礦井用巷道變形自動監(jiān)測系統(tǒng)

1、 TOC o 1-5 h z摘要3第一章前言4 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1.1項目的提出及研究意義4 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.2研究內(nèi)容及目標4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.3研究方案及技術路線5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.4作品的特點與創(chuàng)新6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.5作品應用前景7 HYPER

2、LINK l bookmark12 o Current Document 第二章數(shù)據(jù)采集分析硬件部分設計9 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1硬件的結(jié)構(gòu)組成92.2數(shù)據(jù)采集與處理電路設計9超聲波距離測量電路設計9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document DS18B20溫度采集模塊電路設計12壓力傳感器電路設計15MCU（微處理器）主控部分電路設計18電源部分電路設計19 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 2.3RS485數(shù)據(jù)傳輸電路設計21 HY

3、PERLINK l bookmark60 o Current Document RS485數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c21 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document TTL轉(zhuǎn)RS485電路設計22 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document RS485集線器22 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document RS485-USB部分電路圖23252.4GPRS模塊電路設計TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第三章數(shù)據(jù)

4、采集分析軟件的設計263.1軟件語言和平臺263.2軟件總體設計實現(xiàn)273.3串口接口283.4用戶界面29 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 第四章技術參數(shù)30 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 參考文獻31巷道變形問題日趨嚴重，特別是巷道的大變形直接影響了礦業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，并嚴重危及了人身安全。目前的巷道變形監(jiān)測技術仍采用普通方法，如收斂計測量、皮尺量測、手動激光測量等，這些監(jiān)測手段不但耗時，又需要大量資金，而且還不能從根本上解決實時連續(xù)的監(jiān)測并達到預警的目的，特別是不能實現(xiàn)自動傳輸與

5、遠距離通信的目的。本系統(tǒng)分多個站點，主要通過一系列的傳感器對數(shù)據(jù)進行采集然后送入微處理器進行數(shù)據(jù)的初步加工處理并加上標示符以表明具體站點，將這些數(shù)據(jù)通過RS485總線傳入計算機，計算機軟件部分根據(jù)每組數(shù)據(jù)的標示符進行位置識別和數(shù)據(jù)處理，然后存入數(shù)據(jù)庫。當發(fā)現(xiàn)危險情況時計算機將根據(jù)設定的程序向GPRS模塊發(fā)送AT指令，GPRS模塊接收到指令后將向設定的手機發(fā)送預警信息。監(jiān)測時只需簡單的通過軟件的可視化界面參數(shù)選取或輸入便可對數(shù)據(jù)采集、處理與電路的各功能模塊進行控制，實現(xiàn)了軟硬件的有機結(jié)合。本系統(tǒng)多站點能力強，數(shù)據(jù)傳輸距離遠，操作簡單，單個監(jiān)測站點體積小、重量輕特別適用于各類礦山巷道工程的變形監(jiān)測

6、。關鍵詞：地下礦山巷道圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析遠程多站點第早刖言1.1項目的提出及研究意義隨著國民經(jīng)濟的大力發(fā)展和礦產(chǎn)資源的不斷消耗，容易開采的礦產(chǎn)資源正在日益減少，于是人們正在向深部或地質(zhì)條件復雜的環(huán)境中尋找礦產(chǎn)資源，隨之而來的礦山巷道圍巖變形問題也日趨突出。巷道圍巖的大變形不但增加了大量維修成本和工程量，嚴重影響了礦山的開采率和生產(chǎn)進度，而且給工人人身安全帶來巨大威脅，也嚴重影響了企業(yè)和國家的形象。因此，設計一種能夠有效的實時監(jiān)測，并為管理人員和工程技術人員提供預警信息的監(jiān)控與預警系統(tǒng)，對巷道圍巖的安全狀態(tài)進行正確的評估，并調(diào)整相應的支護參數(shù)和提高巷道的穩(wěn)固性具有重要的作用。并且對于避免安全事

