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煤矿提升容器激光定位系统设计

作　者: 赵越
导　师: 曹茂永；公茂法
学　校: 山东科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 提升容器定位激光测距直接数字频率合成 MSP430
分类号: TD531
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
引　用: 0次
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内容摘要

提升设备是煤矿生产的大型机电设备,担负着连通地面和矿井的重要任务。提升机运行的可靠性对于煤矿生产非常重要。但是在煤矿生产中,由于提升容器位置跟踪定位的不准确而造成的事故很多。论文采用高性能的相位式激光测距技术来对提升容器进行定位,利用数字信号处理技术,解决提升容器跟踪定位的准确性和可靠性问题。论文在论述了相位式激光测距技术原理、快速傅里叶变换和采样定理及其应用的基础上,构建了提升容器激光定位系统的整体结构,设计和调试了以MSP430F449为核心的主控制电路、基于直接数字频率合成(DDS)技术的标准信号发生电路、激光的驱动和调制电路、接收回波的信号放大和解调电路、回波信号的混频和采集电路等；编制和成功调试了系统的主程序流程、测距信号的数据采集、基于FFT的相位测量程序、MSP430F449的显示和串口通信程序等；实现了测尺的标准调制信号和本振信号的产生、测尺信号的激光驱动和调制、测量信号的放大和解调,通过数据采集和基于FFT的相位检测方法得到提升容器在井筒中的位置,并在12864液晶模块上显示,测量结果可通过RS-232和RS-485传送到上位机。论文还论述了系统硬件电路板设计中应注意的问题,并对硬件调试中常遇到的问题提出了简单可行的解决方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本论文的主要工作  11-13
2 相位法激光测距原理  13-24
  2.1 激光相位法测距的原理  13-14
  2.2 多尺测量方法  14-15
  2.3 混频原理及其在系统中的应用  15-16
  2.4 基于快速傅里叶变换的相位测量方法  16-24
3 系统硬件设计  24-49
  3.1 主处理器MSP430及其外围电路设计  25-35
  3.2 标准信号发生电路设计  35-40
  3.3 激光发射电路设计  40-43
  3.4 激光接收电路设计  43-49
4 硬件电路板设计与调试  49-58
  4.1 主处理器部分电路板设计与调试  49-55
  4.2 信号发射接收部分电路调试  55-58
5 系统软件设计  58-64
  5.1 主控制器软件设计  58-61
  5.2 测距程序软件设计  61-62
  5.3 数据处理软件设计  62-64
6 论文的总结  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
攻读学位期间参与的科研项目和发表的论文  69

煤矿提升容器激光定位系统设计

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