带式输送机控制系统中LM3S8962单片机的应用

　　1引言
　　目前国内对实现带式输送机的智能管理有一定的研究，但功能相对单一，效果也并不十分理想。该文设计了一套带式输送机控制系统，根据远端各个点的传感器发送过来的信号，实现对带式输送机的启停和故障检测。
　　2带式输送机控制系统结构设计
　　本设计中带式输送机控制系统的动力由多台电机提供。电机通过齿轮，带动其上的皮带转动来实现货物的运输。带式输送机是一个复杂的机电系统。输送物料和传送张力靠输送带来完成，输送带和驱动装置、拉紧装置构成主体。当输送带负载启动时，产生极大的惯性力，存储在输送带中，启动加速度越大，存储的能量也越大，在启动时应减少输送带能量的储存，而在停车时将输送带能量缓慢释放出来，避免应力波造成对输送机部件的冲击和拉紧装置位移过大，因而要选择软启动和软停车。如图1所示的是带式输送机的部分结构图。
　　
　　图1部分带式输送机机构框图
　　3系统硬件平台设计
　　系统使用的主芯片是LuminaryMicro公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S8962处理器，该芯片内部具有256KBFLASH和64KBSRAM，存储容量满足设计要求，不需外部扩展。系统主控模块以LM3S8962为核心，它主要完成按键信号，皮带跑偏、撕裂信号、温度信号、烟雾信号和自动洒水信号的检测，并控制电机转动和CAN总线模块与各个部分之间的通信。LM3S8962芯片能够提供高效的性能、广泛的集成功能以及按照要求定位的选择，适用于各种关注成本并明确要求具有的过程控制以及连接能力的应用方案。此微控制器是针对工业的应用方案而设计的，这些方案包括远程监控、测试和测量设备、工厂自动化等等。芯片LM3S8962内部包含两个RS485模块，故使用TI公司生产的一种RS485接口芯片75LBC184作为通讯模块。选用PHILIPS公司的PCF8574芯片作为LM3S8962微控制器的外部扩展，其电流消耗很低，并且输出锁存具有大电流驱动能力，可直接驱动LED。
　　系统主要模块包括：按键模块、电机驱动模块、CAN总线模块、检测模块、报警任务模块以及紧急停车模块等。系统总体框图如图1所示。系统主控模块以LM3S8962为核心，它主要完成按键信号，皮带跑偏、撕裂信号、温度信号、烟雾信号和自动洒水信号的检测，并控制电机转动和CAN总线模块与各个部分之间的通信。
　　
　　图1系统总体框图
　　4μC/OS-II的移植
　　μC/OS-II是一种通过认证、源代码公开的嵌入式实时多任务操作系统，它包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。它的绝大部分的代码采用C语言编写的，包含一小部分汇编代码。它已经被成功的移植在DSP、16/32位MCU上。μC/OS-II在硬件平台上的移植包括与处理器相关的程序修改和应用程序的添加。
　　本系统选择的LM3S8962ARM和LMlink编译器符合该操作系统的移植条件。主机通过JTAG接口连接目标板建立交叉开发调试环境。
　　整个控制系统的主要任务包括：读写UART0任务、报警任务、显示任务、启停任务等。
　　1）读写UART0任务：主要负责和上位机进行交互，解析上位机发送过来的控制命令并执行，最后将执行的结果返回上位机。
　　2）报警任务：循环检测远端传感器，若系统出现异常，发送信号到控制系统。当有故障则发送信号到显示任务。故障检测的流程如图4运行后的故障检测。
　　
　　图4运行后的故障检测
　　3）显示任务：当接收到报警任务发送过来的信号后，判断故障类型，并将相应的文字显示在液晶显示屏上。
　　4）启停任务：主要负责控制带式输送机的启动和停止。传感器发送过来的信号满足启动条件则可以启动系统，若出现故障，判断故障信号，并决定是否需要停止系统。
　　在完成以上任务的代码后，编写相关中断服务程序，并启动操作系统，此时应用程序开始运行。若需要增加其他功能，只需要增加相应的任务和调用一定的系统服务即可。
　　5结论
　　采用LM3S8962微控制器设计的带式输送机控制系统，具有丰富的功能和强大的实时处理能力，功能容易扩展。而操作系统使用μC/OS-II可简化程序设计，增强了模块化程度。这种使用高性能微控制器并结合实时操作系统的构架模式已成为控制系统的一种发展趋势。在此基础上，可以将使用RS-485的通信方式由CAN总线代替，来增加通信范围。
　　参考文献
　　[1]邵贝贝等译.嵌入式实时操作系统uCOS-II.北京：北京航空航天大学出版社,2003
　　[2]孙秋野，孙凯，冯健编著.ARM嵌入式系统开发典型模块.北京：人民邮电出版社,2007
　　[3]丁国超.μC/OS-Ⅱ实时操作系统在ARM微处理器上的移植.哈尔滨理工大学,2005.
　　[4]雷必成,吴高标,吴永良.嵌入式实时操作系统μC/OS-II的移植探讨.自动化技术与应用,2003,(5):1-3