基于STM32的矿用直流载波电话设计
基于STM32F030和电力载波的电气实验设备电源管理设计
基于STM32F030和电力载波的电气实验设备电源管理设计刘志斌;龙剑【摘要】以ARM Cortex-M0架构芯片STM32F030为核心,结合电力载波通讯技术、数据采集技术和RFID技术,设计了一种基于电力载波通信的电气实验设备电源管理系统.对每台电气实验设备嵌入一个电源管理单元模块,该模块实时采集其所在的设备电源参数,并接收、响应主控设备发来的命令.通过电力载波通讯将电源管理单元模块以及主控设备联系在一起,由主控设备对电源管理单元模块发出命令,电源管理单元模块进行相应响应,从而可以得到对应实验设备当前运行状态与功率情况等,还可以结合无线ID模块控制实验设备的启停.该系统可以将分散的电气实验设备进行集中控制,具有无需重新铺设通讯或控制线路、远动、智能等特点.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P17-18,45)【关键词】ARM;电力载波通讯;电源管理【作者】刘志斌;龙剑【作者单位】湖南高速铁路职业技术学院,湖南衡阳421002;湖南高速铁路职业技术学院,湖南衡阳421002【正文语种】中文【中图分类】TN915在高校实验室中，一般有利用电气方面的实验设备进行教学，或提供电气实验设备给学生进行实验操作。
在管理电气实验设备时，存在的一些现象，比如需要对每台设备的使用情况都进行记录，个别学员跨机操作等，使得当设备较多时，管理工作量大，难度增加。
对每台电气实验设备嵌入一个电源管理单元模块，由主控设备或称之为主控器发出控制命令，电源管理模块接收并响应。
完成对其所在的电气实验设备电气运行状态进行采集，控制该实验设备电源通断，响应学员刷卡请求等功能，从而可以实现对电气实验设备运行状态自动记录，学员刷卡操作。
电气实验设备嵌入了电源管理模块，达到减少电气实验实训设备管理的工作量，智能管理的目的。
使用电力载波通信，是因为该技术的最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
基于stm32单片机数控调频发射器的电路方案设计
基于stm32单片机数控调频发射器的电路方案设计基于STM32单片机的数控调频发射器电路方案设计主要包括以下几个部分：1. 核心控制器：采用STM32单片机，如STM32F103C8T6。
STM32单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和可编程性，适用于数控调频发射器的设计。
2. 调频发射器：采用Rohm公司生产的调频发射专用集成电路BH1415F。
BH1415F具有内置短路保护和频率锁定功能，能够在80.0-109.9MHz范围内任意设置发射频率。
3. 频率设定与显示：通过矩阵按键设置频道频率，LCD1602显示屏显示设置结果。
矩阵按键包括11个频率预制键，2个键用于控制频率的增减，1个键作为立体声控制键。
4. 音频信号处理：音频信号源通过音频线连接到单片机的音频输入接口，实现音频信号的输入。
5. 电源模块：为整个系统提供稳定的电源，可以采用线性稳压器或开关稳压器进行电源管理。
6. 保护功能：设计输入过压保护、欠压保护、输出短路保护和过流保护等功能，确保系统在各种异常情况下能够正常工作。
7. 封装与布局：采用模块化设计，将各个功能单元封装在一个紧凑的电路板上，减小体积和重量，方便安装与维护。
8. 软件设计：编写C语言程序，实现STM32单片机对调频发射器的控制，包括频率设置、显示、音频处理等功能。
9. 测试与调试：对电路方案进行测试和调试，确保整个系统的性能和稳定性。
通过以上电路方案设计，可以实现一个基于STM32单片机的数控调频发射器。
该发射器具有在80.0-109.9MHz范围内任意设置发射频率、预置11个频道、频率调整最小值为0.1MHz、单声道/立体声控制等功能，适用于学校无线广播、电视现场导播、无线演说等场所。
基于数字信号处理器TMS320C5409的射频IC卡智能电表的设计方案
基于数字信号处理器TMS320C5409的射频IC卡智能电表的设计方案豆豆网技术应用频道 2009年07月27日【字号：小中大】收藏本文关键字：机器人雷达智能监测仪示波表Hilbert这种电表采用美国德州仪器公司（TI公司）的TMS320C5409定点数字信号处理芯片，具有自动计数、自动供电断电、自动保存数据、自动报警、使用寿命长,实现电费的预付和分时段计费等特点,从而提高了电网效能，实现了用户的合理付费。
1.引言目前，供电部门电费的征收仍然采用人工上门抄表收费的传统方式，已不能适应现代生活。
原来的感应式电能表具有准确度低、适用频率范围窄、功能单一等缺点。
因此新型电能表的研制也日益成为电力行业的迫切需求。
我们研制了预付费的射频IC卡智能电表。
这种电表采用美国德州仪器公司（TI公司）的TMS320C5409定点数字信号处理芯片，具有自动计数、自动供电断电、自动保存数据、自动报警、使用寿命长,实现电费的预付和分时段计费等特点,从而提高了电网效能，实现了用户的合理付费。
2.系统硬件设计图1是系统的硬件原理框图，主要包括TMS320C5409定点数字信号处理芯片、射频IC 卡读写电路、电脉冲检测电路、内存扩展模块、LCD显示模块、电源电路等。
2.1 TMS320C5409定点数字信号处理器电表需要对输入的电能信号进行实时采样处理，并且由于解码算法有较高的复杂性，就要求CPU应该具有高速的数字信号处理能力。
根据这样的要求，采用了TI公司的TMS320C5409定点数字信号处理芯片。
该芯片采用先进的超级哈佛结构，多组总线结构实现并行处理机制，有独立的累加器、乘法器和比例移位器实现复杂的算术运算，它还具有高效的片上外设，有一个可以用来与同一个系统中的其他芯片进行直接连接的高效全双工的MCBSP；一个可以实现处理器之间通信的增强型的8位的HPI(主机接口);一个硬件16位定时器；6个独立的可编程DMA(直接存储器访问)通道，可以在不影响CPU运算的情况下，在内部存储器、片上外设、外部存储器之间传递数据。
基于STM32的交直流电表设计
基于STM32的交直流电表设计作者：唐玉祥吴刚张建新来源：《科学家》2017年第11期摘要文章介绍一种基于STM32的交直流电表的设计方案。
在设计中采用了以STM32为开发平台，实现了多路AD采样，并结合了ADE7755的特点，实时采集ADE7755发送出来的脉冲，将其不断叠加，从而实现了对交流的电量采集。
还通过STM32的ADC进行直流的电压和电流采集，将直流电的功率对时间积分得到直流电量。
关键词 STM32；AD采样；ADE7755；电量；ADC中图分类号 TM93 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0124-01随着社会的发展，电量的采集无论从民用用电还是从工业用电来看，都越来越重要。
如今市场上急需一款AC、DC能够同时测量、低功耗、便于安装、测量精准、小巧的电量表。
在单片机领域发展的也越来越迅速，STM32是一款性价比相当高的一款单片机，它是基于ARM32位的Cortex-M3架构，工作频率高达72MHz，内置高速储存器，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设，并且拥有2个12位的数模转换器，3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含便准的和先进的通信接口，多达2个I^2C接口和SPI接口，3个USART接口1个USB接口和1个CAN接口，充分满足此次项目的要求，并且拥有3个模式可以选择，保证了低功耗的特点。
1 系统总体结构本结构以STM32为主要MCU通过采集ADE7755发送过来的脉冲信号，来对交流的电量进行采集，并且显示在LCD显示屏上，我们还调通了其他两路ADC可以进行对直流的电压和电流的采集，并通过积分的算法将其得到负载消耗电量的多少。
当程序跑飞，我们还有按键复位功能或者说当我们电表员想要重置电量的时候就可以按复位按键来对其清零的设置。
其数据可以自动的保存在单片机的本身ROM里面。
2 ADE7755脉冲发送ADE7755是一种高准确度电能测量集成电路，其技术指标超过IEC1036规定的准确度要求。
