54頁，44萬字
摘要
在鐵精礦的選礦生產(chǎn)過程中，精礦含量要求在一定范圍內(nèi)，否則被視為不合
格產(chǎn)品。所以鐵精礦品位的在線檢測是選礦生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時檢測出
產(chǎn)品中鐵的品位及其變化情況，并及時調(diào)整工藝參數(shù)，就可以保證鐵精礦的質(zhì)量，
減少尾礦中產(chǎn)品的流失，可以提高產(chǎn)品合格率。到目前為止，鐵精礦品位的在線
分析仍然是選礦工藝中還未解決的技術(shù)難題。
在鐵精礦在線品位測量方法中，主要有丫透射法和x熒光方法。采用丫透射法
進行鐵礦漿品位在線測量，需要在被測漿液厚度固定，而工廠的礦漿厚度是不可
能恒定的。所以在鐵精礦品位測量時，X熒光方法應(yīng)用更為廣泛。
本文所研究設(shè)計的鐵精礦在線分析系統(tǒng)是利用X熒光分析技術(shù)對工廠生產(chǎn)
的鐵精礦元素含量進行在線檢測，采用CAN總線通信技術(shù)進行遠程通信和根據(jù)面
向?qū)ο缶幊趟枷氩捎肣t實現(xiàn)計算機解譜軟件設(shè)計的在線分析系統(tǒng)。系統(tǒng)由能量色
散X熒光儀、皮帶式測控傳輸系統(tǒng)、CAN總線通信系統(tǒng)、CAN轉(zhuǎn)USB接口卡及計
算機及其解譜軟件組成。采用皮帶測控系統(tǒng)，實現(xiàn)鐵精礦的采樣、制樣以及送樣
等，將礦石通過球磨機制成極細的礦粉，將粉末壓成圓形樣品，通過傳送帶，將
樣品送到X熒光測量處，由能量色散X熒光儀進行測量。整個過程只需要三分鐘
左右，滿足生產(chǎn)要求，并且有效的避免了粒度對鐵精礦測量的影響。
在X熒光解譜分析方面，本文通過X熒光實測譜是由所含元素的各單元素譜
按比例組成的這一思想，采用了多元線性回歸分析方法求取各比例系數(shù)，得到分
解譜。然后對分解譜進行峰面積計算。在譜分析中，采用了濾噪聲譜光滑技術(shù)，
頻域濾本底技術(shù)和對稱零面積尋峰技術(shù)。在工作曲線確定方面，根據(jù)鐵精礦在線
測量的影響因素，鐵對欽的特征X射線的吸收作用，以及鐵精礦中的水對原級X
射線的散射造成對待測元素計數(shù)率的影響，采用多元線性回歸分析法，對鐵精礦
含量計算給予修正，提高了測量準確度。
在遠程數(shù)據(jù)通信方面，本文采用了抗干擾性好，傳輸距離遠的控制局域網(wǎng)
(ControlAreaNetwork)進行通信。本文通過對CAN總線協(xié)議原理的理解與分析，
采用獨立CAN控制器SJAIO00、高性能單片機Atmega64以及并轉(zhuǎn)USB芯片
成都理工大學碩士論文
FT245BM，設(shè)計出CAN轉(zhuǎn)USB接口卡。在本文中詳細闡述了CAN一USB接口卡的
CAN通信模塊及USB模塊等硬件電路設(shè)計與分析。在接口卡的CAN通信程序方
面，本文詳細講解了 sJA1000初始化及程序流程。該接口卡與計算機上的
USB一CAN通信軟件一起，組成了CAN總線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機與CAN
節(jié)點的雙向通信。
在解譜軟件編寫方面，本文在Linux操作系統(tǒng)下采用 QtDesigner開發(fā)軟件進
行設(shè)計。在軟件設(shè)計中，采用多線程設(shè)計的思想，將程序劃分為兩個線程，數(shù)據(jù)
采集線程和譜數(shù)據(jù)顯示及處理線程。后者包括譜數(shù)據(jù)顯示模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、
解譜模塊和CAN轉(zhuǎn)USB通信模塊。譜顯示模塊負責顯示X熒光譜能譜圖以及實現(xiàn)
解譜軟件的中光標的左右移動及縮放等常用功能;參數(shù)設(shè)置模塊負責接收用戶對
解譜及x熒光測量的設(shè)置要求。本文對每個模塊設(shè)計進行了講解，也對Qt界面設(shè)
計、Qt中多線程編程以及Limix串口編程通信方式做了詳細講解，并且設(shè)計出具
有友好操作界面、操作便捷以及功能較完備的解譜軟件。在USB一CAN通信軟件
的設(shè)計中，根據(jù)對CAN總線幀的分析，設(shè)計出CAN總線協(xié)議分析軟件，實現(xiàn)了
從CAN總線數(shù)據(jù)幀中提取所需數(shù)據(jù)。
本文的研究是對在線X熒光測量的一項補充，將在線X熒光測量中引入CAN
總線通信系統(tǒng)以及Linux下的Qt軟件設(shè)計，并設(shè)計出自動解譜測量軟件，將促進
在線分析系統(tǒng)的發(fā)展。試驗表明，本方法測定鐵精礦中TFe、Ti02含量的平均相
對誤差分別1.39%和0.09%，鐵的最大相對誤差為2.17%，欽的最大相對誤差為
0.09%，符合測量需要。
關(guān)鍵詞:x熒光技術(shù)CAN總線Qt編程
Abstraet
Theresearchinsoft研 7areandcommunieationsystemofiron
oreconcentratesonlineanalysis
Introductionoftheauthor:M厄 ngDonghua，female， wasborninOctober， 1982
whosetutorwasProfessorFangfang.ShegraduatedfromChengduUniversityof
TeehnologyinMeasuringtechnologyandInstrumenimajorandwasgrantedthe
MasterDegreeinJune，2008.
