本课题是国家国际科技合作专项项目“无人值守工作面液压支架电液控制系统的研制”(项目编号:2013DFA70750)和山西省科技重大专项项目“全自动国产无人综采工作面技术装备研发”(项目编号:20111101024)的重要组成部分。本课题以开发一套运行可靠、安全性高、自动化程度高、操作方便的液压支架端头控制器集中控制系统为目标,设计了基于MC9S12XDP512单片机的端头控制器,与防爆计算机、支架控制器组成了具有3层网络结构的液压支架控制系统,实现了综采工作面液压支架的自动控制、支架状态实时监测、系统参数在线修改、程序在线升级、集中控制系统热备份等功能。本文的主要研究内容如下:通过查阅国内外液压支架控制系统的相关文献,分析了国内外研究现状,并多次对煤矿井下综采工作面进行实地考察,了解了当前我国煤矿的生产实际以及工作现场对液压支架控制系统的实际需求,由此确定了由防爆计算机、端头控制器和支架控制器组成具有3层网络结构的液压支架控制系统,并明确了本文的研究对象端头控制器的功能要求和性能指标。基于RS485/Modbus通讯总线设计了端头控制器的通讯系统,并就液压支架的动作控制提出了3种控制模式,分别为就地控制模式、远程控制模式和集中控制模式;设计了系统参数设置方案,提高了液压支架电液控制系统对煤矿复杂工况环境的适应能力;设计了基于IAP技术的程序在线升级方案,并增加XRAM储存校验环节,提供了一种稳定、快速的系统程序升级方案;设计了基于端头控制器的集中控制系统热备份方案,在主端头控制器或是通讯电缆出现故障后可以进行相应的工作模式切换,保证了综采工作面生产的连续性。针对端头控制器的功能要求和煤矿井下的特殊环境,设计了基于MC9S12XDP512单片机的端头控制器硬件电路,包括最小系统电路、矩阵键盘电路、LCD显示电路、RS485通讯电路、声光报警电路、XRAM储存电路。根据硬件电路原理图设计了PCB电路板并完成了样机制作,然后对硬件电路进行了功能测试,并通过热老化试验排除了硬件电路焊接不良、电子元器件参数不匹配、温漂等一些初期问题,提高了电路板的稳定性。接着对整机进行了EMC电磁干扰试验,测试结果表明端头控制器具有良好的抗电磁干扰能力。基于CodeWarrior IDE软件开发平台,设计了端头控制器的软件,根据系统功能的特点确定了基于中断模式的软件总体结构,然后进行了总线时钟、运行监视、中断资源等软件配置,并采用模块化的设计理念编写了端头控制器的功能模块的程序,包括通讯系统程序、3种控制模式下的集中控制程序、系统参数在线修改程序、程序在线升级程序、端头控制器双机热备份程序以及人机交互程序。在实验室搭建了液压支架控制系统实验平台,将防爆计算机、端头控制器和支架控制器等设备联调进行模拟试验,对端头控制器进行了综合的调试和测评。经过测试,端头控制器运行稳定,能够达到各功能的设计要求,满足液压支架控制系统的使用要求。