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基于嵌入式和現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)煤矸石在線識別與分選秤的設(shè)計

2020-10-26 11:13:57 

前言

伴隨著嵌入式系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展趨勢,性能卓越、功耗、低價錢的32位系統(tǒng)RISC處理芯片的ARM微處理器展現(xiàn)出強悍的發(fā)展趨向,嵌入式操作系統(tǒng)和計算機接口技術(shù)性融合,融合二者的優(yōu)勢,為傳統(tǒng)式的選煤技術(shù)出示了新的改造方案。將嵌入式系統(tǒng)和計算機接口技術(shù)性互相結(jié)合,設(shè)計方案了一種新的煤塊和煤矸石在線識別與全自動分選秤。

煤塊和煤矸石在線識別與全自動分選秤的基本原理框架圖如圖所示1所顯示。依據(jù)選煤工藝規(guī)定,本系統(tǒng)軟件關(guān)鍵由下邊三絕大多數(shù)組成:

(1)檢驗一部分:由進料倉、輸送皮帶、CCD監(jiān)控攝像頭、圖象數(shù)據(jù)收集電源電路等構(gòu)成。采掘出去的精煤常帶有煤矸石,務(wù)必將煤矸石從輸送帶上選擇出去。CCD監(jiān)控攝像頭將煤與煤矸石圖象送圖象數(shù)據(jù)收集電源電路開展變換,變換后的信息內(nèi)容送進ARM微處理器,根據(jù)CAN總線互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)絇C機開展解決。

(2)鑒別與操縱一部分:由電子計算機、ARM微處理器和測控技術(shù)機器設(shè)備構(gòu)成,它是全部系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵。依據(jù)計算機視覺優(yōu)化算法測算出煤和煤矸石的灰份成分,ARM微處理器鑒別和分辨出煤矸石磚后,進行操縱姿勢。假如分辨為煤,操縱一部分不姿勢,精煤當(dāng)然掉入煤料倉,從煤塊安全通道運出。假如分辨為煤矸石,傳出操縱數(shù)據(jù)信號,開啟閘閥,使煤矸石掉入煤矸石安全通道。

(3)快遞分揀組織:由閘閥、原材料斗和系統(tǒng)軟件配電設(shè)備等構(gòu)成,根據(jù)CAN總線互聯(lián)網(wǎng),進行好幾個安全通道的煤和煤矸石的全自動篩分和運送。

處理芯片詳細介紹

AT91M40800

AT91M40800是ATMEL企業(yè)根據(jù)ARM7TDMI核的16位/32位系統(tǒng)微處理器系列產(chǎn)品中具備較性價比高的一款處理芯片,其關(guān)鍵為性能卓越的32位系統(tǒng)RISC(ReducedIntro-ductionSetComputer)系統(tǒng)架構(gòu),并具備16位(thumb)指令系統(tǒng)。根據(jù)可編程控制器的外界系統(tǒng)總線插口(EBI)立即聯(lián)接到包含F(xiàn)LASH以內(nèi)的各種各樣片外存儲器,八個優(yōu)先的中斷向量控制板和片內(nèi)外場數(shù)據(jù)信息控制板明顯提升 了元器件的即時特性。AT91M40800集成化了ARM7DMIARMThumbCPU核心,出示了9kB的片內(nèi)SRAM,八個片選線,32個可編程控制器I/O口,手機軟件可編程控制器的8位或16位的系統(tǒng)總線,較大 可尋址方式室內(nèi)空間64MB,2個USART,每一個USART有兩個專用型的外場數(shù)據(jù)信息控制板安全通道,內(nèi)嵌可編程控制器的看門狗1計時器,八個具備優(yōu)先、可獨立屏蔽掉的空間向量終斷控制板,4個外部中斷操縱存儲器,4個外部中斷,包含一個高優(yōu)先、低延遲時間的中斷請求,3個外界數(shù)字時鐘鍵入,3安全通道16位計時器/電子計數(shù)器。

SJA1000

因為煤場、煤矸石山與篩分生產(chǎn)車間分別有一定間距,必須規(guī)范化管理和信息資源管理。而計算機接口技術(shù)性能夠把單獨分散化的精確測量控制系統(tǒng)變?yōu)楣?jié)點,以系統(tǒng)總線為橋梁,把他們組合成能夠互相溝通交流信息內(nèi)容、互相配合自動控制系統(tǒng)每日任務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)。CAN通訊速度最大達到1Mbps,立即傳送間距比較遠達到10km(速度8kbps下列),可掛接機器設(shè)備最高達110個,能夠進行多路另外篩分和運送每日任務(wù)。SJA1000是Philips企業(yè)生產(chǎn)制造的獨立型CAN總線控制板,用以轎車和一般工業(yè)生產(chǎn)自然環(huán)境中的控制板無線局域網(wǎng),它是Philips企業(yè)半導(dǎo)體材料PCA82C200CAN控制板(BasicCAN)的取代商品,提升了新的工作模式(PeliCAN方式),能夠便捷的和不一樣方式的CPU相互連接,構(gòu)成CAN操縱互聯(lián)網(wǎng)。

