(煤礦監(jiān)控分站)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、(煤礦監(jiān)控分站 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 .txt 逆風(fēng)的方向,更適合飛翔。我不怕萬(wàn)人阻擋,只怕自己投 降。你發(fā)怒一分鐘,便失去 60分鐘的幸福。忙碌是一種幸福,讓我們沒(méi)時(shí)間體會(huì)痛苦 ; 奔波 是一種快樂(lè),讓我們真實(shí)地感受生活 ; 疲憊是一種享受,讓我們無(wú)暇空虛。生活就像 呼吸 呼 是為出一口氣, 吸 是為爭(zhēng)一口氣。 本文由 yu1984630貢獻(xiàn)doc文檔可能在 WAP 端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇 TXT ,或下載源文件到本機(jī)查看。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文摘要在工業(yè)生產(chǎn)中,電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被 控參 數(shù)。 在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中, 都需要對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)。 而井下壓力的檢

2、測(cè)對(duì)礦井 安全更是 尤其重要。 為了獲取井下待測(cè)地層的壓力, 提出了一種利用傳感器將壓力轉(zhuǎn)化 為電信號(hào), 把 脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)與直流能量疊加,以電流形式饋入電纜,實(shí)現(xiàn)能量 /數(shù)據(jù)的耦 合傳輸。該測(cè)量 方法能夠滿足井下遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊? 可與電子壓力計(jì)配合實(shí)現(xiàn)地面直 讀測(cè)量, 精確度較高。 采用單片機(jī)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)不僅具有檢測(cè)方便、 簡(jiǎn)單和靈活性大 等優(yōu)點(diǎn), 而且可以大幅度提 高被測(cè)壓力的精確度。 因此, 單片機(jī)對(duì)壓力的檢測(cè)問(wèn)題是一 個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制 問(wèn)題。 單片機(jī)是一種集 CPU、 RAM 、 ROM 、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的器件, 只需 要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字

3、信息的處理和控制。 因此, 單片機(jī)廣泛用于現(xiàn)代 工業(yè)控制 中。 本論文側(cè)重介紹 “單片機(jī)壓力檢測(cè)系統(tǒng)” 的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。 論文的主要內(nèi)容包 括:采樣、濾波、鍵盤、 LED 顯示和報(bào)警系統(tǒng),單片機(jī) AT89S52 的開發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用 軟件開發(fā) 等。 作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 單片機(jī)壓力檢測(cè)系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微 機(jī)原理、 自動(dòng) 控制原理、 模擬電子技術(shù)、 數(shù)字控制技術(shù)、 鍵盤顯示技術(shù)等諸多方面的知 識(shí), 是對(duì)所學(xué)知識(shí) 的一次綜合測(cè)試 關(guān)鍵詞:壓力測(cè)量; AT89S52; CAN 總線;安全檢測(cè)系統(tǒng)I畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文ABSTRACTWith scientific constant prog

4、ress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used. especially in the underground mine industry, the accurate test of pressure is very important.To obtain pressures of the formations in well tell testing ,a downhole wireline remote telemetry met

5、hod is developed by using time division frequency transmission technology in the mode.It also enables to supply power to the downhole tool on a single-core wered-armored camored cable.The coded pulse data are modulated on power signals. Then the surface processor uses double countered synchronism me

6、thod to measure the pressure frequencies. Adopt Single-Chip Microcomputer is it control convenient, simple, flexibility advantage such as being heavy to have not merely to control to go on to pressure to come, and can raise by technical indicator not to accuse of pressure by a large margin, thus can

7、 big improvement quality and the quantity of products. So the control problem to the pressure of Single-Chip Microcomputer is the control problem constantly be able to encounter in the industry manufacture. This thesis introduces the design and debugging of “ the pressure control system by microcomp

8、uter ” . As a typical experimental design in control system, it uses much control knowledge and comprehensively tests student s ability in control system. The content of this thesis mainly includes: introduces, filtering ware, keyboard, man-computer dialogue supported by LED indication, heat control

9、 method, the development of micro-computer MCS-51 and systemic applied software. Key words:pressure control; AT89S52; CAN bus; Safety monitoring system .II畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文目錄AT89C52 單片機(jī)基本知識(shí) 6 看門狗電路 10 A/D 轉(zhuǎn)換電路 11 開關(guān)量 輸入 15 開關(guān)量輸出 16 穩(wěn)壓電源電路 18 LED 顯示電路 18 地址開 關(guān)電路 20 聲光報(bào)警電路 20 主程序流程圖 23 中斷子程序流程圖 24 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 25

10、 數(shù)字濾波子程序流程圖 253硬件電路設(shè)計(jì) 10 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.84系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 23 4.1 4.2 4.3 4.44.5 壓力標(biāo)度變換流程圖 26III畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 5 總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29 致謝 錯(cuò)誤!未定義書簽。 錯(cuò)誤!未定義書簽。IV畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文1緒論物理、 化學(xué)、 電工等多種學(xué)科, 與礦山采、 掘、 機(jī)、 運(yùn)、 通等生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切相關(guān), 功能復(fù)雜, 技術(shù)難度高。因此,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),對(duì)于監(jiān)控 裝置的裝備、管理和培訓(xùn)任務(wù)十分艱巨。 為了從根本上解決煤礦安全問(wèn)題, 需要依 靠科技進(jìn)步手段提高煤礦整體安全技術(shù)裝備與管理 水平。 其中

11、在高瓦斯礦井建立煤礦安 全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),從而改善煤礦安全環(huán)境和建立包括 煤礦安全隱患全面查排、實(shí)時(shí)監(jiān)督 管理、 安全保障等內(nèi)容的安全管理體系是長(zhǎng)治久安防止 煤礦安全事故的最重要的兩個(gè)方 面。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 井下安全檢測(cè)系統(tǒng)是礦井安全監(jiān) 控技術(shù)的一部分, 是隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展 起來(lái)的。 1815 年, 英國(guó)發(fā)明了世界上第 一種瓦斯監(jiān)測(cè)儀器瓦斯檢定燈,利用火焰的 高度來(lái)測(cè)量瓦斯?jié)舛取?20 世紀(jì) 30 年代, 日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器,一直沿用至今。 40 年代,美國(guó)研制了檢測(cè)瓦斯氣體的敏感 元件鉑絲催化元件。 1954 年,英國(guó)采礦1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 安全研究所(SMRE 制成