7、故的發(fā)生，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。1.2研究內(nèi)容及目標本作品旨在設計一種成本低廉、操作簡單、自動化程度高、可以實時監(jiān)測、分析巷道等地下工程圍巖收斂狀況的礦井用巷道形變監(jiān)測系統(tǒng)。它由傳感器部分、數(shù)據(jù)采集分析硬件裝置、多站點遠程數(shù)據(jù)傳輸部分、GPRS模塊部分、計算機軟件單元組成。傳感器部分由位移傳感器，DS18B20溫度傳感器、壓力傳感器三部分組成。數(shù)據(jù)采集分析硬件裝置由單片機、運放電路、振蕩電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源電路、通信總線轉(zhuǎn)換電路組成。多站點數(shù)據(jù)傳輸部分主要是由RS485傳輸技術實現(xiàn)。GPRS模塊的短信預警功能主要是通過計算機向GPRS模塊發(fā)送AT指令來實現(xiàn)。軟件部分通過串口與外

8、部硬件系統(tǒng)相連接，軟件部分是利用MFC來制作完成的，它的主要功能有實時顯示當前數(shù)據(jù)（包括形變速率、錨桿（錨索）受力大小、環(huán)境溫度，等）；采樣間隔時間，預警號碼等基本參數(shù)的設定；分析當前數(shù)據(jù)，評估當前巷道、硐室等穩(wěn)定狀況；分級預警；控制預警短信的發(fā)送。本項目組的主要目標是研制一種實現(xiàn)多點動態(tài)掃描，實時監(jiān)測整個巷道的形變速度達到及時發(fā)現(xiàn)危險并預警的監(jiān)測系統(tǒng)，確保礦工的生命安全。另外本系統(tǒng)米集的數(shù)據(jù)將自動存入計算機中，數(shù)據(jù)存儲米用數(shù)據(jù)庫技術，記錄內(nèi)容詳細便于查閱，可供專家、工程師等技術人員分析，可為發(fā)現(xiàn)巷道變形規(guī)律提供原始數(shù)據(jù)。1.3研究方案及技術路線本系統(tǒng)采用了RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，克服了數(shù)據(jù)從

9、地下向地上傳輸?shù)碾y題，通過GPRS技術打破了地理位置的限制（有移動運營商的信號的地方就能收到預警信息）。在微處理器中通過對數(shù)據(jù)加上標記符實現(xiàn)了巷道工程的多點動態(tài)掃描。本套系統(tǒng)可廣泛應用于多種礦山巷道圍巖及硐室圍巖的監(jiān)測。圖1為本系統(tǒng)的研究技術路線。用戶手機傳感器部分MCU（微處理器電源轉(zhuǎn)換模塊220V市電辻需系統(tǒng)數(shù)據(jù)采隼分杠璇件部光RS485轉(zhuǎn)USB計算機蔡統(tǒng)RS4S5點數(shù)據(jù)傳輸部甥圖1系統(tǒng)研究技硬件設計硬件設計包括超聲波發(fā)射接收電路設計、溫度傳感器電路設計、壓力傳感器電路設計、AC/DC、DC/DC電源轉(zhuǎn)化電路設計、MCU外部電路設計、TTL轉(zhuǎn)RS485、RS485轉(zhuǎn)RS232電路設計、GP

10、RS模塊電路設計。能達到的技術指標：長度測量范圍大于2mm小于11m,精度小于1mm；溫度測量范圍：-55C+125C，精度小于0.5C；壓力測量范圍030T甚至更大；數(shù)據(jù)傳輸距離：29.6KM。2軟件系統(tǒng)設計采用MFC可視化編程，開發(fā)出配套的軟件。該軟件功能模塊包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)識別分組、數(shù)據(jù)實時分析、基本參數(shù)設定、實時繪圖、數(shù)據(jù)存儲等。人機界面友好、操作使用方便、簡單易學。1.4作品特點與創(chuàng)新1實時連續(xù)監(jiān)控性。實現(xiàn)了巷道圍巖變形，錨桿受力情況，以及環(huán)境溫度的實時監(jiān)測及分析，根據(jù)變形速度及受力大小和溫度高低作出判斷并預警；2全面性。既考慮了巷道圍巖變形量與變形速度，又考慮了支護結(jié)構(gòu)體的受力大

