毕业设计(论文)说明书
题 目：一种无线定金属探测器
系统的设计
学 院： 机电工程学院
专 业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：
学 号：
指导教师单位： 机制教研室
姓 名：
职 称：
题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发
摘 要
近年来，国内外很多金属矿开始了数字化的建设，很多成熟的工业监测技术运用到了金属矿生产中，对保障金属矿安全生产发挥了重要的作用。但现有的大多数监测方法仍需人工下矿采集数据，给管理带来许多不便。金属矿缺乏通信平台，金属矿生产环节联动性差，效率低。
本文针对国内金属矿生产现状，分析了金属矿综合监测系统的需求，提出了一种以ZigBee技术和红外金属监测技术相结合的矿监测方案，并详细叙述了该系统的整体框架和体系结构。其中探测器部分提出了一种光谱式金属红外监测技术。该技术采用双波长单光路探测器结构，选定甲烷分子在3.31μm吸收峰，采用LED为光源，实现金属浓度的差分检测，利用测量信号和参考信号的比值消除了由于光源不稳定等因素引起的测量误差，根据金属检测系统的特点，设计了合理的光源调制电路和信号调理电路。在ZigBee部分则以CC2530微处理器为核心，完成了A/D转换，无线组网通信的设计。并对ZigBee无线网络的拓扑结构，路由算法，Z-STACK移植，硬件驱动进行了介绍。将金属浓度值和报警信息等数据实时的传输到计算机，最终实现浓度信息的局域网传输。整个研究对研发新型的矿矿监测系统与有一定的参考价值。
关键字：ZigBee；金属；红外；探测器
Abstract
In recent years, many coal mines abroad began the construction of the digital, many mature industrial monitoring techniques applied to the coal mine，on the protection of safety in coal mines play an important role. But most of the existing monitoring methods should be artificial downhole data acquisition, caused much inconvenience to the management. Lack of communication platform coal, coal production chain linkage, poor and inefficient.
In this paper, status of domestic coal production, analysis of the demand for comprehensive monitoring system of mine, a to ZigBee technology and infrared gas monitoring technology combined with the mine monitoring program, and detailed description of the system's overall framework and architecture. Sensor part of the A-type gas infrared spectral monitoring. The technology uses dual-wavelength single optical sensor structure, selected absorption peak of methane in 3.31μm, using LED as light source, differential Detection of gas concentrations to achieve, measurement signal and reference signal using the ratio of light source eliminates the instability caused by factors such as measurement error. According to the characteristics of gas detection system, design a reasonable light modulation circuit and signal conditioning circuit. CC2530 ZigBee and some others in the microprocessor core, completed A / D conversion, wireless design of Networking. And ZigBee wireless network topology, routing algorithm, Z-STACK transplantation, hardware drivers are introduced. The gas concentration and alarm information in real-time transmission of data to the computer, concentration of information ultimately LAN transmission. The study of the development of new mine monitoring system and some reference value.
Keywords: ZigBee; gas; infrared; sensor
目 录
引 言 1
第一章 概述 2
1.1金属的特点 2
1.2几种金属探测器的特点与原理 2
1.3ZIGBEE无线技术的特点及应用 4
1.3.1ZigBee技术概述及特点 4
1.3.2ZigBee技术在金属探测领域的应用 5
第二章 红外金属探测器的实现 6
2.1金属分子的红外选择性吸收理论 6
2.2金属差分监测模型的建立 6
2.3金属探测器模型的建立气室 7
2.4热释电红外探测器 8
2.5红外光源电路的设计 9
2.6放大电路的设计 12
2.7A/D转换的设计 12
2.7.1硬件原理 13
2.7.2软件原理 14
第三章 ZigBee无线网络的组网原理 17
3.1ZigBee无线自组织网络概述 17
3.2ZigBee网络拓扑结构 18
3.3ZigBee网络的路由 20
3.4ZigBee网络网关 20
3.5无线模块的设计 21
3.6CC2530外围电路的设计 22
3.7ZigBee无线定位硬件平台 24
第四章 软件设计 25
4.1开发环境的介绍 25
4.2Zigbee协议移植 25
结 论 30
参考文献 31
附 录 32
谢 辞 35