AbstraCt
IntheProcessofIronoreeoncentratesseleetingandProduction， itsconteni
mustinaeertainrange， oritwillnotbequalified.50theeontentmeasuxing15akey
stePinProduetProcess， detectthequalityintime， andadjusttheoPeration， itean
assurethequality， decreasethe1055ofProduetingangue， andadvancetheeligibility
rate.Byfar， theonlineanalysisofironoreeoncentrate’ 5qualityinProduetion15still
aProblem.
Themainonlinemeasuringtechniqueofironoreconcentrates15Gamma
transmissionandX一 raytechniques.TheGammatransmissionneedthedePthof
serumtobeeonstant， butitisn， t.50theX一 rayteehnique15widelyused.
ThispaPerstudiedtheoulineeonienimeasuringsystemofironoreconeentrates，
anddesignedaonlinemeasUlingsystemwithX一 rayconienimeasuringteehnology，
CANbusremotecornmunieationteehnology， andProgrammedasPectrumanalysis
softwareobjeetorientedwithQtdesignerdeveloPmentsoftware.It15eomPosedof
EDX即 (EnergyDisPerseX一 rayfluoreseence)， themeasuringandeonirolsystem
withassemblyline， CANbusremotecofnmunicationsystem， CANtoUSBinterface
cardandaXraysPeetrumanalysissoftwareonthecomPuter.Themeasuringand
controlsystemwithassemblylinetosamPletheironore， makeaPieceofSamPle
andtransPortittotheEDXRF.ThewholeProcesseomPletedabouttlireeminutes，
meettheneedinProduction， andavoidtheaffeetofgranularitytoqualityofironore
mCasllrlflg·
IntheX一 raysPectrumanalysis， aecordingtotheX一ray， 5sPeetrum15eomPosed
ofeachelemenis，singleX一 raysPectrumbyProPortion， andmultivariatelinear
analysis15usedtofindtheProPortioncoefficieni， findeaehelement， 5analysis
sPeetrum.AndstarttoealculatethePeakarealater.ThloughthestudyofX一ray
成都理工大學碩士論文
sPeetrumanalysis， afiltertofilternoise， andafiltertofilterthebaekgroundin
frequencyareaandsymmetriealzeroareamethodsareused.Beeauseironhasa
absotheffeettotheXrayoftitanium， andwaterintheironoreconcentratesmakes
disPersionwhichmakesaffecttothecoUntrate， themultivariatelinearanalysis15
usedtofindtheworkfunction， andmadegoodeffectinfact， andimProvedthe
measuringresolution.
TheCAN(ControlAreaNetwork)bus15usedintheremotecommunicationin
thisdesign， whlchhashighinterferenceimLm畫t又 longtransmitdistance.Aecording
tocomPrehendandanalysisoftheProtocolofCANbus， aCANtoUSBinierface
card15designed， andastandaloneCANcontrollerSJA1000， ahighPerformance
MCUAtmega64andaUSBtoParallelchiPFT245BM15used.ThisPaPerelaborates
thedesignofhardwareeircuitssuchasCANeommunieationmodule， USBmodule
and50on.InProgranuningofCANeommunieation， thestartuPofSJA1000andthe
Programflow15deseribedindetail.TheinierfaeecardineomPanywithUSBto
CANeornlnunieationsoftwareinthePCconstilulesCANbuseonlnlunication
system.ItimPlemenistheiniercotnmunieationbetweeneomPutersandCANnodes.