11、小和環(huán)境溫度，比較全面地反映整個巷道工程的穩(wěn)定性。3數(shù)據(jù)的遠距離傳輸性。本系統(tǒng)通過運用RS485傳輸協(xié)議，大大提高了傳輸?shù)木嚯x和穩(wěn)定性，使得數(shù)據(jù)傳輸距離可以達至到9.6公里以上。4動態(tài)掃描性。礦井用巷道形變監(jiān)測系統(tǒng)所運用的RS485數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議除了傳輸距離遠以外，還有一個最大的特點就是多站點能力，為本系統(tǒng)所設計的RS485總線，可以接入128個采集站點。5遠程監(jiān)控性。通過串口將數(shù)據(jù)傳入計算機進行數(shù)據(jù)分析和顯示實時的數(shù)據(jù)，并在必要時將數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送給礦山領導和工程師，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控。1.5作品應用前景1作品的適用范圍地質(zhì)條件較復雜的軟巖大變形巷道監(jiān)測監(jiān)控；較穩(wěn)定的非金屬礦山及金屬礦山等

12、巷道工程的監(jiān)測監(jiān)控；礦區(qū)豎井工程圍巖的變形監(jiān)測監(jiān)控；地下礦山大硐室圍巖的變形監(jiān)測監(jiān)控；地下礦山采場圍巖收斂變形監(jiān)測監(jiān)控；其它地下工程，例如深埋軟巖隧道和硐室等的收斂變形監(jiān)測監(jiān)控；經(jīng)過隔爆處理加工后，本系統(tǒng)還可以用于煤礦礦山巷道圍巖的變形監(jiān)測。2作品的市場應用前景預測本項目目的在于研制一種監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)測巷道的形變速度和及時預警功能。本產(chǎn)品能及時對巷道圍巖的安全狀態(tài)進行評估，并調(diào)整相應的支護參數(shù)，為礦井生產(chǎn)節(jié)省大量維修成本和工程量，大大提高了礦山的生效率，而且保證了工人的人身安全，可為企業(yè)和社會帶來大量經(jīng)濟效益。據(jù)現(xiàn)場試驗與應用證明，對100米巷道進行該產(chǎn)品的監(jiān)測后，僅節(jié)省維修費用可

13、達50萬，而且避免了因巷道整修而引起的停產(chǎn)，其經(jīng)濟效益非常顯著。由于材料來源廣泛，實際操作簡單，軟件界面人性化，利用現(xiàn)在網(wǎng)絡基礎實現(xiàn)實時監(jiān)控與預警功能，本產(chǎn)品的造價較低，容易現(xiàn)象巷道監(jiān)測的多點化。綜上所述，本項目組開發(fā)的巷道圍巖變形自動監(jiān)控與預警系統(tǒng)具有深遠的利用價值、廣泛的市場前景。第二章數(shù)據(jù)采集分析硬件部分設計2.1硬件的結(jié)構(gòu)組成礦井用巷道形變監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分包括：傳感器模塊、電源模塊、MCU(單片機)模塊、12864液晶模塊、RS485數(shù)據(jù)傳輸模塊四部分。傳感器模塊又包括位移傳感器、壓力傳感器、DS18B20溫度傳感器，電源模塊為傳感器、單片機模塊和RS485數(shù)據(jù)傳輸模塊供電，傳感器將

14、采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化處理后傳入MCU中進行初步加工處理，在此期間將消除由于溫度而引起的距離測量誤差，并在每個采集點采集的數(shù)據(jù)前面加上特定的標示符。然后數(shù)據(jù)由微處理器傳入RS485總線，經(jīng)RS485總線傳入計算機中。每條RS485總線最多可以接入128個站點。2.2數(shù)據(jù)采集與處理電路設計2.2.1超聲波距離測量電路設計(1)超聲波發(fā)射部分1HR1S口102ms應OUTI1161KZgCON1RI雖I2超聲波發(fā)射部分電路圖超聲波發(fā)射部分采用7555芯片產(chǎn)生40KHz頻率，占空比為50%的超聲波，當7555引腳4(RST)被拉高時，便產(chǎn)生超聲波，通過超聲波發(fā)射頭發(fā)射到空氣中，該引腳通過單片機控制，

