課題的主要研究方法和實施方案

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1、一、課題的主要研究方法和實施方案要完成本課題，主要分為兩個部分：一是減速機振動信號采集及處理部分；二是數(shù)據(jù)的無線傳輸及接收部分。重點在于數(shù)據(jù)采集處理；上位機顯示、存儲、故障預(yù)警。數(shù)據(jù)采集部分功能框圖如下：圖1.數(shù)據(jù)采集端功能框圖無線接收部分框圖如下：圖2.無線接收端框圖各模塊功能為：1.振動傳感器：把振動信號轉(zhuǎn)化為的電壓信號輸出。振動傳感器參數(shù)：瑞典KISTLER（奇士樂）振動傳感器，型號：8774A50；量程：正負50g；靈敏度：105mV/g，（最大輸出電壓應(yīng)為正負5V左右）；頻率范圍：0-44kHz。2.信號調(diào)理電路：傳感器的原始輸出信號都比較小，為了獲得足夠的分辨率

2、或靈敏度，若輸出為mV級，則進行放大；并對信號進行濾波等相關(guān)處理。3.A/D轉(zhuǎn)換器件：此部分電路負責(zé)把電壓信號轉(zhuǎn)化為單片機系統(tǒng)能夠處理的數(shù)字信號。針對本課題預(yù)定的振動傳感器，輸出電壓為正負5V的情況，選取雙極性AD7328。4.MCU微控制器模塊：將經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在微控制器的RAM存儲器中緩沖，通過RS-232串口傳到相應(yīng)的無線傳輸模塊發(fā)射。預(yù)設(shè)選取STM32控制器。5.無線收發(fā)模塊：將采集到的經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳輸出去?？紤]到港口的復(fù)雜環(huán)境，通過閱讀文獻，對幾種無線傳輸技術(shù)的分析對比，決定選用基于GPRS的無線傳輸技術(shù)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸過程：GPRS網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有GS

3、M網(wǎng)絡(luò)中增加GGSN和SGSN來實現(xiàn)的，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要使用電路交換模式下的任何網(wǎng)絡(luò)資源，從而可以自主運營。GPRS終端通過串行接口從數(shù)據(jù)采集設(shè)備中讀出用戶數(shù)據(jù)；處理后以GPRS分組數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到GSM基站BSS；分組數(shù)據(jù)經(jīng)SGSN封裝后,發(fā)送到GPRS/IP骨干網(wǎng)。具體器件連接圖如下：圖3：器件連接圖二、選取的器件1、振動傳感器：瑞典KISTLER（奇士樂）振動傳感器，型號：8774A50；量程：正負50g；靈敏度：105mV/g，（最大輸出電壓應(yīng)為正負5V左右）；頻率范圍：0-44kHz。2、AD轉(zhuǎn)換器件：雙極性AD7328，8通道

4、、12位逐次逼近型ADC，4種可選輸入范圍正負10、正負5、正負2、5,、0到10V；低功耗21mW，高速串行接口，1MSPS吞吐量，2.5V內(nèi)部基準電壓。3、MCU模塊：①STM32F103ZET6開發(fā)板；72MHz最高主頻、144引腳、512K字節(jié)閃存、尺寸8mm*55mm、工業(yè)級溫度-40---85攝氏度、3.3V供電。②STM32+SIM900A開發(fā)板；4、GPRS模塊：①西門子MC55；900，1800和1900MHz三頻段工作。支持電壓范圍：3.3-4.8V電流消耗：3.0mA（睡眠）；10.0mA（閑置）300mA(通話，最高2.0A)；100μA（掉電）②S

5、IM900A；900、1800雙頻工作，供應(yīng)電壓范圍：3.1-4.8V，低功耗：1.5mA（睡眠模式），操作溫度范圍：-40---85攝氏度，編碼格式CS-1、CS-2、CS-3、CS-4，1.0mA（睡眠），內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議。5、接收端存儲顯示：①采用與發(fā)送端對應(yīng)的GPRS模塊進行接收，以MCU進行控制，并最終顯示到PC中。通過串口調(diào)試助手進行調(diào)試。②上位機組態(tài)軟件，如組態(tài)王等，用里面的數(shù)據(jù)庫部分，編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、顯示、查詢；或者LABVIEW軟件等。三、實驗部分1、實驗測得輸出電壓信號的幅值和頻率。2、港口環(huán)境下，將所購買的硬件器件搭建完畢，進行通信傳輸試驗，終

6、端串口與pc相連，通過串口調(diào)試助手驗證數(shù)據(jù)是否正常傳輸。3、在硬件搭建完畢，軟件調(diào)試成功后。實際應(yīng)用到港口環(huán)境減速機工作中去，檢驗系統(tǒng)的工作性能，并改進不足之處。四、待解決的問題1、對于振動傳感器的輸出信號是否為標準模擬信號（電流4--20mA;電壓0--5V）？用戶手冊上寫的是否表示輸出電壓最大范圍是正負5V2、發(fā)送端電源電路設(shè)計？3、接收端電路設(shè)計、程序編寫？4、報警功能閾值的選定、故障判斷？