12、了最早的載體催化元件。 60 年代以后,主 要產(chǎn)煤國(guó)家都把發(fā)展 載體催化元件作為瓦斯檢測(cè)儀器的主攻方向。 電子技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了 瓦斯監(jiān)測(cè)裝置的進(jìn) 一步發(fā)展, 首先是研制小型化個(gè)人攜帶式儀器, 以后是礦井監(jiān)控系統(tǒng), 如 70 年代后期 法國(guó)研制的 CTT63/40 礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國(guó)的 MINOS 系統(tǒng)、美國(guó)的 SCADA 系 統(tǒng)等。 我國(guó)監(jiān)控分站技術(shù)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、 從低水平到高技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。 從建國(guó)初 期 到 70 年代, 煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定器、 瓦斯檢定燈、 檢知管、 風(fēng)表等 攜帶式 儀器檢測(cè)井下環(huán)境參數(shù)。 60 年代初期, 我國(guó)開始研制載體催化元件, 1964 年煤

13、炭部組織有 關(guān)研究所、 制造廠攻關(guān), 研制了第一種達(dá)到使用水平的載體催化元件; 接著, 撫順煤礦 安全儀器廠研制出以該元件為傳感器的 AQR-1 型瓦斯測(cè)量?jī)x。隨著敏感元件 制造水平的提 高和電子技術(shù)的發(fā)展, 特別是大規(guī)模集成電路的、 微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用, 使監(jiān)控分站技 術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。 70 年代瓦斯斷電儀問(wèn)世, 80 年代以后, 國(guó)內(nèi)有 多種型號(hào)的監(jiān)控分 站通過(guò)了技術(shù)鑒定。 目前, 我國(guó)已有數(shù)十家科研、 制造單位生產(chǎn)礦井 監(jiān)控系統(tǒng)、 各種傳感器、 瓦斯報(bào)警斷電儀、 瓦斯遙測(cè)報(bào)警斷電儀、 風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置等, 這些裝置的推廣與應(yīng)用, 改 善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌?？s小了與國(guó)外先進(jìn)技

14、術(shù)水平 的差距。 1.3 問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì) 如前所述, 測(cè)量瓦斯主要采用載體催化元件, 它具有宜于將非電量轉(zhuǎn)化為電量、 便 于采用電 子技術(shù)、 靈敏度高、 響應(yīng)時(shí)間快、 測(cè)量精度高、 不受溫度和濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。 其主要缺點(diǎn)是:工作溫度高(500以上 ,只能做成隔爆型;遇 H2S 氣體有“中毒”問(wèn) 題,在有 H2S 氣 體 的礦井中不能使用;元件穩(wěn)定性較差,有零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移問(wèn) 題。因此,必須繼續(xù) 開發(fā)研制穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)的新型本質(zhì)安全型敏感元件。 監(jiān)控裝置的電路設(shè)計(jì)要向數(shù)字化、 集成化、 智能化的方向發(fā)展。 攜帶式儀器應(yīng)提高集成度, 采用表面安裝技術(shù), 實(shí)現(xiàn)開機(jī)自檢 和運(yùn)行中自檢功能。 程序

15、設(shè)計(jì)各種參量、報(bào)警點(diǎn),自動(dòng)校正零點(diǎn)及誤差,監(jiān)視電池狀況。擴(kuò) 大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量, 設(shè)置外接計(jì)算機(jī)接口, 開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。 推廣自動(dòng)充電和防過(guò)充、 過(guò)放的電池 充電器, 開發(fā)瓦斯、 氧氣、 一氧化碳三參數(shù)及多參數(shù)檢測(cè)儀。 向小型化、 多參數(shù)、 多功 能、智能化的方向發(fā)展。 為適應(yīng)不同類型礦井的需要,監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有靈活的配置方 式。大型礦井可以配置 主扇監(jiān)測(cè)、皮帶運(yùn)輸、瓦斯抽放等子系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)分站智能化、系統(tǒng) 化。 掘進(jìn)工作面的 分站應(yīng)具有風(fēng)電瓦斯閉鎖功能。 小型礦井因測(cè)點(diǎn)較少, 只布置分站和智能 化傳感器就可 以滿足需要。要進(jìn)一步開發(fā)傳感功能和信息處理功能一體化的智能化傳感器, 傳感器之 間

16、的聯(lián)鎖功能由計(jì)算機(jī)軟件判別實(shí)現(xiàn)。 豐富傳感器的種類, 開發(fā)氧氣傳感器及生產(chǎn) 監(jiān)控 方面的各類保護(hù)性傳感器。2畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 本文研究的內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)的功能 研究?jī)?nèi)容 井下安全監(jiān)控分站是安全監(jiān) 控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心, 負(fù)責(zé)采集和處理現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境和設(shè) 備狀態(tài)等方面的安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù), 并 能實(shí)時(shí)地控制設(shè)備。 同時(shí)它也是傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施, 各種數(shù)據(jù)都要通過(guò)它與地面中心站進(jìn)行通訊。圖 1-1 是監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖。 中心站單片機(jī) 1單片機(jī) 2單片機(jī) x傳感器、變頻器、電源開關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 圖 1-1 監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖1可以檢測(cè)低濃瓦斯、高濃瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度、壓力等環(huán)境參數(shù),以及 風(fēng) 門、風(fēng)筒等開關(guān)參