TheonlineanalysissPeet~software15develoPedwithQtDesignerinLinux
05.IntheProgramdesign， multithreadingteelmology15used， theProgr盯 115
dividedintodataacquisitionthreadandsPectrumdisPlayandProcessthread.rThe
latereomPrisessPeetrumdisPlaymodule， Parametersettingmodule，sPectl.um
analysismoduleandUSBtoCANmodule.Everymodule15elaborated， andQt
inierfaeedesign， multithreadingProgrammingandLinuxserialPortcommunieation
areelaboratedalso.TheanalysissPeetrumsoftwaremakesafriendlyinierfaee，
oPeratesconvenientlyandmultifunetional.IntheUSBtoCANsoftwaredesign，
aecordingtoCANbusframeformat， aCANbusProtoeolsoftware15designed，and
itcanacquirethedatafromdataframeexactly.
ThedesignwithCANbusremotecommunication， LinuXQtProgrammingand
sPectru們 nsoftwarewithautomaticanalysis， 15asuPPlementtotheonlineX一ray
measuring， andaPromotiontotheonlineanalyticsystem.ExPerimentindieatesthat，
theaveragerelativequalityerrorofTFe151.39%， andTIOZ150.09%， themost
relativeerrorofTFe152.17%，andTiiso.09%，meetstheneedofmeasuring.
Keywords:X一 rayteehnologyCANbusQtProgranuning
IV
目錄
目錄
摘要..................……，.............................................................................................……I
AbstraCt................................................................................................................……IH
目錄..............................................................................................................……，..…V
第1章引言.......................................................................................................……1
1.1選題依據(jù)及研究的意義...........................................................................……1
1.2鐵精礦測量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景...........................................................……1
1.3鐵精礦在線測量系統(tǒng)遠程通信現(xiàn)狀及發(fā)展前景...................................……2
1.4研究內(nèi)容...................................................................................................……3
第2章CAN總線協(xié)議原理....……，...............……，..……，.....……，……，.…，..…，，.，...……，，.，4
2.1CAN總線的優(yōu)勢.......................................................................................……4
2.1.1CAN與串行通訊RS一485................................................................……4
2.1.2調(diào)制解調(diào)(MODEM).......................................................................……6
2.1.3無線通訊.........................................................................................……6
2.2CAN的分層結(jié)構(gòu).......................................................................................……6
2.3CAN的幀類型...........................................................................................……7
2.4錯誤類型與界定.......................................................................................……8
2.5CAN總線同步機制...................................................................................……9
第3章CAN一USB通信系統(tǒng)研究.......……，.........................................................……12
3.1鐵精礦在線分析系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu).............................................................……12
3.2CAN一USB接口卡設(shè)計......................……，...............................................……12
3.3硬件設(shè)計..........................................................................……，................……13
3.3.1芯片介紹.......................................................................................……13
3.3.2電源模塊設(shè)計...............................................................................……14
3.3.3USB模塊硬件電路設(shè)計...............................................................……14
3.3.4CAN通信模塊設(shè)計.......................................................................……巧
3.4接口卡軟件設(shè)計.....................................................................................……16
第4章X熒光譜數(shù)據(jù)處理................................................................……，..........……19
4.1鐵精礦X熒光解譜方法....................……，............................……，..........……19
4.2數(shù)字濾波譜光滑方法.............................................................................……20
4.3頻域濾本底方法.....................................................................................……22
4.4對稱零面積法尋峰原理.........................................................................……23
4.5計算峰位.................................................................................................……24
4.6水分對鐵精礦測量的影響及解決方法................................……，..........……25
4.7工作曲線確定.........................................................................................……25
于
成都理工大學碩士學位論文
第5章在線譜分析軟件設(shè)計..............................................................................……27
5.1軟件功能介紹.....................................................................................……，…27
5.2軟件開發(fā)環(huán)境.........................................................................................……27
5.3軟件設(shè)計方案.........................................................................................……28
5.3.1USB一CAN通信模塊設(shè)計方案及工作原理..................................……29
5.3.1Linux下USB驅(qū)動程序設(shè)計........................................................……31
5.3.2數(shù)據(jù)采集線程...............................................................................……33
5.3.3圖形用戶接口模塊設(shè)計...............................................................……34
5.3.4參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)計.......................................................................……38
5.3.5自動解譜程序設(shè)計.......................................................................……39
5.3.6報警系統(tǒng).......................................................................................……40
第6章應(yīng)用效果.................................................................................................……41
6.1CAN通信功能檢測.................................................................................……41
6.2鐵精礦含量測量解譜運用效果.............................................................……41
結(jié)論..................................................................................................................……，二43
致謝.，.，.，......……，....……，.……，.，.…，....……，……，二，.…，.，…，…，.…，..........……，...……，..……44
參考文獻...............................................................................................................……45
參考文獻
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