基于ARM和CAN總線的煤矸石分選系統(tǒng)
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隨著嵌入式技術的不斷發(fā)展，高性能、低功耗、低價格的32位RISC芯片的ARM微控制器呈現(xiàn)出強勁的發(fā)展趨勢，嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線技術結合，結合二者的優(yōu)點，為傳統(tǒng)的選煤技術提供了新的改造方案。將嵌入式技術和現(xiàn)場總線技術相互融合，設計了一種新的煤塊和矸石在線識別與自動分選系統(tǒng)。
煤矸石在線識別與自動分選系統(tǒng)
煤塊和矸石在線識別與自動分選系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。根據(jù)選煤工藝要求，本系統(tǒng)主要由下面三大部分構成：
圖1 煤矸石在線自動分選系統(tǒng)框圖
（1）檢測部分：由進料斗、輸送帶、CCD攝像頭、圖像數(shù)據(jù)采集電路等組成。開采出來的原煤常含有矸石，必須將矸石從傳送帶上挑選出來。CCD攝像頭將煤與矸石圖像送圖像數(shù)據(jù)采集電路進行轉換，轉換后的信息送入ARM微控制器，通過CAN總線網(wǎng)絡傳送到PC機進行處理。
（2）識別與控制部分：由計算機、ARM微控制器和測控設備組成，它是整個系統(tǒng)的核心。根據(jù)模式識別算法計算出煤和矸石的灰分含量，ARM微控制器識別和判斷出煤矸石后，完成控制動作。如果判斷為煤，控制部分不動作，原煤自然落入煤料斗，從煤塊通道運走。如果判斷為矸石，發(fā)出控制信號，打開閥門，使矸石落入矸石通道。
（3）分揀機構：由閥門、物料斗和系統(tǒng)供電設備等組成，通過CAN總線網(wǎng)絡，完成多個通道的煤和矸石的自動分選和運輸。
芯片介紹
AT91M40800
AT91M40800是ATMEL公司基于ARM7TDMI核的16位/32位微控制器系列中具有較高性價比的一款芯片，其核心為高性能的32位RISC（Reduced Intro-duction Set Computer）體系結構，并具有16位（thumb）指令集。通過可編程的外部總線接口（EBI）直接連接到包括FLASH在內(nèi)的各種片外存儲器，8個優(yōu)先級的中斷向量控制器和片內(nèi)外圍數(shù)據(jù)控制器顯著提高了器件的實時性能。AT91M40800集成了ARM7DMIARMThumb處理器內(nèi)核，提供了8kB的片內(nèi)SRAM，8個片選線，32個可編程I/O口，軟件可編程的8位或16位的數(shù)據(jù)總線，最大可尋址空間64MB，兩個USART，每個USART有兩個專用的外圍數(shù)據(jù)控制器通道，內(nèi)置可編程的看門狗定時器，8個具有優(yōu)先級、可單獨屏蔽的向量中斷控制器，4個外部中斷控制寄存器，4個外部中斷，包括一個高優(yōu)先級、低延遲的中斷請求，3個外部時鐘輸入，3通道16位定時器/計數(shù)器。
SJA1000
由于煤倉、矸石山與分選車間各自有一定距離，需要集中管理和信息處理。而現(xiàn)場總線技術可以把單個分散的測量控制設備變成網(wǎng)絡節(jié)點，以總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自動控制任務的網(wǎng)絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。CAN通信速率最高可達1Mbps，直接傳輸距離最遠可達10km（速率5kbps以下），可掛接設備最多達110個，可以完成多通道同時分選和運輸任務。SJA1000是Philips公司生產(chǎn)的獨立型CAN總線控制器，用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡，它是Philips公司半導體PCA82C200CAN控制器（BasicCAN）的替代產(chǎn)品，增加了新的工作模式（PeliCAN模式），可以方便的和不同模式的處理器相連接，組成CAN控制網(wǎng)絡。
硬件接口電路設計
圖2是SJA1000收發(fā)器與AT91M40800芯片的接口電路原理圖。
圖2 SJA1000與AT91M40800接口電路原理圖
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