17、數(shù),并能監(jiān)測(cè)煤倉(cāng)煤位、水位、電壓、電流以及機(jī)電設(shè)備開 /停等 生產(chǎn)參 數(shù); 2 每臺(tái)分站收中心站控制, 執(zhí)行中心站的各種命令, 并將分站的各種監(jiān)控參數(shù)和工 作 狀態(tài)傳送給中心站; 3適合礦井及地面工廠環(huán)境需要。耐壓、耐腐蝕、防潮、密封; 4 具有掉電初始化信息不丟失的保護(hù)功能; 5分站本身具有死機(jī)自動(dòng)復(fù)位功能; 6電源箱 提供分站部分及外接傳感器的工作電源; 7 當(dāng)交流電源停電時(shí), 備用蓄電池自動(dòng)投入工作; 8通過(guò)液晶顯示塊直接顯示傳感器實(shí)時(shí)值、通訊及供電狀況; 9可擴(kuò)展一個(gè) RS485 通訊 接口。3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文2檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及單片機(jī)介紹整個(gè)煤礦安全檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 整個(gè)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)由

18、地面中心站、 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)站、 分 支中繼器、井下監(jiān)控分關(guān) 輸 關(guān) 輸入 8路 AD74LS164 AT89C52顯示傳 感 器入 電 路輸轉(zhuǎn) 換 及 光 耦電路 電 電路 圖 2-1 監(jiān)控分站的原理圖在 圖 2-1 中 , 輸 入 電 路 和 A/D 轉(zhuǎn) 換 電 路 負(fù) 責(zé) 對(duì) 來(lái) 自 傳 感 器 的 8 路 頻 率 信 號(hào) (200Hz1000Hz進(jìn)行整形, 從而得到波形、 電平規(guī)范的方波信號(hào)。 光耦電路則主要負(fù)責(zé) 信號(hào) 的隔離,消除共模電壓的影響并遏制過(guò)程通道上的一些脈沖干擾,從而提高系統(tǒng)的4器單 片 機(jī)74HC373RAM32KB分站通訊畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 2-2系統(tǒng)總體軟件結(jié)構(gòu)5畢業(yè)設(shè)計(jì)(

19、論文2.2 AT89C52 單片機(jī)基本知識(shí) ATMEL89 系列單片機(jī) (簡(jiǎn)稱 89 系列單片機(jī) 是 ATMEL 公 司的 8 位 FLASH 單片 機(jī)系列。 這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有 FLASH 存儲(chǔ)器, 因此,有著十分廣 泛的用途,特別是在便攜式、省電和特殊的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。 AT89C52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓,高性能 CMOS 8 位單片機(jī),片內(nèi)含 8k bytes 的 可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM, 器件采 用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),與標(biāo)準(zhǔn) MCS-51

20、 指令 系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品 引腳兼容, 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU和 Flash 存儲(chǔ)單元, 功能 強(qiáng)大 AT89C52 單片 機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能 :8k 字節(jié) Flash 閃速存 儲(chǔ)器, 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM, 32 個(gè) I/O 口線, 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器,一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中 斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口, 片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí), AT89C52 可降至 0Hz 的 靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟 件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作,但允許 RAM ,定時(shí) /計(jì)數(shù)器,串 行通信口及中斷系統(tǒng)繼

21、續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容,但振 蕩器停止工作并禁止 其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C52 主要性能參數(shù):與 MCS-51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周 期 全靜態(tài)操作:OHz-24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 2568 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編 程 I/O 口線 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 低功耗 空閑和掉電模式 AT89C52 有雙列直插式封裝和方形封裝兩種形式。 下圖就是其雙列直插式 封裝的引 腳圖其具體引腳排列如圖 2-3 所示:6畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 2

22、-3AT89C52 引腳排列引腳功能說(shuō)明:Vcc :電源電壓 GND :地 RST :復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí), RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使 單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), ALE(地址鎖存允許 輸出脈 沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下, ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的 脈沖信號(hào),因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目 的。 要注意的是:每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編 程 期間,該引腳還用于輸入編程脈沖 (PROG。 如有必要,可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器 (SFR區(qū)中 的 8E

23、H 單元的 D0 位置位,可禁止 ALE 操作。該位置位后,只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 才能將 ALE 激活。 此外, 該 引腳會(huì)被微弱拉高, 單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí), 應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止 位無(wú)效。 PSEN :程序儲(chǔ)存允許 (PSEN輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào), 當(dāng) AT89C52 由 外部程序存儲(chǔ)器取指令 (或數(shù)據(jù) 時(shí), 每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效, 即輸出兩個(gè)脈沖。 在 此期間,當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP:外部訪問(wèn)允許。 欲 使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 (地址為 0000H-FFFFH, EA 端必須保持低電平 (接地

24、。 需注 意的是:如果加密位 LB1 被編程, 復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 如 EA 端為 高電平 (接 Vcc 端 , CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí), 該引 腳加上 +12V 的編程 允許電源 Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。7畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大 器的輸出端。 P0 口:P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向工 I/0 口,也即地址 /數(shù)據(jù)總線 復(fù)用口。 作 為輸出口用時(shí), 每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路, 對(duì)端口 P0 寫

25、 “時(shí), “ 1 可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí), 這組口 線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址 (低 8 位 和數(shù)據(jù)總 線復(fù)用, 在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上 拉電阻。 在 Flash 編 程時(shí), P0 口接收指令字節(jié), 而在程序校驗(yàn)時(shí), 輸出指令字節(jié), 校驗(yàn)時(shí), 要求外接上拉電阻。 P1 口:P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸 收或輸出 電流 4 個(gè) TTL 邏輯電路。 對(duì)端口寫 “ 1” , 通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高 電平, 此時(shí)可 作輸入口。 作輸入口使用時(shí), 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻, 某個(gè)引腳被外部信 號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一 個(gè)電流 (

26、IIL。與 AT89C51 不同之處是, P1.0 和 P1.1 還可分別作為定 時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外 部計(jì)數(shù)輸入 (P1.0/T2 和輸入 (P1.1 /T2EX , 參見表 2-1。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間, P1 接收低 8 位地址。引腳號(hào) P1.0 P1.1 表 2-1 P1.0 和 P1.1 的第二功能 功能特性 T(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部 計(jì)數(shù)脈沖輸入 ,時(shí)鐘輸出 T2EC(定時(shí) /計(jì)數(shù) 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制 P2 口:是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸 P2 P2 收或輸出電流 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 對(duì)端口

