一种具有复位功能的D波地下通讯电路的制作方法

本发明属于地下通讯技术领域，具体涉及一种具有复位功能的d波地下通讯电路。

背景技术：

在井下作业的矿工，遇突发矿难后，被埋在地下，原有的管路、电话线均中断，而现有的通信方法，如无线电波通信(包括各种频率和波长)、光纤通信，激光通信等等，在矿难发生后的地下已经无法使用。这样，遇难矿工无法和井上联系，井上人员无法用原有的通信设备了解进行的危难情况，为了解决这一技术难题，d波地下通讯技术应运而生，而现有d波在使用时，存在很多技术性的难题，其一，d波信号从地上传输到地下的d波机后，还需要从d波机传输到pc机，而现有串口在实现两者的通讯时，容易对接口设备造成损坏；其二，在地下缺乏必要的终端，当矿难发生时，矿工无法第一时间发出求救信号，其三，由于信号弱、电压不稳等原因造成arm处理器程序跑飞或死机等问题，导致了设备工作异常。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有复位功能的d波地下通讯电路，当矿难发生时，其用于连接d波机和pc机，实现d波信号的稳定传输。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种d波地下通讯电路，该通讯电路设置在用于接收d波信号的d波机和用于显示d波信号的pc机之间用于传递信号参数，所述d波机与所述pc机之间依次设置有调制解调器、单片机和arm处理器，所述d波机与所述调制解调器之间设置有低频自动增益控制电路和电压放大电路，所述单片机通过ttl串口通讯与arm处理器相连，所述arm处理器通过rs232串口通讯与pc机相连，所述arm处理器上连接有晶振电路、复位电路、手柄控制电路以及存储电路。

进一步的，所述低频自动增益控制电路包括依次连接的缓冲模块、自动增益控制模块和衰减模块，所述缓冲模块的输入端与所述d波机相连，所述衰减模块的输出端与调制解调器相连。

进一步的，所述缓冲模块包括运算放大器u13、电阻r46-r50、电容c36、电容c37以及电容c48，所述运算放大器u13的引脚1与所述自动增益控制模块相连，所述运算放大器u13的引脚2与所述d波机之间依次串联有电阻r49和电容c36，电容c36与接地端之间串联有电阻r48，所述运算放大器u13的引脚3通过电阻r46与+12v电源相连，所述运算放大器u13的引脚3与接地端之间串联有电阻r47，电阻r47的两端并联有电容c48，所述运算放大器u13的引脚4接地，所述运算放大器u13的引脚8与+12v电源相连且+12v电源与接地端之间串接有电容c37，所述运算放大器u13的引脚2与所述运算放大器u13的引脚1之间串联有电阻r50。

进一步的，所述自动增益控制模块包括电容c38、电阻r114、运算放大器u14、电阻r53、电阻r54以及电容c40，所述运算放大器u14的引脚3与所述缓冲模块之间串联有电容c38，所述运算放大器u14的引脚4与所述缓冲模块之间串联有电阻r114且所述运算放大器u14的引脚4接地，所述运算放大器u14的引脚6与-5v电源相连，所述运算放大器u14的引脚8与+5v电源相连，所述运算放大器u14的引脚2与接地端之间串接有电阻r54，所述运算放大器u14的引脚2与+5v电源之间串接有电阻r53，+5v电源与接地端之间串联有电容c40，所述运算放大器u14的引脚5与引脚7直接相连，所述运算放大器u14的引脚7与所述衰减模块相连。

进一步的，所述衰减模块包括电容c41、电阻r58、电阻r59以及电容c42，所述电阻r59连接在运算放大器u13的引脚6和引脚7之间，运算放大器u13的引脚6与所述自动增益控制模块之间依次串接有电阻r58和电容c41，运算放大器u13的引脚7与所述调制解调器之间串联有电容c42。