基于STM32与无线通信技术的煤矿瓦斯预警平台设计
基于STM32与无线通信技术的煤矿瓦斯预警平台设计摘要：煤矿安全一直是一个备受关注的问题，为了有效预防和应对潜在的瓦斯危险，本文提出了基于STM32与无线通信技术的煤矿瓦斯预警平台设计。
在引言部分，我们介绍了煤矿环境中的危险性以及现有的安全措施存在的局限性。
随后，我们提出了煤矿瓦斯预警平台的需求和重要性，强调了其对矿工安全的积极影响。
然后，简要概述了本文的研究目标和结构，包括STM32微控制器的应用、无线通信模块的选择与配置以及数据采集与处理方法等。
关键词：STM32微控制器；无线通信技术；数据采集与处理；煤矿瓦斯预警平台；安全性1、STM32微控制器介绍STM32微控制器系列是由STMicroelectronics开发的一系列32位嵌入式微控制器，广泛用于各种应用领域，包括工业控制、汽车电子、医疗设备以及煤矿安全系统等。
STM32微控制器以其高性能、低功耗、丰富的外设和灵活的架构而闻名。
它们采用了ARMCortex-M系列处理器内核，提供了出色的计算性能和能效。
此外，STM32系列还包括多个型号和封装选项，以满足不同应用的需求。
STM32微控制器的外设包括通用输入/输出引脚、定时器、通信接口（如UART、SPI、I2C）、模拟至数模转换器（ADC/DAC）、PWM控制器等。
这些外设的丰富性使得STM32微控制器适用于各种煤矿瓦斯预警平台设计中所需的功能。
其低功耗特性对于长时间运行的应用尤为重要，因为在煤矿环境中，能效和可靠性至关重要。
STM32微控制器作为嵌入式系统的核心，为煤矿瓦斯预警平台的设计提供了强大的计算能力和丰富的外设资源。
其可靠性和低功耗特性使其成为煤矿安全领域的理想选择，有助于实现高效的数据采集和预警系统设计。
2、无线通信技术在煤矿安全中的应用2.1环境监测与数据传输在煤矿中，瓦斯浓度和其他环境参数的监测至关重要，以确保矿工的安全。
无线传感器网络可以布置在煤矿内，实时监测瓦斯浓度、温度、湿度等参数，并通过无线通信技术将数据传输到中央监控站。
基于STM32的国欧标直流充电通信转换设备研究与开发
Dianqi Gongcheng yu Zidonghua♦电气工程与自动化基于STM32的国欧标直流充电通信转换设备研究与开发丁亚洲（上海蔚来汽车有限公司,上海201800）摘要:当前全球电动汽车市场份额迅猛增长，各国的电动汽车直流充电协议却不尽相同,这就使得电动汽车在不同协议标准的国家无法进行充电使用。
目前国际上直流充电是以PLC通信和CAN通信为主导，现根据该需求，设计出一种基于STM32的国欧标直流充电通信转换设备,该设备一端以PLC通信与欧标直流充电桩通信,另一端以CAN通信与国标电动汽车通信,以STM32F105为控制核心进行数据交互转换，通信协议转换的目的。
关键词:CAN通信；PLC通信；STM32F101欧标充电桩；国标电动汽车0引C基于STM32主控芯片设计开发产品将是未来发展的一大趋势，尤其是在低成本的项目其应用尤为。
现欧标直流充电PLC通信芯片以高通芯片QCA7005/7000 为主导；主控以为主，此,其的，。
STM32主控,充,低，和，容做得也非常好。
本文将以STM32为主控芯片设计开发一款国欧标直流充电通信转换设备，使得国标电动汽车以在欧标充电桩上进行直流充电。
1国欧标直流充电通信转换设备的总体结构国欧标直流充电通信转换设备结构示意图如图1所示,本设备电PLC数据通信A/D转换、出成。
&通A/D转换对PLC传线电压进行监控,对于不同的电压值按照DIN70121标准内要求进行处理。
本系统采用的PLC控制芯片为QCA7000，它可将PLC 信号直转换成以与相连的数字信号,PLC控制与采用SPI 方式进行连。
另外，国欧标直流充电通信转换设备还具有串口通信和出的功能。
串口通信主要是为了实现在设备调试程中以及正通信期间数据的输出，以便于在PC上进行监控。
出主要是为了输出电平信号，以激活国标电动汽车BMS进行CAN通信。
2硬件电路的整体设计基于STM32的国欧标直流充电通信转换设备的硬件系统主要由如下几成:PLC信号入端块•、QCA7000PLC通信模块部分、单片机控制器部分、CAN通信部分等。
基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统设计
基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统设计电力载波通信是电力系统中常用的一种通信方式，它利用电力线路传输数据，具有传输距离远、接口丰富、成本低廉等优势。
然而，由于各种原因，电力载波通信系统中会出现各种异常信号，如干扰、噪声等，影响数据的稳定传输。
为了及时发现和解决这些问题，本文设计了一种基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统。
一、系统概述本系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括单片机、FPGA、电力载波通信模块等；软件部分包括异常信号监测算法和数据处理算法。
二、系统原理本系统通过电力载波通信模块接收电力线路中的信号，然后经过滤波、解调等处理，将信号传输给FPGA。
FPGA通过异常信号监测算法对信号进行实时分析和判断，若发现异常信号，则通过单片机进行处理，并将处理结果传送给上位机进行显示和记录。
三、系统设计1. 硬件设计本系统选择STM32系列单片机作为控制核心，采用FPGA作为信号处理器，选择适当的电力载波通信模块。
硬件电路包括电力载波通信模块、信号处理模块、显示模块等，这些模块通过合理布局和连接，构成完整的电力载波通信异常信号监测系统。
2. 软件设计异常信号监测算法是本系统的核心部分，它通过对收集到的数据进行实时分析，判断是否存在异常信号。
具体算法包括滤波算法、解调算法、异常信号检测算法等。
这些算法的实现需要在FPGA上进行编程，并与单片机进行通信。
四、系统性能测试为了验证本系统的性能，我们进行了多组实验。
实验结果表明，本系统能够准确识别各种异常信号，并及时告警。
系统在异常信号监测的准确性和实时性方面表现出色，能够满足实际应用需求。
五、系统应用前景基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统具有广泛的应用前景。
它可以应用于电力系统、铁路系统、石油化工等领域中，提高系统的稳定性和安全性，减少故障发生的概率，对于维护正常运行具有重要意义。
六、结论本文设计了一种基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统。
219506072_基于STM32_的电流信号采集设计
第10期2023年5月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.10May,2023作者简介:王海圳(2000 ),男,江苏徐州人,专科;研究方向:嵌入式系统㊂基于STM32的电流信号采集设计王海圳,鲍婷婷,常旭阳,刘孝赵(苏州经贸职业技术学院机电技术学院,江苏苏州215000)摘要:随着现代电子技术的不断发展,智能电子产品应用广泛,因此对电路的电流监测必不可少㊂文章设计了电流信号处理模块㊁ADS1118电压采集模块㊁STM32F103ZET6主控模块㊁NT35510和GT1151电容触摸屏显示模块㊂各个模块之间耦合性低,模块集成度高,使用简单,拓展性强㊂采样电流在触摸屏上进行显示,触摸屏可以对电流参数进行调整,数据调整简单易操作㊂本设计已应用在部分产品,通过应用和测试,效果良好,同时为后续研究提供参考㊂关键词:智能;电流;采集;测试中图分类号:TP311㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀随着时代的不断发展,智能电子产品的应用越来越广泛㊂为了在使用过程中对智能电子产品进行实时监控,也为今后的故障排除更加方便,对电路的电流监测必不可少㊂从电器角度而言,电流检测装置分为接触式和非接触式两种㊂接触式测量一般在电路中接入采样电阻,通过电阻两端的电势差来反推电流大小㊂而非接触式电流采集一般通过检测电流周围产生的磁场,采用电流互感器㊁霍尔传感器㊁罗氏线圈㊁光纤电流传感器等来实现㊂1㊀硬件电路设计㊀㊀整个系统由电流信号处理模块㊁ADS1118电压采集模块㊁STM32F103ZET6主控㊁NT35510和GT1151电容触摸屏显示模块组成㊂各个模块之间耦合性低,模块集成度高,使用简单,拓展性强㊂依据 