27、 P2 寫 “ 1” , 通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉 到高電平, 此時(shí)可作輸入口, 作輸入口使用時(shí), 因?yàn)閮?nèi)部存在 上拉電阻, 某個(gè)引腳被外部信 號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí), P2 亦接收高位地址和一些控制信 號(hào)。 P3 口:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū) 動(dòng) (吸收或輸出電流 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1 時(shí),它們被內(nèi)部上拉電阻 拉 高并可作為輸入端口。此時(shí),被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻 輸出電流 (IIL。 P3 口除 了作為一般的 I/O 口線外,更重要的用途是它的第二功能,

28、如表 2-2 所示:引腳 P3.0 P3.1 P3.2 表 2-2 P3 口替代功能 替代功能 說(shuō)明 RXD TXD INT0 串行口入 口 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 外部中斷 0 申請(qǐng)8畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 INT1 T0 T1 WR RD 外部中斷 1 申請(qǐng) 定時(shí)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入 定時(shí)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入 外部 RAM 寫選通 外部 RAM 讀選通此外, P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信9畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文3硬件電路設(shè)計(jì)我所設(shè)計(jì)的井下壓力檢測(cè)系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為中心,構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 由模 擬量輸入、

29、開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出、電源指示板及顯示電路等組成。 本系統(tǒng)采用一片 AT89C52 單片機(jī)控制。 硬件電路包括過(guò)看門狗電路、 電平轉(zhuǎn)換電 路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 開關(guān)量 輸入、開關(guān)量輸出、鍵盤顯示電路和穩(wěn)壓電源及地址開關(guān)電 路和顯示電路。 3.1 看門狗電 路 幾乎所有的單片機(jī)都需要復(fù)位電路,對(duì)復(fù)位電路的基本要求是:在單片機(jī)上電時(shí)能 可靠 復(fù)位, 在下電時(shí)能防止程序亂飛導(dǎo)致 EEPROM 中的數(shù)據(jù)被修改; 另外, 單片機(jī)系 統(tǒng)在工作時(shí), 由于干擾等各種因素的影響, 有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正 常工作, 為了克服 這一現(xiàn)象, 除了充分利用單片機(jī)本身的看門狗定時(shí)器 (有些單片機(jī)無(wú)

30、看門狗定時(shí)器 外, 還 需外加個(gè)看門狗電路; 除此以外, 有些單片機(jī)系統(tǒng)還要求在掉電 瞬間單片機(jī)能將重要數(shù)據(jù)保 存下來(lái), 因掉電的發(fā)生往往是很隨機(jī)的, 因而此類單片機(jī)系 統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路, 在掉電剛 發(fā)生時(shí)能告知單片機(jī)。 MAXIM 公司推出的 MAX813L 剛好能滿足這些要求, 下面具體介紹該芯 片的性能特點(diǎn)及使用方法。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式, 其雙列直插如圖 4-1 所示,引腳功能 如下:第 (1腳為手動(dòng)復(fù)位輸入,低電平有效;第 (2、 (3腳分別為電源和 地; 第 (4腳為 電源故障輸入; 第 (5腳為電源故障輸出; 第 (6腳為看門狗輸入, 第 (7腳為 復(fù)

31、位輸出, 第 (8腳為看門狗輸出。 MAX813L 的引腳如圖 3-1 所示:圖3-1 MAX813L 的引腳該芯片具有以下主要性能特點(diǎn): 1復(fù)位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí), 第 (7腳產(chǎn)生復(fù)位輸出,復(fù)位 脈沖寬度的典型值為 200ms,高電平有效,復(fù)位門限的典型值 為 4.65V。 2 看門狗電路輸出。 如果在 1.6s 內(nèi)沒(méi)有觸發(fā)該電路 (即第 (6步無(wú)脈沖輸入 , 則 第 (8腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)。 3 手動(dòng)復(fù)位輸入, 低電平有效, 即第 (1腳輸入一個(gè)低電 平,則第 (7腳產(chǎn)生復(fù)位輸10畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文出。 4 1.25V 時(shí), 第 (5腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)。 MAX813L

32、 和 AT89C52 的連接如圖 3-2, MAX813L 的第 (1腳與第 (8腳相連。第 (7 腳接單片機(jī)的復(fù)位腳,第 (6腳與單片機(jī)制 P1.7 相連。 在軟件設(shè)計(jì)中, P1.7 不斷輸出脈 沖信號(hào), 如果因某種原因單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán), 則 P1.7 無(wú)脈沖輸出。于是 1.6s 后在 MAX813L 的第 (8腳輸出低電平,該低電平加到第 (1腳,使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位輸出, 使單片機(jī)有效復(fù)位, 擺脫死循環(huán)的困境。 另外, 當(dāng)電源電壓低 于限值 4.65V 時(shí), MAX813L 也產(chǎn)生復(fù)位輸出,使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài),不執(zhí)行任何指令, 直至電源電壓恢復(fù)正常, 可有效防止因電源電壓較低進(jìn)

33、單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。RESET P1.7+5V2 VCC 3 GND PFO PFI WDO 5 4 86 WDI 7 RESET 1 MRMAX813L圖 3-2 MAX813L 的連接電路電源故障輸入 PFI 通過(guò)一個(gè)電阻分壓器監(jiān)測(cè)未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng) PFI 低于 1.25V時(shí),電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低,可引起 AT89C52 中斷進(jìn)行電源故障處理,或?qū)?重 要數(shù)據(jù)保存下來(lái)。 把分壓接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對(duì)電源故障告警。 MAX813L 是 一體積小、功耗低、性價(jià)比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片; 它使用簡(jiǎn)單、方便。 它所提供的復(fù)位信號(hào)為高電平, 因而是應(yīng)

