先级的安排

4.4系统功能的实现

4.5.1模块驱动程序

4.5.2信号处理模块

4.5.3 I／O控制模块

4.5.4恒温控制模块

4.5.5人机接口模块

4.5.6通信程序设计

5系统调试

5.1集成开发环境ADS1.2

5.2VT100超级终端简介

5.3系统调试结果

6结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