法拉第电磁感应定律 和 安培环路定律 可知:当被测电流沿轴线通过电流互感器线圈中心时,会在环形绕组所环绕的体积内产生相应大小的磁场㊂磁场强度H 可由安培环路定律求得:ɥH ㊃dl =I (t )由此可知,线圈的感应电压与磁场强度的变化率成正比,即:e (t )=di /dt所以求得e (t )的积分即可获得电流I ㊂为了测量较大的电流信号,同时也为了便于后续的数据采集及处理,使用线圈绕组作为电流互感器[1],其原边为单匝线圈,副边为多匝线圈,可以将一侧母线上的电流信号减小到另一侧㊂对于输出电压V out 可以由如下公式求得:V out =M di /dt通过积分器将线圈输出的电压积分即可得到一个交流电压信号,这个交流电压信号可以准确地显示被测电流的波形㊂积分器电路如图1所示㊂图1㊀积分器电路串联式峰值检波器无隔直特性,并联式峰值检波器由于有电容的存在,拥有隔直能力,因此应用更为广泛㊂当交流电压u (t )的正半周波形施向二极管时,u (t )对电容C 充电,当u (t )波形过峰值后,此时电容两端的电压大于u (t ),二极管截止,电容C 会慢速放电,而后当u (t )第二个半周施向二极管时,u (t )高于C 两端的电压,u (t )向电容C 充电,如此反复,最后C 上的电压平均值会接近u (t )的峰值[2]㊂需要注意的是,峰值检波电路中的RL 和C 值对应不同频率的测量电压,但要使检波器的充电时间远大于放电时间,放电时间也要远远大于输入信号的最大周期,RL 也要远远大于被测回路的内阻㊂电路最终输出电压Vo 与被测电流i 在一定的范围内近似线性化,由于AD 采集量程问题,如需扩大量程,可以考虑缩减电压输出比例,以扩大量程,缺陷在于由于ADC 采集精度固定,会同步降低最终电流值的精度㊂而且在靠近量程极限时容易出线饱和或者进入非线性区域,这时就需要调节电路参数以适应不同量程电路㊂在实际应用中,测量较低电流时,二极管的压降造成的实际影响不能忽略,因此,文章最终设计增加了复位开关对电容进行放电,消除了二极管压降所造成的影响㊂整体设计电路如图2所示㊂图2㊀整体电路设计㊀㊀不同电路由于工艺的问题,无法做到完全一致,在理论计算完成后,需进行校准和定标,如误差过大,需对电路参数进行调整㊂2 软件设计㊀㊀软件代码由C 语言编写,使用ADS1118来进行电压数据采集,通过屏幕触摸实现按键切换,实现各界面图的编程㊂ADS1118是来自TI 的16bit 精度ADC,同时片内集成温度传感器,可允许差分输入或单端输入㊂自带1MHz 的晶振以及内部参考电压源,因此外部电路较为简单,同时功能十分强大,转换速度8~860SPS可调,在较低转换速度时,采样精度有所提升㊂同时片内集成可编程增益放大器,量程ʃ0.256V ~ʃ6.144V 可调节[3],可根据所测电流幅值进行自由选择,当程序检测到电压数据处于较小量程时,可自动切换至较小的量程以增加测量精度㊂ADS1118支持单次转换模式和循环读取模式,在本设计中采取循环读取模式以增加读取速度,简化读取流程㊂ADS1118内部仅有两个寄存器,采用SPI 接口进行读写,将其数据接口接到STM32片上外设SPI2上,以使用STM32硬件SPI 降低内核占用㊂显示屏由STM32片上外设FSMC 驱动,将屏幕数据在初始化阶段或跳转时写入内存后,后续测量时仅需修改测量数据即可,屏幕数据由FSMC 进行写入,避免了整页写入占有内核大量算力,提高了测量效率㊂GT1151Q 触摸芯片则由软件模拟IIC 时序进行通信㊂GT1151Q 仅需4个引脚与主控相连,分别是INT,/RST,IIC_SCL 和IIC_SDA㊂其中INT 为中断引脚,用于检测坐标变化,/RST 为复位引脚,IIC_SCL 和IIC_SDA 为IIC 接口的时钟线和数据线㊂由于STM32所有IO 口均支持中断,而且IIC 时序由软件模拟得到,因此GT1151Q 可以连接在STM32任意空闲引脚上[4]㊂频率测量由STM32定时器输入捕获来完成,输入的正弦信号经由硬件电路变换成方波输入主控,主控通过输入捕获可测量除两次上升沿之间的时间差T ,而周期的倒数即为频率㊂参数设定可设置电流上限值,参数超过设定参数时蜂鸣器长鸣报警,同时软件控制电磁继电器切断信号输入以确保电路不会被烧坏㊂若想重新测试,重启即可㊂3㊀数据采集测试结果㊀㊀用信号发生器给出信号,串联电阻已经测量得出采样电阻,然后接入电流信号检测仪进行测试㊂实际测试结果如表1所示㊂表1㊀实际测试结果波形实际峰值/mA测试峰值/mA实际有效值/mA测试有效值/mA实际频率/Hz测试频率/Hz 正弦波14.1414.2010.009.735050正弦波70.7169.1150.0049.99200200方波 5.00 4.83 2.50 2.42165165方波45.0045.1722.5022.591000999三角波40.0040.3120.0020.16700700㊀㊀经实际测试,被测正弦电流频率范围为50Hz~ 2kHz,被测电流在1~10mA时,电流测量精度优于5%,被测电流在10~50mA范围时,电流测量精度优于1%,频率测量精度优于1%㊂经过多次反复测量,采集数据符合设计要求㊂若对精度或速度有额外的要求,可修改ADS1118的采样速率或可编程增益放大器以达到要求㊂4㊀结语㊀㊀本设计主要完成了基于STM32的触摸屏电流信号采集设计,在相关理论的参考依据下,实现了对电流信号的频率和幅值进行测量,并且在屏幕上进行显示,显示部分由STM32片上外设FSMC进行驱动,节省了内核生成时序时的等待时间,极大地加快了程序运行速度㊂但是本设计依旧有许多不足之处,例如测量范围依旧局限于50mA以下,更高电流会影响线性化结果,造成测量误差过大;不同线圈之间差异无法通过硬件调节来消除,只能通过软件重新校准和定标;频率的采集可经由STM32高级定时器的PWM输入捕获功能来测算等㊂参考文献[1]赵兰,赵美琪,王从清.STM32在温度控制系统应用与设计[J].信息与电脑(理论版),2015(12): 76-78.[2]何明炜.MAX471/472电流检测放大器IC[J].实用电子文摘,1995(9):55-57.[3]徐洋,马跃.STM32F103系列微控制器在应用编程技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2013 (8):35,37,40.[4]江杰,宋宏龙.基于GSM短信的烟雾传感报警系统[J].测控技术,2014(1):1-3.(编辑㊀王雪芬)Design of touch screen current signal acquisition based on STM32Wang Haizhen Bao Tingting Chang Xuyang Liu XiaozhaoCollege of Mechanical and Electrical Technology Suzhou Institute ofEconomics and Technology Suzhou215000 ChinaAbstract With the continuous development of modern electronic technology intelligent electronic products are widely used so the current monitoring of circuits is indispensable.In this paper the current signal processing module the ADS1118voltage acquisition module the STM32F103ZET6main control module and the NT35510and GT1151 capacitive touch screen display modules are designed.The coupling between each module is low the module is highly integrated simple to use and highly expandable.Finally the sampled current is displayed on the touch screen which can adjust the current parameters and the data adjustment is simple and easy to operate.This design is applied in some products through application and testing the effect is good and at the same time provides reference for subsequent research.Key words。