34、用于復(fù)位信號(hào)為高電平場(chǎng) 合的單片機(jī)系統(tǒng)的理想芯 片。 3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路井下分站監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)的傳感器均為電壓型或電流型, 必須使用 A/D 轉(zhuǎn)換器把接收 到 的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào),供單片機(jī)處理。使用模擬開關(guān)可以接收 8 路模擬信 號(hào), 每一路的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 1.5ms。 A/D 單元電路主要由信號(hào)變換、 信號(hào)補(bǔ)償、 模擬開關(guān)、 阻抗 匹配、 A/D 轉(zhuǎn)換和緩沖 器等組成。 A/D 單元組成框圖如圖 3-3。11畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 3-3A/D 單元組成框圖(1信號(hào)變換:每臺(tái)分站設(shè)有 8 個(gè)模擬量輸入口, 每個(gè)輸入口都設(shè)置了一組信號(hào)變 換跳 線器 E, E 上有三個(gè)變換位置, 以 A

35、、 B 、 C 三個(gè)字母表示, 分別接有 200 歐姆、 47 千歐姆、 250 歐姆電阻,以適用于不同的傳感器輸出信號(hào)制,如圖 3-4 所示。當(dāng)接入 1 5mA 電流 信號(hào)時(shí), 將 E 接在 A 的位置上, 在 200 歐姆的電阻上產(chǎn)生 0.21V 的電壓信 號(hào); 當(dāng)接入 420mA 電流信號(hào)時(shí), E 接在 C 的位置上, 即在 250 歐姆電阻上 產(chǎn)生 1 5V 的電壓信號(hào); 當(dāng)接入 01V 或 05V 電壓信號(hào)時(shí), E 都接在 B 的位置上,在 47 千 歐姆的電阻上仍然 是 01V 或 05V 電壓信號(hào)。輸入 A K B C輸出圖 3-4信號(hào)變換電路(2阻抗變換:是把電壓型的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)

36、換成低阻抗信號(hào)源輸出。 它由圖 3-5 中運(yùn)算 放 大器 1 組成。 (3信號(hào)補(bǔ)償:信號(hào)補(bǔ)償放大器是為適合不同信號(hào)制式的傳感器要求而設(shè)計(jì)的。 它由 圖 3-5 中運(yùn)算放大器 2 和 3 組成。 在煤礦井下, 有的傳感器安裝位置需要經(jīng)常變動(dòng), 也就是說(shuō)傳感器與分站之間的傳 輸電纜的長(zhǎng)度有所變化, 這對(duì)于輸出信號(hào)為電流型的傳感器 影響不大, 而對(duì)于輸出信號(hào) 是電壓型的傳感器就必須考慮了。 傳輸電纜的長(zhǎng)短不同, 壓降就 不同,為了得到真實(shí)數(shù) 據(jù),應(yīng)重新調(diào)整圖 3-5 中 W1,使得運(yùn)放 8 端電位與傳感器輸出電 壓完全相同,從而使 信號(hào)得以補(bǔ)償。12畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文12V U132C1R33LM324

37、41111R251082R1輸出至量程轉(zhuǎn)換 +5V9R9R17-5V736W15圖 3-5阻抗變換和信號(hào)補(bǔ)償電路4. 模擬開關(guān):SCL4051 是 8 選 1 模擬開關(guān), 通過(guò)邏輯電路控制, 使 8 路模擬量依 次 選通。 其作用如同開關(guān)一樣, 俗稱模擬開關(guān)。 分站中利用 SCL4051 單 8 路模擬開關(guān), 實(shí)現(xiàn) 8 路模擬量依次采樣。 其邏輯電路如圖 3-6 所示。 這種模擬開關(guān)設(shè)有禁止端, 當(dāng) INH=1 時(shí), 每個(gè)模擬通道均關(guān)閉,呈高阻狀態(tài)。分 站沒(méi)有采用禁止功能,而是直接把 INH 接地。 圖 3-68 選 1 模擬開關(guān)5. 阻抗匹配電路:是把輸入信號(hào)與 A/D 轉(zhuǎn)換集成電路可靠連接

38、,以適應(yīng) A/D 集成電 路對(duì)輸入阻抗的要求。 它由一塊 LM324 四運(yùn)放集成電路和部分阻容元件組成。 其電路如圖 3-7 所示。13畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 3-7 6阻抗匹配電路. A/D 轉(zhuǎn)換電路:A/D 轉(zhuǎn)換器由CMOS8 位 8700CJ 轉(zhuǎn)換器、 74HC244 緩沖器和74LS74 雙 D 觸發(fā)器組成。 如圖 3-8 所示。 信號(hào)經(jīng) R89 進(jìn)入 8700CJA/D 轉(zhuǎn)換芯片的輸 入 端第 14 腳,經(jīng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換后由芯片的第 23 腳輸出一轉(zhuǎn)換結(jié)束脈沖,觸發(fā) D 觸發(fā)器, 使 輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) END 通知 MPU。同時(shí),轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)鎖存到 A/D 輸出的 8 條數(shù)據(jù)線 上, 等待取走

39、信號(hào)。 當(dāng) MPU 接到 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)后, 再觸發(fā) D 型觸發(fā)器, 使其復(fù)位, 等 待 A/D 下一個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)。同時(shí), MPU 觸發(fā) 74HC244 的 1、 19 腳,取緩沖器中的信號(hào) 到數(shù) 據(jù)總線,供 MPU 處理。圖 3-8A/D 轉(zhuǎn)換電路7.緩沖器和觸發(fā)器:74LS74 和 74HC244 為 A/D 轉(zhuǎn)換輸出控制電路。圖 3-9 為其 引 腳功能圖。 74HC244 為 8 路數(shù)據(jù)緩沖器, 把 A/D 輸出的數(shù)據(jù)與總線可靠地連接, 消 除時(shí)序 的誤差。當(dāng) 8700CJA/D 轉(zhuǎn)換完一路模擬信號(hào)時(shí),輸出一脈沖信號(hào),觸發(fā) D 觸發(fā) 器 CP 端, 則 Q 輸出高電平信號(hào),通知 M

