基于ARM的智能料位监控系统设计

　　1　引　言

　　在电厂中,料仓煤粉的多少直接影响生产进度和安全状况,煤粉太少不能满足生产进度的需求甚至停产;煤粉太多,占用体积大,容易造成资金积压和满仓现象。因此,一般都是存储适当的量以保证连续生产。由于生产是连续的,所以实时监控储料的多少就显得尤为重要。*

　　2　系统功能及原理

　　功能:该系统实时监控料仓中煤粉的多少,料位超过安全极限时能自动报警,并且可以将监控信息通过网络及时、方便地传输给数据监控中心,由监控中心予以分析、记录;同时也可以接收来自监控中心的操作命令。

　　原理:系统控制电机的正反转来带动重锤(执行机构之一)的上升和下降,当重锤接触到煤料表面时,通过指令控制电机停转;电机转动过程中码盘(执行机构之一)的转动引起传感器中的开关转换,从而使输出电压发生变化,形成脉冲信息(码盘转一圈输出60个脉冲);系统采集此脉冲信号并计算出物料的高度[1,2]:

　　3　硬件电路设计

　　(1)总体框架。

　　选择SAMSUNG公司的S3C44B0X作为中央处理器,它是基于2. 5V ARM7TDMI内核的16/32位RISC微处理器,主频高至66MHz,功能强大,为了降低系统成本和减少外围器件,集成以下部件: 8 KB的Cache、SRAM、LCD控制、4信道DMA、2信道UART、8信道10位ADC、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟等[3]。围绕微控理器扩展以下模块:电源、复位电路、人机接口、存储系统、报警、以太网接口等模块。图1是系统硬件原理框图。

　　(2)电源模块。

　　S3C44B0X核电压是2.5V, I/O电压是3.3V。系统采用Sipex半导体SPX1117,该电源器件为一款低功耗正向电压调节器,可调节以选择3.3V和2.5V的输出电压。如图2所示[4]。

　　(3)复位电路。

　　图3是一种常见的RC复位电路,经证明,这种复位逻辑是可靠的,图中的两个反相器7404的作用是实现按钮消抖和波形调整,适当调整R2和C5的值可调整复位时间[4]。

　　(4)人机接口。

　　在系统开始工作之前,工作人员需要输入相关初始化信息(例如,料仓的高度H、码盘的直径d等)。系统采用计算机键盘作为输入设备,它价格便宜、使用方便,占用硬件资源少,系统采用6脚的mini-DIN连接器, 6个引脚只定义4个: 1脚是数据脚,5脚是时钟脚,3脚是电源地, 4脚VCC, 2脚和6脚保留。1脚接微控制器的一个数据引脚, 5脚接一个控制器中断信号输入脚,电源由微控制器提供,不需要专门电源。另外, 1、5脚是集电极开路的,需要外接上拉电阻,阻值一般取1~10 kΩ之间即可。同时,为了实现友好的人机界面,采用LCD来显示测量信息,如物位高度和测量时间,故障时间等。由于S3C44B0X芯片已经提供了LCD控制器、驱动器及输入/输出口,因此,只要把LCD接口相关引脚与CPU相应引脚连接即可。