基于SOPC技術的井下監(jiān)測系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著國家對煤礦資源的大力開發(fā)，意外事故時有發(fā)生，煤礦安全生產(chǎn)也變得尤為重要。要減少煤礦事故的發(fā)生，除了要加強管理和安全技術培訓外，最重要的是準確有效的對礦井環(huán)境進行實時監(jiān)測。本文的目的就是研究設計一個新型的能實時監(jiān)測井下的各種氣體濃度的監(jiān)測系統(tǒng)，對確保井下人員及安全生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。
　　 SOPC(可編程的片上系統(tǒng))是Altera公司提出的一種靈活高效的片上系統(tǒng)的解決方案，它將軟核處理器、存儲器、I／O口等系統(tǒng)設計需要的功能模

2、塊集成到一個FPGA器件上，構建成一個可編程的片上系統(tǒng)。本文基于它的可編程靈活性和IP功能模塊可重用性等特點，將井下實時監(jiān)測控制系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA中得以實現(xiàn)。并結合短距離無線通信技術，實現(xiàn)了對井下瓦斯、氧氣和溫度等信號的實時無線傳輸。
　　 本文根據(jù)系統(tǒng)的設計任務和通過對監(jiān)測系統(tǒng)的需求分析，確定了系統(tǒng)的總體設計方案。選用了Altera公司的Cyclone Ⅱ系列EP2C35器件，通過Quartus Ⅱ6．0進行了片上系統(tǒng)開發(fā)和設

3、計，利用Altera公司的Nios Ⅱ IDE采用C語言進行軟件編程與調(diào)試。在此基礎上，本文詳細敘述了數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)傳輸、串行通信以及液晶顯示等模塊的硬件設計和軟件設計流程。同時采用VHDL(硬件描述語言)實現(xiàn)了自定義的CAN IP核的設計，并給出了仿真結果。整個系統(tǒng)采用先進的層次化設計思想，充分利用了FPGA芯片的資源，在設計中引入了Nios Ⅱ IP核技術，實現(xiàn)了以Avalon總線為構架的一個片上控制系統(tǒng)。硬件測試表明該控制系統(tǒng)