219506065_基于STM32_的电驱动挖掘机无线传输控制系统
第10期2023年5月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.10May,2023作者简介:李凯强(1990 ),男,山东济宁人,工程师,硕士;研究方向:工程机械控制系统设计㊂基于STM32的电驱动挖掘机无线传输控制系统李凯强,史雨雨,于志华(卡特彼勒技术研发(中国)有限公司青岛分公司,山东青岛266000)摘要:实现远程化自主作业是智能化电驱动挖掘机的基本要求㊂将无线传输技术㊁人机交互技术以及电驱动挖掘机进行结合,是目前电驱动挖掘机发展的一个主要研究方向㊂文章使用STM32作为系统的主控芯片,对电驱动挖掘机的所有数据进行实时获取,同时挖掘机采集数据以及控制数据可以实现无线双向传输,成功实现各项功能,满足各项基本要求,具有广泛的应用前景㊂关键词:电驱动挖掘机;STM32;无线传输中图分类号:TP2㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀挖掘机在工程建设㊁矿区开采㊁抢险救灾等领域发挥着举足轻重的作用㊂在销量方面,连续6年正增长,仅仅是从2016年到2020年4年间挖掘机的销量就已经增加了十几万台[1]㊂电驱动挖掘机的智能化程度比较高,所以对于远程化控制㊁自主作业的操作可以轻易做到㊂由于其优异的特性,目前电驱动挖掘机在矿山㊁工地㊁抗震救灾等十分危险的工作环境作业受到了青睐㊂同时,电驱动挖掘机完全摒弃了传统的化石能源,由电力驱动,能源利用率高,实现零排放,具有低噪音㊁节能环保等优点,完全符合机械智能绿色发展的要求㊂随着中国制造2025年道路建设规划的实施和 一带一路 建设的规划[2],碳中和政策的逐渐落实[3-4],电驱动挖掘机将拥有更加广阔的应用场景㊂1㊀系统总体方案设计1.1㊀系统需求分析㊀㊀挖掘作业现场通常环境恶劣且危险,操作人员作业时,常感受到强烈的震动以及刺耳的噪声,恶劣危险的环境将大大提高操作人员现场作业时的劳动强度㊂将远程遥控技术㊁人机交互技术与电驱动挖掘机相结合,是一种行之有效的解决方案,可有效降低操作人员的劳动强度以及保证其人身安全[5]㊂1.2㊀系统总体结构设计㊀㊀该无线远程控制系统主要由作业控制系统和电源模块控制系统两部分组成㊂中央控制器都采用STM32控制芯片,通过扩展功能电路实现所需的控制需求㊂为了满足电驱动挖掘机远控作业数据收发的实时性,无线通信部分就必须支持全双工模式,所以采用了ZigBee 无线信号模块,以实现作业和电源控制模块之间的工作参数和控制指令的双向稳定传输㊂整个系统的设计方案如图1所示㊂图1㊀系统总体方案2㊀系统的硬件设计㊀㊀本次设计的主控制器采用的是STM32F103ZET6单片机㊂2.1㊀模拟量输入电路㊀㊀远程作业操作装置使用德国S +B 品牌的霍尔型主令手柄㊂为了实现主令手柄的高精度调速信号读取,在ADS1256芯片基础上设计了24位的高精度数模转换电路㊂数模转换模块和稳定电压电路的设计如图2所示,可以实现主令手柄信号的采集㊂2.2㊀模拟量输出电路㊀㊀本地作业系统驱动变频器的调速方式有两种:多段速调速和无级调速㊂多段速调速方式每段速度之间有较大的差距,十分影响电驱动挖掘机作业的效率,所以一般情况下都是采用无级调速的方式㊂本地控制器接收到远程发送来的调速信号后需要将其转换成模拟信号来对变频器进行调速,所以在AD5676芯片基础上设计了16位高精度模数转换电路,通过AD8532放大器将输出电压转换成标准模拟量电压,在电压两端接入电阻,从而实现4~20mA 电流信号的输出㊂模数转换模块的设计如图3所示㊂2.3㊀RS232串口电路㊀㊀视频监控电脑主机通信接口形式为DB -9九针形式,其通信协议为RS232协议,但是STM32主机输图2㊀主令手柄调速信号采集电路图3㊀变频器调速信号电路出形式为小于1.2V 是低电平,大于10.8V 是高电平,而RS232接口中-3~-15V 是高电平,+3~+15V 是低电平,两者电平判断标准不一致,无法直接通信,所以需要设计一个逻辑转换回路㊂在本系统中选用了Prolific 公司的PL2303接口转换芯片㊂PL2303可以将ZigBee 模块发送过来的USB 接口数据转换成RS232通信格式再传给监控电脑㊂监控电脑通过VGA 接口在屏幕显现出作业车辆前端的实时监控画面㊂在设计上利用0.1μF 的电容对芯片3.3V 的电源进行滤波处理,TXD 和RXD 分别是串行数据的输出和输入接口,DP 和DM 是USB 信号的输入和输出㊂通信接口转换模块的设计如图4所示㊂2.4㊀Modbus 通信电路㊀㊀驱动变频器的电压㊁电流等运行参数通过RS485接口发送给作业系统本地控制器上,在本系统设计中图4㊀RS232串口电路选用了Prolific 公司的SP3485接口转换芯片㊂DE 和RE 引脚是信号发送和接收的使能端口,SP3485只能实现半双工模式的通信,所以需要通过时钟信号来触发使能信号以控制数据的轮流收和发㊂在A 引脚上接一个上拉电阻,将电路电压提高到3.3V,同时在B 引脚上也连接一个和GND 相连的下拉电阻以减少干扰㊂在A 引脚和B 引脚之间设计了120Ω的匹配电阻,可以吸收长距离通信时匹配总线的特性阻抗,减少信号放射,使得正常的传输信号无毛刺,提高信号质量㊂通信接口转换模块的设计如图5所示㊂图5㊀通信接口电路3㊀系统的软件设计3.1㊀软件设计㊀㊀在本系统设计中,软件开发采用Proteus 和keil 5软件以及C 语言编程㊂采用模块化思维,每个模块的功能首先单独实现,然后通过集成功能模块进行集成㊂在考虑了系统控制逻辑后,设计的远程电源控制模块程序流程如图6所示㊂系统每次上电的第一个扫描周期都需要进行初始化,将程序中间寄存器参数清零㊂完成初始化后检测ZigBee 收发的握手信号是否中断,如果发生了中断,系统自动从正在执行的数据收发程序跳转到中断程序㊂中断类型有3种,分别是Modbus 通信掉线㊁故障信号中断和无线通信链路中断,前两者中断不影响系统的安全性,在发生信号中断后会以相应的数据形式反馈给主程序,而发生无线通信链路中断时,则会立即执行启停控制继电器的停机动作,并切断手柄的输出信号㊂如果信号传输正常,则数据按照主程序正常的模式进行收发,由于主令手柄控制信号需要对电驱动挖掘机进行实时控制,所以程序的刷新周期需要设置成10ms㊂图6㊀远程电源模块控制逻辑图7㊀作业控制程序流程㊀㊀作业控制程序和远程电源控制模块一致,都是采用主程序循环+中断的运行模式㊂主程序在运行过程中不断地检测时有中断条件发生㊂当控制器接收到远程发送过来的启停信号时,进入中断程序,将启停信号分别以0x25和0x26两种指令保存至发送数据帧中,同主程序一并发送给电源控制模块产生电源控制模块的动作中断㊂同样,当作业端控制器检测到发生无线通信链路中断时,则会立即执行启停控制继电器的停机动作,并切断变频器的调速给定信号㊂作业控制程序流程如图7所示㊂3.2㊀数据处理与无线通信设计㊀㊀ZigBee 技术是ZigBee 联盟基于低功耗㊁低成本㊁全双工的目标推出的一种通信协议,主要作为嵌入式设备的通信协议,广泛用于电子设备㊁智能家居㊁自动化㊂㊀㊀在本系统通信程序设计时,进行无线传输需要保证每一个数据的首位和末尾都有校验位,当校验均正确时,才开始处理数据,从而保证数据传输的正确性㊂4 结语㊀㊀本文结合网络通信㊁计算机和机械电子等技术的相关理论知识,基于STM32这一微处理器,将嵌入式系统开发技术和ZigBee 技术实现组合应用,这样保证了在进行挖掘相关作业时,挖掘机采集的相关信号可以实现数据的双向通信,同时在保证工作不间断的情况之下,数据的丢帧率也会降低至1%的水平之下,当检测到系统未能接收到信号时,通过软件过滤无用帧数据,平均反应时间控制在1ms 以内㊂电驱动挖掘机的无线远控系统可以应用于各种场合,对工业机械设备的智能化升级具有重大意义㊂参考文献[1]佚名.