硬件配置通信接口設(shè)計方案

EPM7128用于進行插口間數(shù)據(jù)信號的變換與配備,EPM7128的鍵入來源于AT91M40800的片選數(shù)據(jù)信號NCS2,手機充電線D0~D7,詳細地址A0~A1,讀信號NRD,寫數(shù)據(jù)信號NWE和系統(tǒng)軟件校準數(shù)據(jù)信號RST,歷經(jīng)內(nèi)部的邏輯性綜合性解決,造成SJA1000需要的作用數(shù)據(jù)信號。依據(jù)各處理芯片電源線的規(guī)定及端口地址的分派,能夠?qū)懗蒀AN總線收發(fā)器的鍵入/輸出邏輯順序關(guān)系式以下:

CAN=NCS2·A0

CANALE=NCS2•A0•(NRD+NWE)

CANRD=NRD

CANWR=NWE

CANRST=NCS2+RST

選中SJA1000的詳細地址端口號為400000H,數(shù)據(jù)信息端口號的詳細地址為400001H和校準端口地址為400002H。因為CAN控制板SJA1000的詳細地址數(shù)據(jù)信息是多路復(fù)用的,根據(jù)ALE數(shù)據(jù)信號降低沿能夠鎖存系統(tǒng)總線上的詳細地址數(shù)據(jù)信號??墒茿T91M40800的地址總線和系統(tǒng)總線是獨立出示的,不可以立即與SJA1000的詳細地址系統(tǒng)總線相接。因此 要處理SJA1000與AT91M40800的插口難題,關(guān)鍵所在如何把瀏覽SJA1000需要的數(shù)據(jù)信號送進在其中。這兒選用的方法是分2次I/O實際操作進行,第一次往詳細地址端口號400000H送進詳細地址值做為SJA1000的模塊詳細地址。這時,片選沒有選通,數(shù)據(jù)信息鎖存有AD0~AD7系統(tǒng)總線上。第二次瀏覽數(shù)據(jù)信息端口號400001H時,SJA1000被選定,在ALE數(shù)據(jù)信號功效下將第一次的詳細地址值載入SJA1000,CPU對SJA1000開展讀/寫實際操作。校準能夠分成系統(tǒng)軟件校準和程序流程校準二種。系統(tǒng)軟件校準數(shù)據(jù)信號RST和程序流程校準數(shù)據(jù)信號在EPM7128中開展邏輯或?qū)嶋H操作,二者之一合理均可使SJA1000靠譜的校準。

為了更好地確保數(shù)據(jù)通訊的可信性,在CAN總線終端設(shè)備各聯(lián)接一個120Ω的終端設(shè)備反射面電阻器,開展系統(tǒng)總線匹配電阻。SJA1000的TX1腳位根據(jù)10k8的電阻器接地裝置,RX1腳位脈沖信號務(wù)必保持在0.9Vcc之上。不然,不可以產(chǎn)生CAN總線需要的邏輯性脈沖信號。假如通訊間距較近,自然環(huán)境影響較小,可以不選用光學(xué)防護電源電路6N137,這時候,能夠?qū)?2C251的VREF立即與RX1腳位相接,進而簡單化了電源電路。

ARM微處理器與CAN總線的數(shù)據(jù)通訊

AT91M40800根據(jù)外界系統(tǒng)總線插口(EBI)造成瀏覽片外存儲器和外界元器件的數(shù)據(jù)信號,EBI適用不一樣的瀏覽協(xié)議書,可完成對外界元器件的單周期時間瀏覽,設(shè)計方案中EBI的設(shè)定為:(1)挑選8位系統(tǒng)總線;(2)挑選規(guī)范讀協(xié)議書;(3)挑選八個周期時間的等待的時間;(4)片選線NCS2的基詳細地址為400000H。全部程序流程均選用AT91庫的C語言撰寫,它具備易讀性強、非常容易移殖、開發(fā)設(shè)計簡易、調(diào)節(jié)便捷等優(yōu)勢。恰當(dāng)?shù)膹?fù)位是程序流程一切正常運作的基本,系統(tǒng)軟件的復(fù)位主要是AT91M40800微控制器和SJA1000的復(fù)位(SJA1000工作中晶振電路16M),復(fù)位步驟如圖所示3所顯示。

結(jié)果

選用ARM微處理器的AT91M40800處理芯片和CAN總線控制板SJA1000組成的煤矸石磚在線識別與全自動分選秤,跟傳統(tǒng)式的MCU做為操縱的CAN總線互聯(lián)網(wǎng)對比,是一種新奇的CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)ARM微處理器的嵌入式操作系統(tǒng)與CAN總線的解決系統(tǒng)軟件具備優(yōu)良的實用性、可信性和協(xié)調(diào)能力,為落伍的選煤技術(shù)出示了一種新方式。

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