15、單片機拉高該引腳若干us后立即拉低，這樣便發(fā)出了一組40KHz的超聲波(約10個周期的波形)。相關C代碼：voidSTART_MODULE()啟動模塊uchari;TX=1;將7555引腳4拉高以產(chǎn)生40Hz超聲波for(i=100;i0;i-)/延時約250usTX=0;/40KHz超聲波周期為25us，拉低后剛好發(fā)出10個周期的波形(2)超聲波接收部分超聲波接收部分采用SONYCX20160A集成芯片對信號放大、濾波、檢波、整形、比較等，一旦接收到超聲波，輸出端(引腳7)馬上由高電平跳轉(zhuǎn)為低電平。而輸出端與單片機引腳連接，一旦單片機接收到低電平，則停止計時器，并根據(jù)超聲波在空氣中傳播速率公

16、式C=331.45+0.61申(米/秒)，其中申為環(huán)境溫度(溫度由DS18B20采集)，將當前記錄的時間轉(zhuǎn)化為超聲波由發(fā)出到接收所經(jīng)歷的路程，將該路程除以2便得出所測距離S(S=(C*T)/2)。相關C代碼：voidwidth-measure()巷道寬度測量START_MODULE();啟動超聲波測距模塊，發(fā)出一組波形TR0=1;發(fā)出波形后立即開始計時while(RX);/等待收到回波，一旦收到輸出端便會拉低TR0=0;由高到低，計時結(jié)束width_calculate();計算出距離2.2.2DS18B20溫度釆集模塊電路設計DS18B20圖4DS18B20電路圖溫度采集模塊采用DS18B20

17、數(shù)字溫度計，DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的1-WIRE，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，線路簡單，在一根通信線，可以掛很多溫度傳感器，十分方便。本作品的溫度采集模塊一方面可以實現(xiàn)對巷道環(huán)境溫度的檢測，又可以為超聲波測距提供溫度補償。DS18B20產(chǎn)品的特點：1、只要求一個端口即可以實現(xiàn)通信。2、在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號3、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫4、測量溫度范圍-55C到+125C之間5、內(nèi)部用溫度上、下限警告設置相關C代碼：voidread_temp()/讀取溫度值ucharTH,TL;溫度寄存器高8位

18、和低8位init_dsl8b20();/將DS18B20初始化wr_byte(Skip_rom);/跳過讀序號列號的操作wr_byte(Start_convert);/啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_ms(20);轉(zhuǎn)換一次需要延時一段時間init_ds18b20();/將DS18B20初始化wr_byte(Skip_rom);跳過讀序號列號的操作wr_byte(Read_temp);讀取溫度寄存器,前兩個分別是溫度的低位和高位TL=rd_byte();TH=rd_byte();if(TH&0 xf8)!=0)如果溫度為負數(shù)/Flag=l;TL=TL;取反TH=TH;取反TL=TL+1;低位力口1if(

19、TL255)TH+;如果低8位大于255，向高8位進1TN=TH*16+TL/16;TD=(TL%16)*625/1000;else如果為正數(shù)TN=TH*16+TL/16;TD=(TL%16)*625/1000;/*-將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ASCII碼并保存到結(jié)構(gòu)體中-*/wendu.shi=TN/10+0;wendu.ge=TN%10+0;wendu.xsl=TD+0;2.2.3壓力傳感器電路設計20kL-WV20虬R1vgc5VC3七Tl-0100nF_,R4600kL3J184-OP07DP62774-耳VEE0100nUvEE-5V-縣-600kLU85V45100uR1250%U1R620kL

20、44-io20kL_C1-T1.0uFR1350%U2186OP07DP切J_VEE100nF-5V600kL圖5壓力傳感器電路圖vccT121LtxJJPAZDT620kL11_C2-T1.0uFAINCi2AINOVDDAIN1AOUTAIN2VREFAIN3AGND161514JU61rJL.7JU8EXTAOAlOSCA2SCLvssSDA9P35PCF8591圖6A/D轉(zhuǎn)換電路當壓力傳感器感受到來自外部壓力時，其兩輸出端將產(chǎn)生mV級的直流電壓差，通過高精度、低噪聲運放將其信號近似線性放大到V級，再通過PCF8591A/D轉(zhuǎn)換芯片將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，利用某種算法將采集到的數(shù)字信號

