煤岩体受到力的作用时会产生变形或破坏,释放以脉冲形式表现出来的弹性波,即煤岩声发射现象。煤岩声发射信号能够为煤矿动力灾害预测提供非常有价值的信息,对煤岩声发射信号进行采集和分析处理,对于判断煤矿动力灾害的到来,预先做好防范措施具有重大意义。本文采用意法半导体公司最新推出的高端嵌入式处理器芯片STM32F407,设计了一款高性价比的煤岩声发射监测系统。该系统能够实现对煤岩声发射信号的采集和预处理,将数据通过以太网上传到PC机。本文的工作重点为煤岩声发射监测系统分站的设计,工作要点如下:(1)设计了 STM32F407最小系统模块。微控制器芯片采用具有Cortex-M4内核,主频为168MHz的STM32F407ZGT6芯片。(2)针对声发射信号动态范围大的特点,设计了高分辨率的数据采集模块。AD转换器采用ADS1278,实现了 24位分辨率、8通道同步采集。(3)针对声发射信号数据量大的特点,采用SD卡实现了大容量存储功能。支持高达64GB的声发射信号数据缓存。利用FATFS文件系统对数据进行高效管理。(4)采用ILI9341驱动芯片和4.3寸LCD彩屏设计了监测分站的显示模块。显示分辨率可达480*800,对当前声发射事件波形和参数进行实时显示。(5)充分利用STM32F407芯片内置的以太网MAC和外扩PHY组合,设计了以太网通信模块。利用以太网专用DMA传输数据,使系统具有很高的传输速率。(6)以μC/OS操作系统为支撑设计了监测分站软件系统。移植了μC/OS-Ⅲ操作系统,基于μC/OS-Ⅲ系统设计了以太网通信专用DMA传输。在各模块数据传输方面,利用STM32F407片上强大的DMA完成,非常有效地提高了数据传输速度;数字信号处理方面,对采集来的8路信号剔除大量多余数据。将所设计的监测分站与课题组先前开发的MEMS声发射传感器(带宽22kHz)组成完整的煤岩声发射监测系统,进行了综合测试,达到了设计要求。