工程机械行业 十四五 发展规划正式发布[J ].建设机械技术与管理,2021(4):4.[2]温时豪.基于无线通信的电驱动挖掘机远程遥控及监测系统设计[D ].厦门:华侨大学,2020.[3]苏子孟.中国制造2025加快工程机械转型升级[J.金属加工(热加工),2016(2):10-11.[4]王灿,张雅欣.碳中和愿景的实现路径与政策体系[J ].中国环境管理,2020(6):58-64.[5]郭辉,刘立祥.工程机械行业5G 移动通信技术应用探索[J ].中国工业和信息化,2020(8):52-58.(编辑㊀王永超)Wireless transmission control system for electric driven excavators based on STM 32Li Kaiqiang Shi Yuyu Yu ZhihuaQingdao Branch Caterpillar R&D Center China Co. Ltd. Qingdao 266000 ChinaAbstract Realizing remote autonomous operation is the basic requirement of intelligent electric -driven excavators.The combination of wireless transmission technology human -computer interaction technology and electric -driven excavator is one of the main research directions in the development of electric -driven excavator.STM32is used as the main control chip of the system to acquire all the data of the electric driven excavator in real time.At the same time the data collection and control data of the excavator can realize the wireless two -way transmission which successfully realizes various functions and meets the basic requirements and has a wide application prospect.Key words electric excavator STM32 wireless transmission。
基于STM32与LabVIEW的煤矿微震采集平台设计
时、连续、全空间、超前预测预报。 微震信号的采集作 为其中的重要环节，对矿井突水事件的预测预报准确 性至关重要。 因此，研发通用性强、可靠性高的微震 信号采集 系 统， 提 高 微 震 信 号 获 取 的 全 面 性 和 准 确 性，对指导煤矿微震事件预测预报的精确性和保障煤 炭安全开采具有重要的意义。
煤矿微震信号采集系统主要由 ＳＴＭ３２Ｆ１０７ 主控 芯片、信号调理模块、通讯模块、电源模块及人机交互 平台等组成，如图 １ 所示。 该系统主要对煤矿煤层岩 体破坏产生的微小震动信号的采集，实时、快速的为 微震事件的分析、定位提供实时数据，可以实现煤矿 突水事件的超前预测，确保煤矿安全生产。
和升级，提高了系统的可靠性及通用性，实现了对传 感器信号的采集、储、通讯等控制功能。
距离增加可以实现在 １０ Ｍｂｉｔ ／ ｓ 到 １００ ｋｂｉｔ ／ ｓ 之间变化，
在理想条件下传输距离可以达到１ ２００ ｍ，适合煤矿井
下长距离传输。 ＲＳ４８５ 模块采用总线型结构，可以实现
单路 ３２ 个节点的串接，简化了布线的结构，实现了长距
直流载波通信技术应用场景及应用案例
直流载波通信技术应用场景及应用案例
直流载波通信技术是一种将信息信号转换成直流信号，再将其调制成高频载波信号进行传输的通信技术。
它可以广泛应用于电力系统、城市轨道交通、航空航天等领域。
在电力系统中，直流载波通信技术可以用于实现电力遥测、遥控、保护和自动化等系统。
例如，可通过直流载波通信实现系统中断路器的开关控制、变电站中的变压器监控等。
在城市轨道交通中，直流载波通信技术常用于地铁列车的通信系统中。
它可以实现对列车的监控和控制，为地铁运行提供高效的通信保障。
同时，直流载波通信技术还可以用于地铁车站的广播系统，实现列车到站信息、安全提示等的传输。
在航空航天领域，直流载波通信技术也得到广泛的应用。
例如，可通过直流载波通信实现飞机的通信导航系统，包括飞行控制、地面通信、目标识别等。
此外，直流载波通信技术还可以用于火星探测器、卫星通信等领域中。
总的来说，直流载波通信技术的应用范围非常广泛，可以应用于很多不同的领域和场景。
随着科技的不断发展，这种通信技术的应用前景也将越来越广阔。
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基于STM32单片机的通信技术实验系统设计
实 验 技 术 与 管 理 第36卷 第8期 2019年8月Experimental Technology and Management Vol.36 No.8 Aug. 2019ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2019.08.020基于STM32单片机的通信技术实验系统设计朱向庆，何昌毅，朱万鸿，钟创平（嘉应学院 电子信息工程学院，广东 梅州 514015）摘 要：提出一种基于STM32单片机的通信技术实验系统设计方案，系统采取“核心板+功能模块”的设计理念，以STM32F103ZET6单片机最小系统为控制中心，集成电源模块、输入输出模块、有线通信模块、无线通信模块及信源编译码模块，能够完成通用STM32单片机的仿真与下载实验。
实验结果表明，本系统具有集成度高、覆盖面大、适用性广等优点，能够有效提高学生的工程实践素质与创新思维能力，可在单片机、嵌入式系统、移动通信和物联网技术等课程的实践教学中推广使用。
关键词：STM32单片机；通信技术；实验系统；仿真实验；下载实验中图分类号：TP368；TP914.33 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2019)08-0081-04Design of communication technology experimental systembased on STM32 single chip microcomputerZHU Xiangqing, HE Changyi, ZHU Wanhong, ZHONG Chuangping(School of Electronic and Information Engineering, Jiaying University, Meizhou 514015, China)Abstract: A design scheme of the communication technology experimental system based on STM32 single chip microcomputer is proposed, and the system adopts the design concept of “Core board + function module”. The minimum system of STM32F103ZET6 single chip microcomputer is taken as the control center, which integrates the power module, input and output module, wired communication module, wireless communication module and source encoding and decoding module. It