21、轉(zhuǎn)換成力的度量。相關C代碼：voidadc_pcf8591()AD轉(zhuǎn)換啟動ucharidatatemp,i=0;/*啟動轉(zhuǎn)換*/iic_start();iic_sendbyte(Dev_adr_w);/寫入器件地址并聲明下一步為寫操作if(yali.iic_error=l)return;檢測響應，若無響應則出錯返回iic_sendbyte(Chl0_start);啟動通道0的AD轉(zhuǎn)換if(yali.iic_error=l)return;檢測響應，若無響應則出錯返回iic_start();iic_sendbyte(Dev_adr_r);寫入器件地址并聲明下一步為讀操作if(yali.iic_er

22、ror=l)return;檢測響應，若無響應則出錯返回/*-讀取轉(zhuǎn)換值，存入緩存器buffer-*/iic_revbyte();先空讀一個字節(jié)，因為此時讀得的字節(jié)為上一次AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)slave_ack();每讀一個字節(jié)，器件產(chǎn)生一個應答while(i4)temp=iic_revbyte();bufferi+=temp;slave_ack();slave_noack();iic_stop();/*-計算出轉(zhuǎn)換結(jié)果，并將結(jié)果保存在結(jié)構(gòu)體中-*/yali.shi=adc_lineshow0=buffer0/51+0;整數(shù)部分，buffer0最大值為255,對應5V,255/5=51yali.ge=a

23、dc_lineshowl=(buffer0%51*10)/51+0;小數(shù)第一位yali.xsl=adc_lineshow2=(buffer0%51*10)%51*10)/51+0;/小數(shù)第二位2.2.4MCU(微處理器)主控部分電路設計(1)STC89S52單片機簡介：STC89S52是一個低功耗，高性能CMOS8為單片機，片內(nèi)含8KBytesISP的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的STC89S52

24、可為多嵌入式控制應用提供高性價比的解決方案。工-tfa罐一LB一aH”圖7STC89S52主控部分電路圖主要性能:與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器8K次擦寫周期1000全靜態(tài)操作：0Hz33Hz三級加密程序存儲器個可編程I/O口線32三個16位定吋器/計數(shù)器八個中斷源，全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定時器雙數(shù)據(jù)指針掉電標示符2.2.5電源部分電路設計DC-DC是用開關電源的思想實現(xiàn)的。DC-DC有降壓和升壓兩種，在這里只說降壓，比如說你給DC-DC輸入10V，DC-DC內(nèi)部有個振蕩器和斬波模塊，例如，在一個時間段允許10V通過，另一

25、時間段內(nèi)不允許10V通過（等于0v）。而在輸出端有一個電容進行濾波，只要電容足夠大，其結(jié)果就等于將中間的那個脈沖波形進行微積分，而輸出一個5V的直流波形。這個降壓的過程相對于穩(wěn)壓模塊來說，更大限度地避免了電能在降壓模塊上面的消耗，并且內(nèi)部震蕩部分控制其占空比就能改變輸出電壓大?。ㄔ?0V范圍內(nèi)），使其輸出恒定（比如某個DC-DC規(guī)定輸入范圍是6V到16V,輸出5V,只要是在這個輸入范圍內(nèi)，輸出都是5v誤差只有零點零幾伏，而穩(wěn)壓模塊的輸出則和輸入電壓有一定的線性關系，輸入7V的輸出電壓和輸入14V的輸出電壓差得比較大）礦井用巷道形變智能監(jiān)測系統(tǒng)采用金屬外殼的DC-DC（WF12D5-10）做電源

26、，其電磁輻射小，散熱性能好，隔離輸入和輸出使其在電氣上互不連接，還具有輸出過載保護功能，負載出現(xiàn)意外短路時不會損壞電源模塊，輸出端采用100UF的膽電容去除微小的紋波和噪聲，使電路更穩(wěn)定有效的工作。電源部分電路圖如下。圖8電源部分電路圖RS485數(shù)據(jù)傳輸電路設計智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問

