趙國志

【摘要】 本文在分析礦山測量學(xué)和礦山測量機器人及基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字信號處理器（DSP）開發(fā)礦山測量機器人通訊系統(tǒng)，詳細介紹了SCI模塊數(shù)據(jù)發(fā)送時情況，并設(shè)計通訊系統(tǒng)接口硬件電路，為礦山測量機器人通訊技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 礦山測量 機器人 SCI 通訊

礦山測量學(xué)（Mine surveying）是綜合運用測量、采礦、地質(zhì)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)等多學(xué)科知識，對礦山地質(zhì)勘探、建設(shè)和采礦過程中的靜態(tài)和動態(tài)下各種空間幾何問題進行研究，它屬于采礦科學(xué)一個重要分支學(xué)科，也是采礦科學(xué)的重要組成部分。礦山測量在礦業(yè)開發(fā)的過程中不可缺少的一項重要基礎(chǔ)型技術(shù)工作，在勘探、設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)各個階段都需要進行礦山測量，甚至在礦井報廢后也離不開礦山測量。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，采礦和行業(yè)也獲得前所未有的發(fā)展，但傳統(tǒng)礦山測量時采用人工方式，需要工作人員趕赴現(xiàn)場進行測量、查看數(shù)據(jù)并進行分析處理，由于測量點分布在礦區(qū)不同位置，測量過程工作量較大，導(dǎo)致大量的人力資源浪費。開展礦山測量用機器人通訊系統(tǒng)的研究對于減少礦山企業(yè)工作量、降低安全生產(chǎn)事故、保障人民生命財產(chǎn)安全具有重要的意義。

一、礦山測量機器人

礦山測量機器人也稱礦山測地機器人是替代傳統(tǒng)人工進行數(shù)據(jù)測量的設(shè)備，它可以自動對目標(biāo)進行搜索、跟蹤和辨識，并具有目標(biāo)角度監(jiān)測、距離監(jiān)測、三維坐標(biāo)及影像監(jiān)測等功能。礦山測量機器人是在電子全站儀的基礎(chǔ)上將步進馬達技術(shù)和CCD影像技術(shù)等集成于一體的視頻成像系統(tǒng)，并為礦山測量測量機器人開發(fā)先進的控制系統(tǒng)、通訊技術(shù)和上位機數(shù)據(jù)處理軟件。礦山測量機器人利用高精度傳感器對測量目標(biāo)進行快速識別、判斷，實現(xiàn)自動完成校準(zhǔn)、讀數(shù)等操作，可以完全替代人工測量。礦山測量機器人可以按照測量周期進行自動測量，具有測量的全過程精確控制的功能，并對數(shù)據(jù)進行處理和分析，實現(xiàn)無人自動化測量。礦山測量機器人測量過程可以選擇固定式全自動測量模式和移動式半自動測量模式，本文涉及的礦山測量機器人采用固定式全自動測量模式。

二、通訊系統(tǒng)設(shè)計

礦山測量機器人與上位機之間的數(shù)據(jù)通訊采用串行通信技術(shù)，即利用DSP內(nèi)部的串行通信接口模塊（SCI）向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)傳輸。SCI模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非歸零數(shù)據(jù)格式，能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間或同其他具有兼容數(shù)據(jù)格式SCI端口的外設(shè)進行數(shù)據(jù)通信。為了保證數(shù)據(jù)完整性，SCI模塊對外接收到的數(shù)據(jù)進行間斷、極性、超限和幀錯誤的檢測。SCI發(fā)送信號的幾點說明：（1）位TXENA變高，使能發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）寫數(shù)據(jù)到SCITXBUF寄存器，從事發(fā)送器不能在為空，TXRDY位變低；（3）SCI發(fā)送數(shù)據(jù)到移位寄存器；（4）在TXRDY變高后，程序?qū)懙诙€字符到SCITXBUF寄存器；（5）發(fā)送完第一個字符，開始將第二個字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA變低，禁止發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，SCI結(jié)束當(dāng)前字符的發(fā)送；（7）第二個字符發(fā)送完成，發(fā)送器變空準(zhǔn)備發(fā)送下一個字符。

通訊系統(tǒng)電路采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片SP3223EEY進行數(shù)據(jù)通信，由于該芯片和TMS320F2812均是+3.3V供電，所以二者相關(guān)引腳可直接連接，通信電路如圖1所示。RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）指定的一種串行總線的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了串行通信中主控模板和從屬模塊之間的物理連接線路的機械、電氣、功能和過程特性，兩端都必須遵循的共同約定。其標(biāo)準(zhǔn)總線為25線，但實際中常用簡化了的9線接口或者是本例中采用的3線（地線、發(fā)送線、接收線）傳送的方式。

圖1 通信接口電路

三、結(jié)束語

礦山測量機器人通訊技術(shù)是將測量原理、電力電子技術(shù)和通訊理論相融合的綜合技術(shù)。本文以數(shù)字信號處理器為核心設(shè)計礦山機器人通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好和抗干擾能力強等特點，提高了礦山測量技術(shù)的智能化水平，為礦山安全生產(chǎn)工作的開展奠定基礎(chǔ)。

參 考 文 獻

[1] 伊?xí)詵|.變形監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[M].黃河水利出版社，2007；

[2] 劉春，倪涵.GeoMoS自動監(jiān)測系統(tǒng)與觀測數(shù)據(jù)精度分析[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2006，4（2）：41-44；

[3] 龐向坤.基于DSP的無刷直流電機實驗系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].山東大學(xué)，2008.