煤矿突水监测论文：基于FPGA的煤矿突水监测数据采集系统的设计【中文摘要】煤矿突水灾害一直是困扰和制约煤炭生产的五大灾害之一。随着我国多数煤层的开采进入深层位,开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加和扩大,近年来煤矿水害一直呈高发趋势。针对当前煤矿开采过程中突水监测参数单一、动态监测不够完善的状况,本论文提出了一种基于现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)技术的多参数煤矿突水监测数据采集系统设计方案。论文首先讨论了FPGA的技术特点和基本结构,选定了Altera公司的CycloneEP1C6Q240C8芯片作为系统数据处理和控制核心。接着介绍了FPGA的典型开发流程、Verilog硬件描述语言(VerilogHDL)、QuartusⅡ综合设计平台和ModelSim仿真工具。另外,由于井下环境恶劣、突水监测点随机,系统采用了CAN总线技术实现与上位机通信。在基本理论部分,通过分析研究煤矿突水灾害的预警原理,提取了煤矿突水前变化较为明显的四种物理量：温度、应力、应变、水压作为监测对象。同时,简要介绍了数据采集技术和井下监测系统的设计原则。论文的硬件设计部分对系统的关键因素：电源、时钟、AD转换、CAN...【英文摘要】Thecoalminingwaterinrushisoneofthefivecoalminedisasters,whichinvariablyperplexandlimitthecoalproduction.WiththemajorityofourcoalseamminingintotheDeepplace,miningdepth,miningstrength,miningspeed,miningscaleoftheincreaseandexpansion,waterinrushdisasterhasshownatrendofhigh,inrecentyears.Fortheimperfectsituations,thatthewaterinrushmonitoringparametersissingleandthedeficiencyofdynamicmonitoring,thispaperstudiesanovelwaterinrushmul...【关键词】煤矿突水监测数据采集现场可编程门阵列CAN总线【英文关键词】coalminingwaterinrushmonitoringdataacquisitionFPGACANbus【目录】基于FPGA的煤矿突水监测数据采集系统的设计摘要3-5ABSTRACT5-7第一章绪论11-151.1课题背景及研究意义11-121.2煤矿突水监测研究现状及其发展趋势12-131.3主要任务和内容概要13-151.3.1主要任务131.3.2内容概要13-15第二章相关技术研究15-292.1FPGA技术15-222.1.1FPGA简介15-162.1.2FPGA的基本结构16-202.1.3FPGA的典型设计流程20-222.2硬件描述语言22-232.3开发平台简介23-252.3.1QuartusⅡ综合设计平台23-242.3.2Modelsim仿真工具24-252.4CAN总线技术25-272.5本章小结27-29第三章突水监测数据采集系统设计的基本理论29-373.1煤矿突水的基本理论29-333.1.1突水模式29-313.1.2被监测对象的选定31-333.2数据采集技术33-343.2.1数据采集系统的基本组成33-343.2.2奈奎斯特采样定理343.3井下监测系统的设计原则34-353.4本章小结35-37第四章系统的硬件设计37-594.1硬件电路总体设计374.2电源电路设计37-434.2.1电源电路整体设计37-384.2.2FPGA芯片电源设计38-424.2.3PLL电源设计42-434.3时钟电路设计43-444.4AD转换电路设计44-504.4.1信号调理电路444.4.2AD转换芯片介绍44-474.4.3电平转换芯片介绍47-484.4