27、題。231RS485數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c：RS-485的電氣特性：邏輯T”以兩線間的電壓差為+(26)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(26)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。RS-485最大的通信距離約為1219M，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-

28、485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，最大的可以支持到400個節(jié)點。2.3.2TTL轉(zhuǎn)RS485電路設計RS485集線器礦井用巷道形變智能檢測系統(tǒng)采用ECS82041四口RS485集線器，ECS82041是一款專為解決復雜電磁場環(huán)境下RS485大系統(tǒng)要求而設計出的RS485總線分割集線器（HUB）。該產(chǎn)品最高傳輸速率達115.2KBPS，為了保證數(shù)據(jù)的安全可靠，此套設備接口采用光電隔離技術，防止雷擊浪涌轉(zhuǎn)換器及設備，內(nèi)置光電隔離器及600W浪涌保護電路，能夠提供2500V的隔離電壓，可以有效地防止閃電和ESD，同時可以有效地防止雷擊和共地

29、干擾，供電采用外接電源，安全可靠，非常適合礦井環(huán)境。已有的RS485總線擴展至多個高可靠性能的RS485接口應用，在RS485總線上可以同時并聯(lián)128個數(shù)據(jù)采集站點。完全可以達到我們系統(tǒng)的工業(yè)應用要求。圖10RS485連接示意圖RS485-USB部分電路65LBC184內(nèi)置高能量瞬變噪聲保護裝置，這種設計特點顯著提高了抵抗數(shù)據(jù)同步傳輸雙絞線上的瞬變噪聲的可靠性，這種可靠性超過了多數(shù)現(xiàn)有器件。采用這類電路可提供可靠的低成本的直連數(shù)據(jù)線接口，不需要任何外部元件。PL2303-USB接口轉(zhuǎn)換器，該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和全部調(diào)制解調(diào)器控制信號的UART，外加的電容使其實現(xiàn)US

30、B信號與RS232信號的轉(zhuǎn)換。PL2303通過TXD腳發(fā)送一個高J2匹匚U1A74HCWJ1BA?電平（1）給反相器74HC04，經(jīng)反向變?yōu)榈碗娖剑?）控制65LBC184發(fā)送接收使能端（RE、DE），使其接收使能端有效，接收單片機發(fā)往上位機的數(shù)據(jù)。當PL2303通過TXD腳發(fā)送一個低電平（0）時，65LBC184發(fā)送使能端DE有效，在通過DI腳將上位機數(shù)據(jù)發(fā)網(wǎng)單片機。以上模塊能自動控制接收發(fā)送數(shù)據(jù)，無需編程控制接收發(fā)送使能端，下圖為RS485-USB部分電路圖。MTCCZEBEEA13IRI_STAIBVDD(MDDSKJNIVDDDCDNRESETCTSJTSHIDN3V3圧CLDDM圧D

31、ATA凹PL2303逝FC62422puFl6V20Ej丄IKISWIs互16II-.JuJIUSBRE8K圖11RS485-USB部分電路圖2.4GPRS模塊電路設計GPRS模塊采用PTB201GPRS模塊，PTB201是一款基于譜泰通信的PTM100GPRS模塊。該模塊通過串口直接與電腦連接，電腦上位機對單片機采集的數(shù)據(jù)進行處理分析，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，即通過GPRS模塊向指定號碼發(fā)出預警信息，實現(xiàn)巷道遠程監(jiān)測與預警。I.2.feLGEr,為誘帶：1231L20址.電源輸入揺仃，S)V2QV圖12PTB201GPRS模塊實物圖PTB201GPRS基本指標：兩頻段：GSM900/DCS1800

32、；GPRS多時隙Class12；兼容標準：ETSIGSMPhase2+Class4(2WGSM900)；Class1(1WDCS1800)；標準AT指令集：GSM07.07；電源電壓：5V；最大功率通話電流：約245mAGSM900PCL=5；約205mADCS1800PCL=0；待機電流：約10mA；射頻靈敏度：-108dBmGSM900；-107dBmDCS1800。第三章數(shù)據(jù)分析采集軟件設計3.1軟件語言和平臺采用MFC編程，MFC是基于WINDOWSAPI下以C+形式封裝的類庫。依靠VC+下的專業(yè)C+SDK可以更加方便的做出應用程序的框架，并且有良好穩(wěn)定的接口可供編程者進行任意的調(diào)控。