40、PUA/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束,可以取數(shù)。 MPU 取數(shù) 時(shí),發(fā)出一脈沖 至 74HC244 的 1、 19 引腳,把緩沖器的數(shù)據(jù)取出,送至數(shù)據(jù)總線,供 MPU 處理。同時(shí),觸 發(fā) D 觸發(fā)器 R 端,使其復(fù)位,等待再次 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),觸發(fā) D 觸發(fā)器 CP 端。這樣周 而復(fù)始,完成 8 路的循環(huán) A/D 轉(zhuǎn)換。14畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文74LS7 6圖 3-974LS74 和 74HC244 引腳圖3.3開關(guān)量輸入 每臺(tái)分站設(shè)有 8 個(gè)開關(guān)量輸入, 可采集分站附近 2km 范圍內(nèi)各種設(shè)備的 開停信號(hào)。開關(guān)量輸入電路由光電耦合輸入電路、 顯示電路、 數(shù)據(jù)鎖存電路等組成。 其工作原理框 圖 如圖 3-1

41、0 所示。圖 3-10開關(guān)量輸入工作原理框圖光電耦合開入電路直接與開停狀態(tài)檢測(cè)傳感器相接, 將接受到的電流信號(hào)或觸點(diǎn)信 號(hào), 經(jīng)光電隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平信號(hào)。此信號(hào)送入二極管顯示電路,同時(shí)也送 到緩沖電 路。當(dāng)單片機(jī)對(duì)緩沖電路使能時(shí),緩沖器內(nèi)的開停狀態(tài)信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線送單片 機(jī)處理。 開 關(guān)量輸入口(即開入口既可接受5A 信號(hào),也可接收觸點(diǎn)信號(hào),由跳線器選擇 即可。 當(dāng) 開關(guān)量輸入端接收到 +5mA 電流時(shí),耦合器 IC1 導(dǎo)通,輸出端 1 為低電平,表示 設(shè)備開; 當(dāng)開關(guān)量輸入端接收到 -5mA 電流時(shí), 耦合器 IC2 導(dǎo)通, 輸出端 2 為低電平, 表示設(shè)備停; 當(dāng)開關(guān)量輸入端無(wú)

42、電流時(shí), 耦合器 IC1、 IC2 的輸出端 1、 2 均為高電平, 表示傳感器或連 接電纜損壞。因此,雙耦合器開關(guān)量輸入可監(jiān)測(cè)設(shè)備的接通、斷開、斷 線三種狀態(tài)。其原理 如圖 3-11 所示,它需占用兩位數(shù)據(jù)線。15畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 3-11雙耦合器開關(guān)原理圖IC1 與 IC2 接在同一個(gè)與非門的輸入端。 IC1 輸出端直接連在另一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器上, 只 有 IC1 與 IC2 輸出均為高電平、 開入口無(wú)電流時(shí), 與非門輸出低電平, 表示故障狀態(tài)。 IC1 輸出端電平高低表示設(shè)備開 /停。 其信息直接經(jīng)緩沖器 2 送到數(shù)據(jù)總線, 被 MPU 接 收。 在 開入口電路中接入了一組發(fā)光二極管顯示電路

43、, 各路二極管的狀態(tài)隨所測(cè)設(shè)備的 開停而變 化。設(shè)備處于開的狀態(tài),發(fā)光二極管亮,設(shè)備處于停的狀態(tài),發(fā)光二極管滅。 當(dāng)開入口接入 觸點(diǎn)信號(hào)時(shí), 只需將相應(yīng)輸入口上的光電耦合器的輸入與輸出用跳接 線短接即可。 3.4 開 關(guān)量輸出 井下分站的開關(guān)量輸出中有 4 路由單片機(jī) I/O 口直接控制,另外 4 路由數(shù)據(jù)總 線進(jìn) 行控制。 開關(guān)量輸出主要由驅(qū)動(dòng)器、 顯示電路和繼電器電路組成, 電路原理框圖 3-12。 開出 58開出 1 開出 14 繼電器 繼電器 驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù) 鎖存器驅(qū)動(dòng)器 數(shù)據(jù)鎖存器單片機(jī) I/O口 數(shù)據(jù)總線圖 3-12 開關(guān)量輸出電路原理框圖16畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文為了保證控制有效, 采用雙組

44、觸點(diǎn)繼電器作為開關(guān)量輸出控制, 一組觸點(diǎn)對(duì)外控制, 另 一組觸點(diǎn)將繼電器狀態(tài)信息回送單片機(jī), 由單片機(jī)再送給地面中心站計(jì)算機(jī)。 地面中 心站管 理人員可隨時(shí)了解井下分站的對(duì)外控制狀態(tài)?；厮托畔⒌挠|點(diǎn)狀態(tài)電路如下圖 3-13。 圖 3-13回送信息的觸點(diǎn)狀態(tài)電路圖中 NO 為常開觸點(diǎn), NC 為常閉觸點(diǎn), BX 為數(shù)據(jù)總線上的 1 位, C 為控制觸點(diǎn)。 通 常,控制觸點(diǎn) C 與常閉觸點(diǎn) NC 相接。當(dāng) MPU 不對(duì) RLY 使能時(shí), RLY 為高電平,無(wú)論 控 制觸點(diǎn)接在常開端還是常閉端, 二極管均不能導(dǎo)通。 因此, 其觸點(diǎn)狀態(tài)信息不可能送 到數(shù)據(jù) 總線上去。 當(dāng) MPU 對(duì) RLY 使能時(shí),

45、 沒(méi)有吸合繼電器的控制點(diǎn) C 仍與常閉點(diǎn) NC 相接, 此路二極管 D 導(dǎo)通, 使其所對(duì)應(yīng)的總線上的這一位為低電平。 吸合繼電器的控制觸點(diǎn) C 與常開 觸點(diǎn) NO 相接, 此路二極管 D 不能導(dǎo)通, 所對(duì)應(yīng) 的總線上的這一位為高電平。 因此, 當(dāng) RLY 使能時(shí), 8 位數(shù)據(jù)總線上的高低電平代表了 8 個(gè)繼電器觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。 由單片機(jī) I/O 口 直接控制的前 4 路繼電器是由并聯(lián)的一對(duì)驅(qū)動(dòng)器 7407 所驅(qū)動(dòng)。 7407 是集電極開路的正向 輸出緩沖器, 輸出端可驅(qū)動(dòng) 30V DC , 在本電路中緩沖器輸出端最 高電壓為 12V DC , 如圖 3-14 所示。當(dāng) MPU 輸出低電平時(shí),則

