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基于ARM和CPLD的氢气参数实时监测系统

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  • 日期: 2014-03-05
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标签: 基于ARM和CPLD的氢气参数实时监测系统

在电力现代化建设中,提高发电机发电效率是其中重要的一环,氢气作为导热性冷却介质广泛的应用于发电设备,作为冷却剂,它可以有效地提高其发电效率,但它又是一种易燃易爆气体,所以使氢气参数处于正常范围,保证发电机高效、安全正常工作就变得至关重要,因此对氢气参数进行实时监测有着重要的意义。 本论文研究和开发了基于ARM和CPLD的氢气参数监测系统,首先简要的分析了氢冷发电机系统对氢气参数进行监测的必要性以及当前电力系统氢气参数监控系统的发展情况。然后提出了一种利用无线通信手机短消息业务SMS、工控总线Modbus通信协议和RR485总线、SD卡海量存储等技术实现发电机系统多氢气参数的现场实时监测系统的设计方案。该方案以功能强大的ARM处理器作为系统的核心。采用高精度的16位AD转换芯片,并使用两种滤波算法的结合对信号进行数字滤波,满足系统对氢气参数采集精度的要求。同时系统结合CPLD技术,用于解决系统内微控器I/O口不足以及SD卡驱动的问题,本论文采用一片CPLD扩展I/O口,每一个扩展的I/O口都分配固定的地址,ARM微控器可以通过外部总线控制扩展I/O口的输出电平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻译为安全数码卡,是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,具有低成本,大容量的特点,系统的历史数据存储使用了SD卡作为存储介质,系统并没有直接使用ARM处理器读写SD卡,而是使用了拥有1270个逻辑单元的MAXⅡ1270 CPLD来驱动SD卡,在CPLD中使用VHDL语言设计了SD卡的总线协议,外部总线接口,SRAM的读写时序等,这样既可以提高微处理器SD卡的读写速度,增强微处理器程序的移植性,又可以简化微处理器读写SD卡的步骤并减少微处理器的负担。 本论文的无线数据传输采用GSM无线通信技术的SMS业务远传现场数据,设计了GSM模块的软件硬件,实现了报警等数据的无线传输,系统的有线传输采用了基于Modbus通信协议的RS485总线通信方式,采用这两种通信方式使系统的通信更加灵活、可靠。本论文最后分析了系统的不足并且提出了具体的改进方向。

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