进一步的，所述运算放大器u14的引脚1与引脚7之间串联有采样电路，该采样电路包括电阻r55、三极管q1、若干个并联电阻以及若干个并联电容，所述运算放大器u14的引脚1与+5v电源之间串联有电阻r55，所述运算放大器u14的引脚1与三极管q1的集电极相连，三极管q1的基极接地，三极管q1的发射极与若干个并联电阻串联后与所述运算放大器u14的引脚7相连，所述运算放大器u14的引脚1与接地端之间串接有若干个并联的电阻。

进一步的，所述放大电路包括：运算放大器u9、电阻r60-r65、电容c21以及电容c22，所述运算放大器u9的输出端依次与电容c22、电阻r60串联后与所述d波机相连，所述运算放大器u9的输出端与反相输入端之间串联有电阻r61，所述运算放大器u9的反相输入端与调制解调器之间依次串联有电阻r62和电容c21，所述电阻r62与接地端之间串联有电阻r63，所述运算放大器u9的同相输入端通过电阻r64后与+12v电源相连，所述运算放大器u9的同相输入端与接地端之间连接有电阻r65。

进一步的，所述晶振电路包括：与所述arm处理器的osc_in接口和osc_out接口连接的无源晶振y2，并联在无源晶振y2两侧的电阻r7，连接在所述arm处理器的osc_in接口和接地端之间的电容c4，连接在所述arm处理器的osc_out接口和接地端之间的电容c3；

所述复位电路包括监控芯片u3、充电插座j3，所述充电插座j3的引脚1与所述监控芯片u3的mr接口相连，所述充电插座j3的引脚2与所述监控芯片u3的wdo接口相连，所述监控芯片u3的vdd接口与+3.3v电源相连，+3.3v电源与所述监控芯片u3的pfi接口之间连接有电容c2，所述监控芯片u3的pfi接口与所述监控芯片u3的gnd接口相连后共同接地，所述监控芯片u3的reset接口与所述arm处理器的nrst接口相连，所述监控芯片u3的wdi接口与所述arm处理器的引脚100相连；

所述手柄控制电路包括光耦u18、电阻r2、电阻r3以及电阻r4，所述光耦u18的引脚1通过电阻r2与+5v电源相连，所述光耦u18的引脚2直接与控制手柄相连，所述光耦u18的引脚3与所述arm处理器的booto接口相连，所述光耦u18的引脚3与接地端之间连接有电阻r4，所述光耦u18的引脚4与+3.3v电源之间连接有电阻r3。

进一步的，所述存储电路包括存储芯片u2和电容c1，所述存储芯片u2的a0、a1、a2、gnd以及wp接口均接地，所述存储芯片u2的vcc接口与+3.3v电源相连，所述存储芯片u2的a0接口与vcc接口之间连接有电容c1，所述存储芯片u2的scl接口与所述arm处理器的引脚34相连，所述存储芯片u2的sda接口与所述arm处理器的引脚35相连。

进一步的，所述监控芯片u3的reset接口与电阻r6的一端相连，电阻r6的另一端分别与+3.3v电源和电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与所述监控芯片u3的wdi接口相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的d波地下通讯电路设置在用于接收d波信号的d波机和用于显示d波信号的pc机之间，d波信号传输到地下的d波机后，经过低频自动增益控制电路和电压放大电路的放大后与调制解调器相连，其中，低频自动增益控制电路的输入电压只要在100-2000mv之间其输出电压始终为500mv，适应性强，电压稳定，不会对接口设备造成损坏，低频自动增益控制电路再依次经过单片机和arm处理器后将d波信号传输到pc机，当矿难发生时，可代替常规通讯手段与地下进行通讯；而且，本发明还包括复位电路和存储电路，当d波机跑飞或死机时可进行存储并进行复位，本发明整体结构简单、可靠性高。