46、在繼電器兩端產(chǎn)生 12V 壓 降,使繼電器動(dòng)作。圖 3-14 前 4 路繼電器電路由單片機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線控制的后四路繼電器電路如圖 3-15。17畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 3-15后四路繼電器電路由于數(shù)據(jù)總線不可能為繼電器鎖存信息, 在反相驅(qū)動(dòng)器 7406 與數(shù)據(jù)總線之間設(shè)置 一級(jí) 數(shù)據(jù)鎖存器,由 4D 觸發(fā)器 74HC175 構(gòu)成。 當(dāng) MPU 對(duì)鎖存器 DIG0 低電平使能時(shí), 當(dāng)前 數(shù)據(jù)總線上的內(nèi)容被觸發(fā)器鎖存在鎖存 器輸出端。繼電器動(dòng)作,經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器控制。由于 7406 是反相的輸出緩沖器,只有對(duì) 應(yīng)數(shù)據(jù)總線位為高電平的繼電器動(dòng)作,而對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)總線 位為低電平的繼電器不動(dòng)作。 顯示電路是由 8 個(gè)

47、發(fā)光二極管組成, 發(fā)光二極管的亮滅與繼 電器被控制的狀態(tài)相一 致。 3.5 穩(wěn)壓電源電路 本系統(tǒng)需要 +15V 和 +5V 的電源,所以工作 電源電路采用先單相橋式整流后穩(wěn)壓的 方法。 整流輸出正向半波經(jīng)過(guò)濾波得到直流電壓, 先 經(jīng) 7815 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到穩(wěn)定可靠 的 15V 直流電壓,再經(jīng) 7805 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到穩(wěn)定可靠 的 5V 直流電壓。 作電壓穩(wěn)壓器, 不需要任何外整功率管的安全工作區(qū)保護(hù) 7805 可直接用 于電路,所以使用起來(lái)安全、 可靠,如圖 3-16 所示。1 7815 220 4 2 C 11 0.1u 3 0.1u +15 7805 +5V圖 3-16電源電路3.6LE

48、D 顯示電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中,通常用 LED 數(shù)碼顯示器來(lái)顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于 它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),因此使用非常廣泛。本系統(tǒng)選用的是八 18畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文段共陰極發(fā)光二幾管顯示器 (結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 價(jià)格便宜, 接口容易 。 共陰極 LED 顯示器 的 發(fā)光二極管的陰極連在一起, 通常此公共陰極接地, 當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管為高電平時(shí), 發(fā)光二 極管點(diǎn)亮,相應(yīng)的段被顯示。電路如圖 3-17 所示。圖 3-17LED 顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中, 顯示器顯示常用兩種方法:靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。 所謂 靜態(tài) 顯示,就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用

49、于筆劃段字形 代碼。 這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路, 就不用管它了, 直到要顯 示新的數(shù)據(jù) 時(shí), 再發(fā)送新的字形碼, 因此, 使用這種方法單片機(jī) CPU 的開銷小。 可以 提供單獨(dú)鎖存的 I/O 接口電路很多,這里我們使用一種常用靜態(tài)顯示電路。 在此,利用串行口擴(kuò)展一個(gè) 8 位的 LED 顯示器,硬件電路如圖 3-18。圖中串行口 工作在方式 0,串行數(shù)據(jù)從 RXD(P3.0端 輸出。 74LS164 是一個(gè)串行輸入并行輸出的 8 位移位寄存器, 其引腳 1 是串行數(shù)據(jù)輸入端; 引腳 3-6 和 10-13 是并行數(shù)據(jù)的輸出端, 每個(gè) 74LS164 的輸出端 Q7-Q0 各

50、驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陰極的 LED 顯示器; CLR 是 74LS164 的清 0 端,由 P1.6 提供清 0 信號(hào),當(dāng) CLR 偽時(shí), Q7-Q0 輸出為 0, 4 個(gè) LED 顯示空白字符; 同步移位脈沖由 TXD(P3.1送出, P1.7=1 時(shí) 允許 74LS164 串行接收數(shù)據(jù),其波特率 固定為 fosc/12。圖 3-18顯示電路19畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文3.7 地址開關(guān)電路 地址開關(guān)用于分站地址的設(shè)定。 每一個(gè)分站都有一個(gè)分站號(hào), 即中心 站對(duì)分站查詢 時(shí)的分站地址。 分站號(hào)使用 BCD 碼設(shè)置。 分站地址開關(guān)是個(gè) 8 位開關(guān), 每 位開關(guān)的一端全部接在一起接到 CONFIG 使能端上, 另一端

51、經(jīng)二極管接在總線 B0B7 上。 圖 3-19 為地址開關(guān)原理圖。 當(dāng)?shù)刂烽_關(guān)設(shè)定后, 一旦 CONFIG 低電平使能時(shí), 則閉合的那 一路所對(duì)應(yīng)的 總線 位必然是低電平,而未閉合的那一路所對(duì)應(yīng)的總線位必然是高電平。于 是, 8 位開關(guān)的 設(shè)定必然在 8 路總線上形成高或低 (或 “ 1” 或 “ 0” 的電平信號(hào)。 例如, 總線 B0B7 對(duì)應(yīng)的地址開關(guān)撥成 01010101,即說(shuō)明該分站地址為 55。通過(guò)對(duì)地址的不同 設(shè)置,可 以得到不同的分站號(hào)。K 22 CONFIGB0 B7 數(shù)據(jù)總線圖 3-19地址開關(guān)原理圖3.8聲光報(bào)警電路 當(dāng)井下壓力超標(biāo)時(shí), 單片機(jī)控制系統(tǒng)要發(fā)出報(bào)警及指示以提醒