can complete the simulation and download of the general STM32 single chip microcomputer. The experimental results show that the system has the advantages of high integration, wide coverage and wide applicability, and can effectively improve students’ engineering practice quality and innovative thinking ability. It can be widely used in practice teaching of the single chip microcomputer, embedded system, mobile communication and Internet of things.Key words: STM32 single chip microcomputer; communication technology; experimental system; simulation experiment; download experiment近年，互联网+、智能制造2025、工业4.0等概念的提出，加大了对电子信息技术人才的需求[1]。
基于STM32的电力载波电话方案
基于STM32处理器的电力线载波电话硬件解决方案摘要：本文描述了一种基于STM32F103处理器实现电力线上通讯的载波电话方案,语音芯片使用VS1053,电力线载波芯片选用BSC6825.将VS1053采集到的音频信号,经过STM32处理,由BSC6825载波芯片经电力线发出或接收,以实现电力线上的对讲功能.关键词：STM32处理器、VS1053音频芯片、电力线载波电话、BSC6825电力载波芯片1 引言目前国内部分矿井,坑道内由于多种原因无法建立有效的通讯手段,或因为无线穿透力不佳,导致部分区域有通讯死角或需另外增加中继器。
而在这些应用场景中均铺设有AC或DC电力线,在此情况下电力线载波电话可使用户无需增加任何成本,即可解决通讯问题.载波电话通讯无死角只要有电力线的地方随时可以加装.2 功能载波电话使用电力线供电无需外接电源.将语音信号经过处理经电力线信号发出,以实现语音通话功能.3 硬件设计3.1 载波电话应用连接示意图3.2 硬件架构图载波电话硬件架构图VS1053 与 STM32 之间使用 SPI 接口连接.载波芯片与 STM32 之间使用 UART 连接.3.3处理器STM32简介内核：ARM 32位的Cortex™‐M3 CPU最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone2.1)单周期乘法和硬件除法2.0～3.6 伏供电定时器3 个 16 位定时器，每个定时器有多达4 个用于输入捕获/输出比较/PWM 或脉冲计数的通道和增量编码器输入1 个 16 位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的 PWM 高级控制定时器2 个看门狗定时器(独立的和窗口型的) − 系统时间定时器：24 位自减型计数器通信接口2 个 I2C 接口(支持 SMBus/PMBus)3 个 USART 接口(支持 ISO7816 接口，LIN，IrDA 接口和调制解调控制)2 个 SPI 接口(18M 位/秒)接口(2.0B主动)USB 2.0 全速接口CRC 计算单元，96 位的芯片唯一代码STM32 芯片工作频率高,自带 CRC 计算单元,方便我们进行语音信号处理。
基于STM32的固话监测终端设计
基于STM32的固话监测终端设计张弟;李欣【摘要】Since the fixed⁃line telephone is widely used,the monitoring terminal managing the fixed⁃line telephone traffic information also has a wide application market. In order to realize the real⁃time acquirement and e⁃management of the fixed⁃line telephone traffic information details,a monitoring terminal was designed,which takes STM32 as the core. This terminal ac⁃quires the ID caller information in FSK/DTMF modes and detects the status of on/off hook and keystroke combination by means of peripheral circuit,and communicates with the PC server via network module. In practical applications,this terminal has high stability,accuracy and real⁃time performance,and is applied to the on⁃hook short message system successfully.%固定电话应用广泛，管理固定电话话务信息的监测终端也有极广的应用市场。
为了实现对固话话务明细的实时获取和电子管理，设计以STM32为核心的监测终端。
基于STM32的矿用直流载波电话设计
基于STM32的矿用直流载波电话设计吴克祥【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(38)4【摘要】To abide by the design principles of mine intrinsically safe circuit,according to the need of underground communication in coal mine,a design scheme of DC carrier telephone was proposed which can directly dial. The de-sign circuit of the telephone is introduced in detail. The telephone’s voice signals are generated by the microphone. After enlarged then the voice signals are modulated to frequency signals byLM567 chip. The frequency signals are coupled by transformer and then transmitted by 12 V DC power supply line to the other voice terminals. In the voice terminal the signals are demodulated by LM567 demodulation circuit and enlarged by LM386,then the amplified au-dio signals are output from a speaker. The dialing circuit is designed based on the STM32 MCU. The dial informa-tion is transmitted to the other telephone terminals by CAN bus. The measured call distance is greater than 2 000 m,acoustic volume is larger than 85dB,good results.%遵循矿用本质安全型电路的设计原则,结合煤矿井下通信的需要,提出了一种直流载波可拨号语音电话的设计方案,详细介绍了该电话的设计电路。