33、其基于WINDOWS消息機制的模塊方式使得其人機界面友好、操作使用方便。程序員可以采用“即見即所得”的編程方式來開發(fā)具有精美用戶界面和功能強大的應用程序。WindowsAPI就是windows應用程序接口，是針對microsoftwindows操作系統(tǒng)家族的系統(tǒng)編程接口，這樣的系統(tǒng)包括Windows7，WindowsVista、WindowsXP等各種版本的WINDOWS系統(tǒng)。其主要目的是讓應用程序開發(fā)人員得以調(diào)用一組例程功能，而無須考慮其底層的源代碼為何、或理解其內(nèi)部工作機制的細節(jié)。例如，圖形庫中的一組API定義了繪制指針的方式，可于屏幕上顯示指針。當應用程序需要指針功能時，可引用、編譯時鏈

34、接到這組API，而運行時就會調(diào)用此API的實現(xiàn)（庫）來顯示指針。而MFC正是基于WINDOWSAPI下將諸如此類函數(shù)封裝起來了，讓用戶脫離了繁瑣復雜的程序設計過程，通過對這些串口通訊函數(shù)的調(diào)用，可以利用串口通訊處理串口另外一段返回的數(shù)據(jù)，大大提高軟件開發(fā)工作效率。本作品的軟件將mfc有關串口類靈活的運用起來，利用C/C+強大的編程能力，充分調(diào)用各種所需的API,實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與交互界面，通過VC+6.0編譯器將其編譯成WINDOWS下可執(zhí)行文件。與此同時，本系統(tǒng)將把收集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。3.2軟件總體設計實現(xiàn)圖13礦井用巷道智能監(jiān)測統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框架圖介紹的礦井用巷道智能監(jiān)測統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框架圖如圖

35、10所示，進入系統(tǒng)主界面后，點擊主菜單的選項，將相對應的串口數(shù)分別寫上，然后開啟各自的串口。系統(tǒng)主程序在WINDOWS環(huán)境下編寫，主程序包含的處理信息有A,B,C三站各自的環(huán)境溫度，錨桿壓力，收斂速率等功能模塊。各數(shù)據(jù)模塊通過串口將數(shù)據(jù)傳輸給WINDOWS操作系統(tǒng)，程序調(diào)用有關串口的API獲取串口端的數(shù)據(jù)，并將其進行處理和整理，從而顯示在屏幕對應的位置上。另一方面，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容超過限定范圍，主程序通過串口連接到主機上的GPRS,并且按照預定的程序?qū)㈩A警發(fā)送到指定用戶的號碼中。整個系統(tǒng)操作簡單，只需點擊菜單中相應的選項便可對整個數(shù)據(jù)流進行處理，并加以監(jiān)控。3.3串口接口系統(tǒng)處理信息部分安全范

36、圍的參數(shù)設置直接由軟件編程控制，數(shù)據(jù)采集由軟件觸發(fā)單片機中斷程序控制，采樣間隔設置完畢后便進行數(shù)據(jù)采集。由于功能和的輸入?yún)?shù)較多，因此軟件采用人機對話方式和模塊化設計，將處理各站的各組信息和GPRS電路部分設計成獨立模塊，由軟件程序統(tǒng)一控制、執(zhí)行。程序中將各種數(shù)據(jù)以特別的方式分別存儲并加以顯示，以免發(fā)生干擾。此軟件主要功能包括檢測串口設備、開啟/關閉串口設備、設置各模塊狀態(tài)參數(shù)、顯示并分析實時采集的數(shù)據(jù)。主框圖如圖11所示。圖14主框圖3.4用戶界面用戶首先應該調(diào)整確定的串口號，然后按下打開串口按鈕，若是需要設定GPRS的需要可以使用串口通訊按鈕，那里模擬了一個類似串口助手的小軟件，將波特率調(diào)整到9600Bps，無奇偶校驗，1