基于RS-485总线控制的采煤机用语音报警器设计.pdf

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1、·24·煤矿机电2017年第5期高晓光，刘庚．基于RS-485总线控制的采煤机用语音报警器设计[J]．煤矿机电，2017(5)：24-26，29．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2017．05．008基于RS-485总线控制的采煤机用语音报警器设计高晓光，刘庚(西安煤矿机械有限公司，陕西西安710200)摘要：针对采煤机工作状态中发生的预警问题，设计了一种基于RS-485总线控制用语音报警器。主要介绍了STC89C52单片机和语音芯片ISD4004的SPI通信，TDA2009A驱动器的BTL桥

2、式功放电路，并分析了获取语音芯片内部信息段地址的方法和恶劣电磁环境中RS-485接口电路。该警报器总线在实际使用中取得了较好的效果。关键词：ISD4004语音芯片；报警信息编码；RS-485总线中图分类号：TP336文献标识码：B文章编号：1001—0874(2017)05—0024—04DesignofVoiceAlarmforShearerBasedonControlBusRS一485GaoXiaoguang，LiuGeng(xi’anCoalMineMachineryCo．，Ltd．，xi’an71020

3、0，China)Abstract：Aimingattheearlywarningproblemintheworkingconditionofshearer，designedavoicealarmsystembasedoncontrolbusRS485．IntroducedtheSPIcommunicationbetweenSTC89C52andISD4004．BTLbridgepoweramplifiercircuitforTDA2009Adriver．Themethodofacquiringtheinform

4、ationoftheinternalsegmentofthevoicechipandtheRS485interfacecircuitintheharshelectromagneticenvironmentareanalyzed．Thealarmbushasbeenusedinpracticeandachievedgoodresults．Keywords：voicechipISD4004；alarminformationcoding；busRS-4850引言1系统总体方案设计采煤机作为综采工作面中的三大主要设备之

5、一，是集机械、液压、电气为一体的大型复杂设备。11，其启动、停止以及运行状态需要实时预警。以往的预警设备主要为蜂鸣器或I／O控制的语音报警器，报警形式和内容单一，结构较大，且防护等级较低，在使用过程中往往因受潮或者磕碰而损坏。随着我国智能化少人或无人综采工作面的进一步实施，通过分析研究，针对采煤机工作状态发生的预警问题，设计了一种基于RS-485总线控制的语音报警器。该报警器具有结构紧凑、防水效果较好、报警信息丰富等特点。经实际应用，该报警器使用效果较好，进一步完善了采煤机在生产过程中的预警和报警，提高了采煤机

6、的智能化水平和保证了安全生产。本报警器的总体设计方案如图1所示，主要由电源模块、微处理器模块、通信接口和语音处理驱动模块等组成。其电源电路为DC／DC隔离电源，增加防接反和短路保护设计；微处理器采用STC89C52为核心；语音处理驱动模块使用ISD4004语音处理芯片和TDA2009A驱动芯片搭配；总线接口硬件设DC／隔离电源r'l。“”⋯。”I+I—R加S-485电路曰锱STC89C52HRS485STC89C52语意S处理D400电路4HT驱动DA2蝴009HII’IIfIll总线隔离电路微处理器模块STc

7、89C52扬声器图1总体设计方案框图2017年第5期煤矿机电·25·计有总线隔离功能，防止复杂的电磁环境中Slave死机干扰总线系统运行。2硬件电路设计2．1电源电路MCU采用+5V电源供电，ISD4004采用+3V。由图2所示，ISD4004有独立的电源供电，采用LMlll7电源转换芯片，将LM7805三端稳压器件的+5V输出转换成+3V。LM7805内部集成过流保护和过热保护，并在其输入端增加防接反设计，如D1肖基特二极管。，，

8、vlI【∥“。l，RES2，、r2vLJ“。I，D1——一L1L1。三一f1D

9、2CiL6，L1Z∑，一=一2／=’弋Z芒f-=一歹01uF10LLF104“F110uF44933470ur0．1UF470uF图2电源电路图2．2语音电路报警器语音电路主要包含语音处理电路和扬声器驱动电路，如图3所示。1)语音处理部分的核心是ISD4004语音芯片，单片录放时间为4～16min。该芯片采用CMOS技术，芯片内集成了振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静