附图说明

图1是本发明中d波信号在地下传输的流程框图；

图2是本发明中低频自动增益控制电路的电路图；

图3是本发明中放大电路的电路图；

图4是本发明中arm处理器与晶振电路、复位电路、手柄控制电路以及存储电路的连接关系示意图；

图5是本发明中晶振电路的电路图；

图6是本发明中复位电路的电路图；

图7是本发明中手柄控制电路的电路图；

图8是本发明中存储电路的电路图；

图中标记：2、晶振电路，3、复位电路，4、缓冲模块，5、自动增益控制模块，6、衰减模块，7、手柄控制电路，8、存储电路，9、控制手柄，11、d波机，12、调制解调器，13、单片机，14、arm处理器，15、pc机，16、电压放大电路，17、低频自动增益控制电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种d波地下通讯电路，如图1所示，该通讯电路设置在用于接收d波信号的d波机11和用于显示d波信号的pc机15之间用于传递信号参数，所述d波机11与所述pc机15之间依次设置有调制解调器12、单片机13和arm处理器14，该arm处理器14的型号为stm32f103zet6所述d波机11与所述调制解调器12之间设置有低频自动增益控制电路17和电压放大电路16，所述单片机13通过ttl串口通讯与arm处理器14相连，所述arm处理器14通过rs232串口通讯与pc机15相连，如图4所示，所述arm处理器14上连接有晶振电路2、复位电路3、手柄控制电路7以及存储电路8。

如图2所示，所述低频自动增益控制电路17包括依次连接的缓冲模块4、自动增益控制模块5和衰减模块6，所述缓冲模块4的输入端与所述d波机11相连，d波机中输出的d波信号的带宽为80db，电压在100mv-2000mv之间，经过缓冲模块4和自动增益控制模块5后的电压恒为1000mv，再经过衰减模块后电压变为500mv，无论输入低频自动增益控制电路17的电压值为多大，该低频自动增益控制电路17的输出电压恒为500mv，电压稳定，不会对接口设备造成损坏；所述衰减模块6的输出端与调制解调器12相连。所述缓冲模块4包括运算放大器u13、电阻r46-r50、电容c36、电容c37以及电容c48，所述运算放大器u13的引脚1与所述自动增益控制模块5相连，所述运算放大器u13的引脚2与所述d波机11之间依次串联有电阻r49和电容c36，电容c36与接地端之间串联有电阻r48，所述运算放大器u13的引脚3通过电阻r46与+12v电源相连，所述运算放大器u13的引脚3与接地端之间串联有电阻r47，电阻r47的两端并联有电容c48，所述运算放大器u13的引脚4接地，所述运算放大器u13的引脚8与+12v电源相连且+12v电源与接地端之间串接有电容c37，所述运算放大器u13的引脚2与所述运算放大器u13的引脚1之间串联有电阻r50。所述自动增益控制模块5包括电容c38、电阻r114、运算放大器u14、电阻r53、电阻r54以及电容c40，所述运算放大器u14的引脚3与所述缓冲模块4之间串联有电容c38，所述运算放大器u14的引脚4与所述缓冲模块4之间串联有电阻r114且所述运算放大器u14的引脚4接地，所述运算放大器u14的引脚6与-5v电源相连，所述运算放大器u14的引脚8与+5v电源相连，所述运算放大器u14的引脚2与接地端之间串接有电阻r54，所述运算放大器u14的引脚2与+5v电源之间串接有电阻r53，+5v电源与接地端之间串联有电容c40，所述运算放大器u14的引脚5与引脚7直接相连，所述运算放大器u14的引脚7与所述衰减模块6相连。所述衰减模块6包括电容c41、电阻r58、电阻r59以及电容c42，所述电阻r59连接在运算放大器u13的引脚6和引脚7之间，运算放大器u13的引脚6与所述自动增益控制模块5之间依次串接有电阻r58和电容c41，运算放大器u13的引脚7与所述调制解调器12之间串联有电容c42，此处需要说明的是，衰减模块和缓冲模块中的运算放大器u13为同一个ad8599放大器，在附图2中，缓冲模块中的运算放大器u13表示为u13a，衰减模块中的运算放大器u13b。

所述运算放大器u14的引脚1与引脚7之间串联有采样电路，该采样电路包括电阻r55、三极管q1、若干个并联电阻以及若干个并联电容，所述运算放大器u14的引脚1与+5v电源之间串联有电阻r55，所述运算放大器u14的引脚1与三极管q1的集电极相连，三极管q1为npn三极管，三极管q1的基极接地，三极管q1的发射极与若干个并联电阻串联后与所述运算放大器u14的引脚7相连，所述运算放大器u14的引脚1与接地端之间串接有若干个并联的电阻,运算放大器u14的型号为ad603。

