[实用新型]一种基于C8051F040的矿用通信分站

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下电气设备故障诊断和预警系统数据集中转发的通信分站，特别是适用于煤矿井下故障检测设备分布距离远且大量实时数据需要上传的通信分站。

背景技术

煤矿中使用的各种设备在出现故障之前，可以通过对其特征量的分析来推测出设备当前的状态，并可根据该状态和经验预测出可能出现的故障。因此，在设备运行中对其各种特征量进行检测、记录，并根据检测量进行数据融合、数据分析，对设备的故障做出预警，将有助于及时消除安全隐患，减少突发事故的发生，从而减少伤亡，提高生产率。

矿井安全预警系统中检测到每台设备的运行状态，经过特征量提取之后，需要将特征量传送到地面的监控中心数据库，为设备的故障预警提供依据。然而，煤矿井下的设备较多、布置分散、传输距离远且需要上传的数据量大，而现有的通信装置中，没有一种通信装置可以满足矿井安全预警系统对数据集中转发的需要。例如名称为一种基于AT91M40800的多串口总线系统(中国专利申请号200710062519.2)的发明专利，通过扩展RS-485总线接口、CAN总线接口和以太网接口，使第三方设备能够在接口类型和协议种类不同的情况下，通过协议转换接入现有网络。但是该系统仅仅实现了通信接口协议转换，是一种协议转换装置，不能用作数据集中转发的通信分站，也就无法解决煤矿井下设备较多、布置分散、传输距离远且需要上传的数据量大等难题。山东大学的张鹏于2008年5月发表的硕士学位论文“智能井下分站的研究与实现”，介绍了一种矿用智能分站装置，该装置扩展了RS-485接口和以太网接口，能完成对接口为RS-485的检测设备的数据采集任务，但是RS-485接口通信距离短，不能解决煤矿井下通信距离远的难题。武汉理工大学的余翔于2007年4月发表的硕士学位论文“煤矿矿井嵌入式数据采集分站的研究与实现”，介绍了一种煤矿矿井数据采集分站装置，该装置扩展了CAN接口和以太网接口，能完成对接口为CAN的检测设备的数据采集任务，但是由于该装置不兼容RS-485总线接口，接口类型为R-485的检测设备无法与该装置进行通信。

综上所述，现有的矿用通信分站装置，不能解决矿井安全预警系统中故障检测设备分布距离远且大量实时数据需要上传的难题。因此，研制一种兼容多种现场总线形式、组网灵活、通信距离远的通信分站装置对矿井安全预警系统通信网络的构建具有重要的意义。

发明内容

本实用新型目的是为克服上述已有技术的不足，提供一种可实现煤矿井下监测监控、故障诊断和预警系统实时数据集中上传的一种基于C8051F040的矿用通信分站。

本实用新型包括微控制器单元、以太网接口单元、CAN总线接口单元、RS-485总线接口单元、键盘与液晶显示单元和RS-485信号调制解调单元。

微控制器单元包括单片机(MCU1)、32k外部RAM(U1)、JTAG接口(J1)。单片机(MCU1)为C8051F040单片机，Silicon Laboratories公司生产的完全集成的混合信号系统级芯片，32k外部RAM(U1)采用ISSI公司的高速低功耗芯片IS62LV256AL。单片机(MCU1)的地址总线A0-A14与外部RAM(U1)的地址总线A0-A14连接，单片机(MCU1)的地址总线A15与外部RAM(U1)的片选线/CE连接，单片机(MCU1)的I/O口P7.0-P7.7与外部RAM(U1)的D0-D7连接。JTAG接口(J1)是用于程序下载和调试的接口，JTAG接口(J1)与单片机(MCU1)上的四个专用引脚TCK、TMS、TDI和TDO连接，通过JTAG接口(J1)可以实现对单片机(MCU1)内部FLASH程序存储器在线编程。微控制器单元是整个通信分站的中央处理器，控制通信分站工作流程，对数据进行收发操作。