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摘 要

在煤矿生产中，安全生产是一个非常重要的话题，资料显示我国每年有上千人死于煤矿事故，针对这种现象，各种不同的液压监测系统出现在市场上，而我们也同样设计了一套不同的监测系统，对矿井工作面的液压支架压力进行实时监测，为煤矿生产提供一个安全的作业环境，拥有很大的市场潜力。

本文主要介绍液压监测系统的压力数据采集部分，详细的介绍了压力数据采集部分的硬件及一些软件设计，以STM32F103RC为核心控制模块，应用扩散硅传感器实现井下液压支架的多点压力采集，包括传感器部分，信号调理，AD转换，及信号传输等。实现准确，快速，稳定的数据采集，为整个监测系统提供良好的信号源。通过实验，结果显示该系统能够达到设计指标并且结构简单，经济，可靠，具有推广价值。

关键词：ARM 压力监测 数据采集 AD转换

The data acquisition of Pressure monitoring system

Abstract

In the coal mine production, safety is a very important topic. our data show that there are thousands of people died in coal mining accidents every year, for this phenomenon, a variety of different hydraulic monitoring system on the market, but we also design set different monitoring systems, hydraulic support the mine face pressure for real-time monitoring, to provide a safe working environment for coal production, it has a large market potential.

This paper describes the data acquisition part of the hydraulic pressure monitoring system, a detailed description of the pressure data collection hardware and some software designed to STM32F107 as the core control module, using diffusion silicon pressure sensor multi-point hydraulic support of the acquisition, including sensors section, signal conditioning, AD conversion, and signal transmission. Accurate, rapid and stable data collection, provide a good source for the entire monitoring system. Through experiments, the results show that the system can meet the design targets and the structure is simple, economical, reliable, worth promoting.

Keywords: ARM; pressure monitoring; data acquisition; AD Conversion

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 液压监测系统简介 1

1.1.1 液压支架 1

1.1.2液压支架的压力监测 1

1.2液压监测系统的数据采集 2

1.3 毕业设计任务 4

1.4 各章节概要 4

第二章 STM32F103RC及其开发环境介绍 7

2.1 STM32F103RC介绍 7

2.2压力传感器原理 8

2.2.1压阻效应 9

2.3 STM32F103RC开发环境介绍 9

2.3.1 keil5介绍 10

2.3.2 Altium Designer Summer 09硬件开发软件 10

2.3.3串口调试助手 11

第三章 液压数据采集系统的硬件设计 12

3.1 液压数据采集系统总体结构 12

3.1.1 液压数据采集系统总体结构图 12

3.1.2 各硬件模块作用 12

3.2 各个模块硬件电路选型以及设计 13

3.2.1传感器部分 13

3.2.2信号放大电路 13

3.2.3最小系统设计 15

3.2.4外部时钟模块 18

3.2.5电源模块 20

第四章 液压数据采集系统软件设计 22

4.1 keil5软件库函数使用 22

4.2程序总体构造 22

4.3驱动程序 24

4.3.1 传感器驱动软件 24

4.3.2 AD模块程序 25

4.3.3 DS1302模块程序 29

4.4调试 30

第五章 总结 33

参考文献 35

致谢 37

附录：液压监测系统数据采集的硬件图以及软件程序 38

第一章 绪 论

1.1 液压监测系统简介

1.1.1 液压支架

采煤综合机械化是加快我国煤炭工业发展的一项重要的战略措施，大幅度提高了劳动生产率和实现了煤炭工业现代化。它不仅能够增加产量，提高效率，降低成本，而且能够减轻许多比较笨重的体力劳动，改善恶劣的工作环境和提高安全性能，是煤炭工业技术现在以及未来的发展方向。其中液压支架就是综合机械化采煤作业中的最重要的设备之一。液压支架是采矿工作面的支撑保护设备，它的主要作用是支撑采煤场地的顶板并且保护采场顶板坍塌，维护作业空间的安全^[1]。 

液压支架有很多种类，但它们的基本功能是相同的。液压支架根据结构特点—般可分为三大类，即支撑式、支撑掩护式和掩护式。

图1-1 支撑掩护式液压支架实物图

1.1.2液压支架的压力监测

采矿综合机械化的出现推进了工业设备的发展，煤矿生产中对生产设备的要求变得越高。从而液压支架的结构也越变复杂，并且井下支架液压支架数目较多，使得难以观察其内部结构，我们无法直接和直观的观察到液压支架结构是否安全；因此出现了一系列基于低功耗的单片机控制单元而设计的液压支架监测系统，能够通过多路传感器检测支架的压力，让操作人员实时了解矿井内的内部情况，能够更加容易的发现安全隐患，进一步解除隐患。

目前，在市场上已经有的液压支架监测系统在一定程度上已经满足了工业生产中的监测要求，但是它们都多多少少会存在一些缺陷，如：

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