煤矿顶板压力信号采集控制电路的设计

论文摘要

近年来,我国煤矿开采的深度逐渐增加,并且已经成为一种发展趋势。对深部开采条件下压力分布规律的研究也将成为煤矿安全生产的前提条件。根据钱鸣高院士的“砌体梁”和宋振骐院士的“传递梁”等矿山压力理论可以预测开采过程中顶板压力的变化规律及影响范围。在深部开采过程中,由于受采场巷道围岩和采空区顶板运动的影响,使得顶板压力显现更加复杂,矿山压力显现遇到了一些新问题,必须依靠有效的检测方法和手段进行检测,获得矿山压力显现的准确数据,合理选择巷道支护方式和支护参数,为研究矿山压力分布规律及围岩检测控制技术提供有效的数据资料,用于指导煤矿的安全生产。在本设计中,主要通过对前端模拟电路的设计和主控制电路的设计,实现了对两路煤矿顶板压力信号的采集和控制的功能。前端模拟电路主要是对采集的两路压力信号的滤波、放大、A/D转换的设计,主要实现了对模拟信号的处理、数字化及数字信号的处理。主控制电路包括存储电路、液晶显示电路、USB (Universal Serial Bus)接口电路及辅助电路等,完成对数据的存储、显示以及数据的传输功能。整个控制电路又增加了一些外围接口电路,扩展了其功能,提高了系统对两路压力信号采集及控制的能力。本论文所涉及到的内容主要包括硬件电路的设计、编程软件的实现以及系统抗干扰设计与调试。硬件电路的设计,主要包括：前端模拟电路的设计、主控制电路的设计及其他的辅助电路的设计；软件编程实现主要完成了各个子程序模块的编程设计；以及对抗干扰技术的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 煤矿顶板压力信号采集控制电路的概述
• 1.2 国内外发展的状态与动态
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2 煤矿顶板压力信号采集控制电路总体方案
• 2.1 控制电路的总体结构说明
• 2.2 控制电路的系统指标及总体结构
• 2.3 控制电路器件的选择
• 2.4 本章小结
• 3 煤矿顶板压力信号采集控制电路的技术分析
• 3.1 前端模拟电路的技术分析
• 3.2 主控制电路的技术分析
• 3.3 本章小结
• 4 控制电路的硬件设计
• 4.1 前端模拟电路的设计
• 4.2 主控制电路的设计
• 4.3 本章小结
• 5 控制电路的软件实现
• 5.1 AVR单片机集成开发环境
• 5.2 系统软件程序主要功能及总体结构
• 5.3 ATmega128与外围设备间的软件实现
• 5.4 本章小结
• 6 系统中的抗干扰技术与系统调试
• 6.1 噪声干扰的形成
• 6.2 抗干扰技术
• 6.3 应用系统的调试
• 6.4 本章小结
• 7 论文总结
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 参考文献
• 附录A 硬件原理图和PCB图