如图3所示，所述放大电路包括：运算放大器u9、电阻r60-r65、电容c21以及电容c22，所述运算放大器u9的输出端依次与电容c22、电阻r60串联后与所述d波机11相连，所述运算放大器u9的输出端与反相输入端之间串联有电阻r61，所述运算放大器u9的反相输入端与调制解调器12之间依次串联有电阻r62和电容c21，所述电阻r62与接地端之间串联有电阻r63，所述运算放大器u9的同相输入端通过电阻r64后与+12v电源相连，所述运算放大器u9的同相输入端与接地端之间连接有电阻r65。

如图5所示，所述晶振电路2包括：与所述arm处理器14的osc_in接口和osc_out接口连接的无源晶振y2，无源晶振y2的晶振频率为8mhz。并联在无源晶振y2两侧的电阻r7，连接在所述arm处理器14的osc_in接口和接地端之间的电容c4，连接在所述arm处理器14的osc_out接口和接地端之间的电容c3；

如图6所示，所述复位电路3包括监控芯片u3、充电插座j3，所述充电插座j3的引脚1与所述监控芯片u3的mr接口相连，所述充电插座j3的引脚2与所述监控芯片u3的wdo接口相连，所述监控芯片u3的vdd接口与+3.3v电源相连，+3.3v电源与所述监控芯片u3的pfi接口之间连接有电容c2，所述监控芯片u3的pfi接口与所述监控芯片u3的gnd接口相连后共同接地，所述监控芯片u3的reset接口与所述arm处理器14的nrst接口相连，所述监控芯片u3的wdi接口与所述arm处理器14的引脚100相连即pa/8usart1_ck/tim1_ch1/mco接口相连；所述监控芯片u3的reset接口与电阻r6的一端相连，电阻r6的另一端分别与+3.3v电源和电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与所述监控芯片u3的wdi接口相连。

如图7所示，所述手柄控制电路7包括光耦u18、电阻r2、电阻r3以及电阻r4，光耦u18的型号为pc357，所述光耦u18的引脚1通过电阻r2与+5v电源相连，所述光耦u18的引脚2直接与控制手柄9相连，所述光耦u18的引脚3与所述arm处理器14的booto接口相连，所述光耦u18的引脚3与接地端之间连接有电阻r4，所述光耦u18的引脚4与+3.3v电源之间连接有电阻r3，当矿难发生时，控制手柄可作为地下控制终端第一时间向外界发出求救信号。

如图8所示，所述存储电路8包括存储芯片u2和电容c1，存储芯片u2的型号为24lc512，所述存储芯片u2的a0、a1、a2、gnd以及wp接口均接地，所述存储芯片u2的vcc接口与+3.3v电源相连，所述存储芯片u2的a0接口与vcc接口之间连接有电容c1，所述存储芯片u2的scl接口与所述arm处理器14的引脚34，即

pa0-wkup/usart2-cts/adc123_in0/tim5_ch1/tim2_ch1-etr/tim8-etr接口相连，所述存储芯片u2的sda接口与所述arm处理器14的引脚35，即pa1/usart2-rts/adc123_in1/tim5_ch2/tim2_ch2接口相连。

本发明提供一种具有复位功能的d波地下通讯电路，该通讯电路设置在用于接收d波信号的d波机和用于显示d波信号的pc机之间，d波信号传输到地下的d波机后，经过低频自动增益控制电路和电压放大电路的放大后与调制解调器相连，其中，低频自动增益控制电路的输入电压只要在100-2000mv之间其输出电压始终为500mv，适应性强，电压稳定，不会对接口设备造成损坏，再依次经过单片机和arm处理器后将d波信号传输到pc机，当矿难发生时，可代替常规通讯手段与地下进行通讯；而且，本发明还设置有复位电路和存储电路，当d波机跑飞或死机时可进行存储并进行复位，本发明整体结构简单、可靠性高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。