基于ATmega128单片机轨道车行人监测报警系统设计(2)

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4.1 SED1335指令配置 19

4.2 LCD的指令传输和数据读写 21

4.3 图形方式显示设计 22

4.4 文本方式显示设计 22

4.5 接口函数设计 22

5 系统调试及本文总结 25

5.1 系统调试 25

5.2 总结和展望 29

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

1.1 课题的相关背景及研究意义

矿井运输是煤矿生产作业中一个必不可少的环节，它是人员设备投入和煤炭等矿内资源产出的重要载体。

国内外各大矿井巷道的运输方式主要分为带式输送和机车运输两类，其中机车运输是指用机车牵引着矿车在轨道上运行，它主要适用于长距离水平巷道的运输，其在矿井中的使用已有近半个世纪的历史。机车运输按照其使用能源不同又可分为电力机车和内燃机车，由于运行维护和安全等方面的考量，目前大多数矿井采用电力机车。

矿井运输通常运量大、品种多、巷道狭窄、运距长短不一、线路复杂、可见距离短，因此作业复杂、维护检修困难。此外其最大的一个问题就是安全，井下情况复杂，由于机车司机或者巷道内行人的疏忽，很容易发生意外而造成人身财产伤害。国内矿井大多数通过制定井下安全手册，依靠一定的守则和人员的自觉性来保证运输安全，其存在较大的安全隐患。

目前国内外关于矿井运输安全问题的研究有绞车运输安全闭锁系统[1]，其采用信号与开关控制。此技术能够有效解决矿井下绞车作业安全隐患，但是并不能解决机车运输的安全问题，因此需要对机车安全运输问题进行进一步分析研究，开发出一套适用于矿井机车运输的方案。

基于目前机车实际运输中存在的安全问题，我们有必要研究开发能够解决此类安全隐患的技术及相关设施。针对机车运输事故的调查发现，其主要是由于巷道内行人不遵守交通规则以及机车司机疏忽、麻痹大意等情况造成的。鉴于这个情况，我们可以研究一套技术来对机车两侧及前方的障碍进行监测，将信息进行实时反馈，在危急的情况下，通过报警来提醒司机刹车减速，同时告知行人进行避让，从而避免发生事故，保证机车运输的安全。

矿井内机车轨道特征、机车大小和具体检测要求为：机车宽1.2m，行车轨道安全宽度为1.8m，需检测前方距离为50m，两侧距离各为0.3m，机车的实际运行情况如图1.1所示。

矿井机车实际运行图

图1.1 矿井机车实际运行图

系统的具体设计安装见第2章。

1.2 国内外相关技术研究情况

1.2.1 超声波测距

1.2.2 毫米波雷达测距

1.2.3 红外测距

1.2.4 激光测距

1.2.5 摄像系统测距

1.3 课题研究内容及论文结构

1.3.1 课题研究内容

本课题以实际工程需求为背景，综合分析了矿井下的复杂环境、国内外的机车测距方法和系统功能需求，在ATmega128单片机平台上设计了矿井电机车行人监测报警系统，它克服了机车振动、电磁干扰等矿井下多种恶劣条件的影响，通过检测目标与机车距离来达到报警监测的目的。此系统克服了单片机工作不稳定、液晶屏无显示或者乱码、多串口扩展、功放电路易受干扰、模数转换易出错、语音失真等问题。该系统硬件方面包括单片机控制模块、液晶显示模块、串口通讯模块、串口扩展模块、信号采集模块、语音报警模块、电源模块、JTAG模块和晶振模块等；软件软件方面包括控制程序、LCD显示驱动、串口驱动、GM8125串口扩展驱动、信号采集驱动和语音报警驱动等。在本次课题中重点研究分析了LCD的显示原理及其驱动开发，并进行了其测试程序的编写和相关调试。