52、工作人員解 除故障。為使報(bào)警較可靠的引起工作人員的注意,本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警,并有兩種不同頻率的聲 音信號(hào)。 由 CD4011 組成兩個(gè)不同頻率的音頻振蕩器, 74LS126 為三態(tài)輸?shù)陀行目偩€緩沖 門作為音頻切換開關(guān)。 定時(shí)器產(chǎn)生 1HZ 的頻率用來(lái)切換兩種音頻發(fā)出報(bào)警聲并使報(bào) 555 警 圖 5-8 聲光報(bào)警電路燈閃爍, 以引起人感官上的注意。 當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí), 單片機(jī)使 P3.2 產(chǎn) 生高電平, 輸入到與非門, 振蕩器起振, 使報(bào)警揚(yáng)聲器每秒發(fā)出兩種不同頻率的 報(bào)警聲, 并 且報(bào)警燈每秒閃爍一次。報(bào)警電路如圖 3-20 所示:20畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文圖 3-20聲光報(bào)警電路21畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文

53、4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件采用模塊化法設(shè)計(jì) , 用 MCS -51 匯編語(yǔ)言編寫。 包括主程序, 中斷服務(wù) 程序 以及數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、顯示等子程序組成。主程序的任務(wù)是對(duì)系統(tǒng) 初始化, 根據(jù)檢測(cè)到的參數(shù)控制閥門的運(yùn)行。 中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)采樣和輸出控制。 各子程序是實(shí) 現(xiàn)各自的控制要求。 4.1 主程序流程圖 主程序主要進(jìn)行初始化、 分配內(nèi)存單元即設(shè)置定時(shí) 器的參數(shù), 為系統(tǒng)工作創(chuàng)造條件。 使用內(nèi)部 RAM 之前應(yīng)將對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元清零。 主程序的 流程圖為圖 4-1:圖 4-1主程序流程圖23畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文4.2 中斷子程序流程圖 該系統(tǒng)的采樣周期為 10s, 因此需要多個(gè)定時(shí)

54、器才能保證可靠定 時(shí)。設(shè)計(jì)時(shí),將兩 個(gè)定時(shí)器串聯(lián),即 T0 為定時(shí)方式, T1 為記數(shù)方式;也可采用軟、硬件 結(jié)合的方式進(jìn)行, 即設(shè) T0 為定時(shí)方式 1, 記數(shù)用軟件實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)采用后者軟、 硬件結(jié)合 的定時(shí)方式來(lái) 實(shí)現(xiàn) 10s 的定時(shí)。 T0 為定時(shí)方式 1, 設(shè) 定時(shí)的時(shí)間間隔為 50ms, 時(shí)鐘 頻率選為 12MHz。 得 T0 應(yīng)裝入的時(shí)間常數(shù) X=3CB0H,可分別裝入 TH0, TL0。設(shè) R7=200, 對(duì)定時(shí)器 T0 中斷進(jìn)行記數(shù),夠 200 次時(shí),則有 50ms*200=10s 即可完成 10s 的定時(shí)。流 程圖如下圖 4-2:圖 4-2中斷子程序流程圖24畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文

55、4.3數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 本設(shè)計(jì)中有很多傳感器, 由于對(duì)這些傳感器進(jìn)行采集, 以及對(duì)數(shù) 據(jù)的處理所采用的方法是一樣的。 為簡(jiǎn)化起見, 本設(shè)計(jì)只給出瓦斯傳感器的采集及其相應(yīng)的子程序。 采集 子程序的流程圖如下 4-3:圖 4-3數(shù)據(jù)采集子程序流程圖4.4數(shù)字濾波子程序流程圖 考慮到本設(shè)計(jì)所采樣的東西其隨機(jī)性很大, 某一次采集到的數(shù) 據(jù)很有可能與其25畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文他次才具到的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。如果采用算術(shù)平均的方法來(lái)求其平均值,對(duì)系統(tǒng)的可靠性 有很大的影響。 所以本設(shè)計(jì)才用防脈沖干擾平均值法。 所謂防脈沖干擾平均值法就是將 采集 到的 N 個(gè)數(shù)據(jù)中最大的那個(gè)數(shù)去掉,再把最小的那個(gè)數(shù)也去掉,最后對(duì)剩

56、下的 N-2 個(gè)數(shù)求 平均。流程圖如下圖 4-4:圖 4-4數(shù)字濾波子程序流程圖4.5壓力標(biāo)度變換流程圖 然后存放到顯示緩沖區(qū)。 目的是要把實(shí)際采樣的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成 BCD 形式的壓力值,對(duì)一般線形儀表來(lái)說(shuō),標(biāo)度變換公式為: Ax=Ao +(Am-Ao (Nx-No /(Nm-No 式 中: Ao 為一次測(cè)量?jī)x表的下限 Am 為一次測(cè)量?jī)x表的上限 Ax 為實(shí)際測(cè)量值 (工程量 Nx 為儀表下限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nm 為儀表上限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nx 為測(cè)量所得數(shù)字量。 根據(jù)上 述算法,設(shè)傳感器的量程, 相應(yīng)的壓力轉(zhuǎn)換子程序就可以編出來(lái)。 標(biāo)度變換子程序的流程 圖如下圖 4-5 所示:26畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文開始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)讀 入 Am、 Ao計(jì) 算 ( Am -Ao /Nm讀采樣值計(jì) 算 ( Am -Ao Nx/Nm計(jì) 算 Ax= Ao +( Am -Ao Nx/Nm存 Ax恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回圖 4-5 壓力標(biāo)度變換流程圖27畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文5總結(jié)為了能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì), 我閱讀了大量的自動(dòng)化專業(yè)文獻(xiàn), 并將之應(yīng)用到實(shí)際 編程 中, 解決實(shí)際問(wèn)題。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì), 培養(yǎng)了自己查閱資料的能力, 加深了自己 對(duì)四年來(lái) 所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的印象, 并能將之和實(shí)踐想結(jié)合, 將更為深入地了解