基于单片机控制的智能教室管理系统中直流载波通信的设计
基于单片机控制的智能教室管理系统中直流载波通信的设计王靓;范德辉【摘要】As for intelligent controlling in classrooms of teaching buildings, the DC carrier communication technology based on MCU control was proposed. The realization of each classroom's intelligent controlling was mainly described, as well as the achievement of the communication between the various classrooms and the main controlling rooms based upon the design of the DC carrier communication technology. The experimental results show that the system not only realizes the purpose of intelligent control, but also implements the stability of the communication to be improved.%针对目前高校智能化教室管理的具体需求，基于单片机的控制，提出了采用直流载波通讯技术的智能化教室管理系统。
论述了教室智能管理系统的系统结构、供电方式，以及基于单片机控制的直流载波通信技术的软硬件设计，并由此完成各单体教室管理系统与主控室系统之间的供电与通信。
实验结果表明，该系统可以有效实现教学楼宇的智能控制，通信稳定性高。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)016【总页数】4页(P161-163,170)【关键词】直流载波通信技术;教室管理;智能控制;单片机控制【作者】王靓;范德辉【作者单位】青岛职业技术学院软件与服务外包学院，山东青岛 266555;青岛职业技术学院软件与服务外包学院，山东青岛 266555【正文语种】中文【中图分类】TN913.6随着电子技术和智能化技术的发展，人们对工作环境的智能化要求也越来越高［1-3］。
基于STM32单片机的SPWM波的实现
很显然，由于 A 和 E 的位置要经过解复杂的方程才能获得，所以程序的运 算量非常大。
U m sin(w s t)
Uc
D
E
C
A B
A
Tc
t2 t2
B
E
t1
t2
t3
0
图(2) （2）规则采样法 由于自然采样法计算繁琐， 所消耗的资源较大，人们提出了一种更简便的方 法来替代自然采样法，即规则采样法。如图 3 所示，任取一段三角波与正弦波相
Um ) (2sin(si ) sin(s s 2s n 2U m sin(si ) sin(s ) s 2s n 2U m
s
sin(si ) sin(
Ud ，得到 2
2n
)
两边同乘
1 ) 2 U m 2 n i = sin(si ) 1 nsU d 2n 1 sin( ) TU 2n sin( ) s m s i 1 nU d 2n sin(
交的情况， A 点是脉冲开始的时刻， E 点是脉冲结束的时刻， 在等腰三角形底部 B 时刻对正弦波采样，获得对应相位的正弦值，然后做时间轴的平行线，获得 A,B
t2 ，如图（3） 两点，由于两边对称，所以 AB BE ， AB BE ，即 t2 ：
由三角形相似得到 :
当半周期的脉冲数是奇数下标是的采样值正好在正弦曲线最高点采样取得最大值与arr相等由于采样点很密集采样值之间相差不多且在正弦曲线顶点附近曲线变化非常平缓故在经过量化取整后sinvaliarr756标号173175176179180197198201202204661数值658659660659658758标号176179180188189190198199202659数值657658659658657500标号1161171181191201291301311321331000数值997998999998997502标号118119120124125126130131132996数值994995996995994256标号6061626566671953数值19491951195219511949258标号62636465661937数值19351936193719361935128标号2930313233343906数值38913900390539003891130标号30313233343846数值38373843384638433837标附近的值都与计数器的自动重装载值arr接近这些值的出现会致使输出多个前后相连的占空比接近百分之百的脉冲前一个周期的输出电平刚刚翻转下一个周期比较寄存器的值和计数器寄存器的值就发生匹配输出电平再次翻转两次翻转时间间隔非常小极有可能发生错误所以这种情况是要极力避免的因此采样点数取4的整倍数
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第38卷第4期2015年8月电子器件Chinese Journal of Electron DevicesVol．38㊀No．4Aug.2015收稿日期:2014-08-12㊀㊀修改日期:2014-09-14Design of Mine-Used DC Carrier Telephone Based on STM32WU Kexiang ∗(Department of Mechanical and Electrical Technology ,Chizhou Vocational and Technical College ,Chizhou Anhui 247000,China )Abstract :To abide by the design principles of mine intrinsically safe circuit,according to the need of underground communication in coal mine,a design scheme of DC carrier telephone was proposed which can directly dial.The de-sign circuit of the telephone is introduced in detail.The telephone s voice signals are generated by the microphone.After enlarged then the voice signals are modulated to frequency signals by LM567chip.The frequency signals are coupled by transformer and then transmitted by 12V DC power supply line to the other voice terminals.In the voice terminal the signals are demodulated by LM567demodulation circuit and enlarged by LM386,then the amplified au-dio signals are output from a speaker.The dialing circuit is designed based on the STM32MCU.The dial informa-tion is transmitted to the other telephone terminals by CAN bus.The measured call distance is greater than 2000m,acoustic volume is larger than 85dB,good results.Key words :DC carrier;telephone;STM32;CAN bus;LM567EEACC :6210㊀㊀㊀㊀doi :10.3969/j.issn.1005-9490.2015.04.047基于STM32的矿用直流载波电话设计吴克祥∗(池州职业技术学院机电技术系,安徽池州247000)摘㊀要:遵循矿用本质安全型电路的设计原则,结合煤矿井下通信的需要,提出了一种直流载波可拨号语音电话的设计方案,详细介绍了该电话的设计电路㊂该电话将咪头产生的语音信号放大后经LM567芯片调制成频率信号,经变压器耦合后再由12V 直流供电线路传送至其他语音终端,在各语音终端经LM567解调电路解调并由LM386放大,放大后的音频信号由扬声器输出㊂基于STM32单片机设计了拨号电路,拨号信息由CAN 总线传送至各个电话终端㊂实测通话距离大于2000m,音量大于85dB,效果良好㊂关键词:直流载波;电话;STM32;CAN 总线;LM567中图分类号:TD65㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1005-9490(2015)04-0958-03㊀㊀随着电子技术和通讯技术的不断进步,各种通讯理论和手段不断更新㊂尤其是通讯领域,3G 无线通讯经被广泛应用㊂有线通讯技术逐步淡出历史舞台㊂但在煤矿井下由于条件限制和出于安全考虑,无法使用大功率基站实施无线语音通讯[1]㊂鉴于此,有线通讯因其可靠性高而被广泛采用㊂为了充分利用现有供电线路㊁节约资源,煤矿井下常采用载波通讯[2-6]㊂目前国内煤矿井下语音通讯多采用127V 交流载波电话,该产品存在不能拨号㊁体积笨重㊁通话质量差等缺点,且在停电等极端情况下不能实现通讯㊂本直流载波可拨号电话,采用12V 蓄电池供电,特别适用于井下供电故障时的应急通话;采用低压直流载波技术,全部电路设计可达到矿用本安电气标准,因而体积小㊁轻便;采用32位单片机CAN 总线技术传输拨号盘数字信息以实现拨号功能;将多频道音频传输技术和CAN 总线通讯技术应用到矿用可拨号全双工直流载波电话中,增强了产品的实用性和可靠性,功能和档次得以提升㊂1㊀直流载波电话方案矿用直流载波电话实现通话功能硬件结构包括咪头及LM386放大电路㊁LM567音频信号调制电路㊁一对耦合变压器㊁LM567音频信号解调电路㊁扬声器及其LM386放大电路㊁蓄电池及其充电电路㊁12V 直流供电线路㊂如图1所示㊂咪头产生的音频信号经LM386放大,由LM567调制电路调制成高频信号,经耦合变压器耦合至直㊀第4期吴克祥:基于STM32的矿用直流载波电话设计图1㊀实现通话功能的硬件结构方框图流12V 主供电线路,该线路提供12V 本安电源给各个载波电话,其布线距离为通话距离,通常为200m ~2000m 间距布置一个载波电话㊂当呼叫某部电话时,该电话收到主供电线路传来的高频信号,经该电话内耦合变压器传至LM567解调电路,解调电路将解调出的音频信号传至LM386放大电路放大,再由扬声器输出,从而实现语音通话㊂拨号功能由STM32单片机及其CAN 总线传输实现[7-8]㊂所拨号码由拨号开关阵列输入单片机,单片机再将号码信息经CAN 总线传输至各部电话中的STM32单片机,该单片机将从CAN 总线上收到的号码信息与本机号码比较,若相同,则实现振铃及语音信号输出,否则,不予理会㊂图3㊀LM567调制/解调电路2㊀直流载波电话主要电路设计该直流载波电话主要由咪头及其LM386放大电路㊁LM567调制/解调电路㊁扬声器及其LM386放大电路㊁STM32拨号及其CAN 总线传输电路组成㊂2.1㊀咪头及其LM386放大电路咪头产生的音频信号需要经过放大㊁滤波处理以后才能传给LM567调制电路,其电路如图2所示㊂对于调制解调电路来讲,理想的输入信号电压应为25mV 以上㊁200mV 以下㊂LM386芯片内建增益为20,通过1脚和8脚间电容的搭配,增益最高可达200㊂本电路放大倍数为20,二极管D 4和D 5用于限制放大后音频信号的幅值,使之与LM567电路相匹配㊂图2㊀咪头及其LM386放大电路2.2㊀LM567调制/解调电路LM567调制/解调电路如图3所示㊂经放大和滤波的音频信号,由3脚接入LM567,其5脚和6脚之间的电阻R 11㊁6脚与GND 之间的电容C 8决定了内部压控振荡器的中心频率f o ,且f o ʈ1/1.1RC ㊂因R 11=5.6kΩ,C 8=1000pF,故本电路调制信号的中心频率约为150kHz㊂调制信号由8脚输出,再由耦合变压器耦合到直流12V 主供电线路,传至各个载波电话的耦合变压器上㊂由于通话方式是单工的,传至耦合变压器的高频信号经二极管D 1和D 2限幅后接入LM567的3脚,再由其2脚输出解调信号㊂959电㊀子㊀器㊀件第38卷2.3㊀扬声器及其LM386放大电路扬声器及其LM386放大电路如图4所示㊂解调后的音频信号经滤波后进入LM386的3脚㊂由于煤矿井下环境噪声较大,故在LM386的1脚和8脚之间配置的电容C 20为10μF,因而本电路放大倍数为200倍㊂放大后的音频信号由LM386的5脚输出,经光耦传至10W 8Ω的扩音扬声器输出㊂光耦受到图4㊀扬声器及其LM386放大电路2.4㊀STM 单片机及其相关电路STM 单片机及其相关电路如图5所示㊂拨号由4ˑ4的键盘实现,也可以做成增减按钮外加两位数码管实现㊂通讯线路上所有电话的CANH 和CANL 分别相连,也可以理解为与直流12V 主供电线路平行设置两根通讯线,所有电话CANH 和CANL 分别相连到这两根通讯线上㊂实质上,本电路上还可设置一些控制功能按钮,通过CAN 总线远距离启停连接于其他通话终端的电气设备,以扩展本载波电话的功能㊂STM 单片机内软件主要由CAN 总线初始化㊁CAN 总线收发中断㊁拨号键盘扫描以及呼叫响应等程序构成㊂每部电话可由软件或外部硬件设定其号码,若本机被呼叫,则开启光耦开关,先由扬声器播放振铃音,再单工传输音频㊂若所拨号码特殊,比如 0 ,则启动广播功能,由呼叫电话喊话,其余线上电话均能听到广播㊂图5㊀STM 单片机及其相关电路3㊀结束语设计了一种可拨号直流载波电话,提出了音频信号的传输方案,并设计了拨号信息的传输模式,限于篇幅,可拨号直流载波电话的直流充电电路没有赘述㊂原理图设计完成后,开发了PCB 图并委托深圳创立电子有限公司加工电路板,最终研制出了基于STM32的矿用直流载波电话㊂直流载波电话的调试工作在淮南矿业集团潘北矿实施,在井下每隔2000m 布置一个电话终端,共设8只,绵延十几公里㊂每部电话均能对其他7部电话自由呼叫,也能沿线群呼,在近采掘工作面采煤机械大噪声环境下可实现正常通话,实测电话扬声器输出音量大于85dB㊂本直流载波电话为煤矿井下语音通讯提供了一种新的选择,且为非正常断电时提供了一种应急通话方案㊂另外,本直流载波电话通过CAN 总线传输拨号信息的方案可拓展用于远距离启停连接于其他通话终端的电气设备㊂参考文献:[1]㊀周学华,吴君.Mesh 技术在矿井无线通信系统中的应用研究[J].矿山机械,2010(22):67-69.[2]付扬,姜美玲.基于GPRS 和低压电力线载波通信的智能远程抄表系统的设计[J].工矿自动化,2009(6):125-128.[3]宗伟林,毛江,高洋.基于电力载波的综掘工作面监测系统设计[J].工矿自动化,2013(7):82-84.[4]朱晓芳,杨立东,李艳慧.电牵引采煤机PLC 载波电控系统[J].工矿自动化,2009(5):95-96.[5]刘润花,王春生,侯巨林,等.井下电力线载波自动抄表系统原理及其应用[J].工矿自动化,2007(2):39-40.[6]杜建华,张认成.基于低压电力载波通信的温度采集系统[J].仪表技术与传感器,2007(5):31-34.[7]丁红斌,秦会斌,孙顺远.基于STM32的虚拟示波器的设计与实现[J].电子器件,2009(6):1007-1010.[8]苏晨,刘敬彪,章雪挺.CAN 总线在海洋数据监控系统中的设计与实现[J].电子器件,2011(3):269-272.吴克祥(1972-),男,硕士,池州职业技术学院机电技术系讲师㊂主要研究方向为机电一体化,wq82540@㊂69基于STM32的矿用直流载波电话设计作者：吴克祥， WU Kexiang?作者单位：池州职业技术学院机电技术系,安徽 池州,247000刊名：电子器件英文刊名：Chinese Journal of Electron Devices年，卷(期)：2015(4)引用本文格式：吴克祥.WU Kexiang?基于STM32的矿用直流载波电话设计[期刊论文]-电子器件 2015(4)。