【正文】 數(shù)據(jù)放入 SBUF while(!TI) //如果發(fā)送完畢，硬件會置位 TI { _nop_()。 TL1 = 0xFd。 長治學院學士學位論文 34 ***********************************************************************/ include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int /******************************************************************** * 名稱 : Com_Init() * 功能 : 初始化串口程序，晶振 , 波特率 9600 * 輸入 : 無 * 輸出 : 無 ***********************************************************************/ void Com_Init(void) { TMOD = 0x20。 } /*顯示一個數(shù)字的時候，調(diào)用 display（）即可， 格式： display（段 ，位 )。ji。/*給 P2口賦位選值前，先將 p2 與（ 1111 1000）邏輯與， // 將 P2^0,P2^1,P2^2 清零，從而不影響其他位原來的電平 */ P2 |= weitable[w]。 // 打開鎖存器的鎖存端 P0 = duantable[d]。 */ uchar code duantable[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 //底端壓力返回函數(shù) unsigned char num = 1。//顯示函數(shù) void COM_Out(uchar i)。 COM_Out(pdow())。 COM_Out(0x00)。 wdshi = wd/10。 ge = p%10。 for(x=0。 uchar x。 （ 4） 在初期程序設(shè)計系統(tǒng)中，沒有統(tǒng)一變量名稱，給后期調(diào)試造成了許多不必要的麻煩，這是一個經(jīng)驗教訓。 圖 錯誤數(shù)據(jù)調(diào)試結(jié)果 長治學院學士學位論文 28 6 總結(jié)分析 經(jīng)過兩個多月的奮斗，畢業(yè)設(shè)計終于順利完成了，但是仍有許多不足之處，需要在以后的學習和實踐過程中改進，比如說： （ 1） 由于本人水平有限，加之時間較倉 促，多次嘗試在系統(tǒng)中添加數(shù)據(jù)庫，添加統(tǒng)計功能，遺憾的是均未能成功，但是面向?qū)ο蟮?Qt 圖形編輯軟件完全支持這些功能，在以后的學習過程中可以添加進去。這種錯誤是最復(fù)雜的，在編程過程中也最容易犯。這種錯誤在編譯時有提示，通常是變量定義錯誤，或語法結(jié)構(gòu)錯誤。在 QT 軟件開 發(fā)中，錯誤信息的處理十分重要。 長治學院學士學位論文 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試計劃 1．審查設(shè)計方案，檢查是否有涉及方向的錯誤。在 PC 上用的是 gcc 編譯軟件，在嵌入式設(shè)備上是 armlinuxgcc 編譯軟件，生成的是可在 ARM 平臺上運行的二進制可執(zhí)行文件，其他沒有什么太大的區(qū)別。軟件開啟 界 面 與 軟件 界 面 如圖 和 所示： 圖 軟件開啟界面 圖 操作界面 長治學院學士學位論文 21 這是一個簡單的監(jiān)測界面，出于實驗和整體界面布局美觀的考慮，暫時只設(shè)計了對四個儲油罐監(jiān)測的位置，若用于工業(yè)監(jiān)測時，在程序中很容易增加幾十個監(jiān)測位置。 readTimer = new QTimer(this)。 myComsetParity(PAR_NONE)。 對串口的設(shè)置代碼如下： myCom = new Posix_QextSerialPort(/dev/ttyS0,QextSerialBase::Polling)。作為工業(yè)監(jiān)測的設(shè)備，穩(wěn)定性是相當重要的，通常情況下 linux操作系統(tǒng)開機一年都不會出現(xiàn)任何問題，完全能滿足連續(xù)監(jiān)測的任務(wù)。 PC端軟件 軟件運行平臺： Linux for x86 32 位 軟件開發(fā)平臺： Red Hat Enterprise Linux 5 Qt for linux 上位機 PC 端軟件是在 linux操作系統(tǒng)下編譯開發(fā)的，也是要運行在 linux 32 位平臺上。一般對幾十個儲油罐進行監(jiān)測，系統(tǒng)的資源消耗不會很大，也可以說是輕而易舉一件事兒。 其中 d 是段選參數(shù)，作用是顯示什么數(shù)字； w 是位選信號，作用是在那一位上顯示。 但這種賦值方式在這三個端口值不斷變化的情況下，較為繁瑣，所以利用 C 語言按位與，按位或，左右位移等方法較為簡便，例如： P2 amp。位選的電平邏輯可參考 38 譯碼器的真值表，在此不再贅述。相對而言，顯示模塊在本系統(tǒng)中是一個比較簡單的模塊，硬件上由一個八位的八段數(shù)碼管、一個 38 譯碼器（ 74H138）和一個鎖存器（ 74H373）構(gòu)成 ，如圖 所示。 長治學院學士學位論文 15 向上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)是源源不斷的發(fā)送上去，每秒鐘能發(fā)好幾次，上位機再選擇性的 接收數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)的處理。在一個大型的煉油廠，儲油罐與上位機的距離不可能在 20m之內(nèi)， RS232 電平無法滿足長距離傳輸數(shù)據(jù)的功能。 串口數(shù) 據(jù)發(fā)送模塊 串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的主要功能是將溫度，壓力等數(shù)據(jù)用串口發(fā)送給上位機，實現(xiàn)對儲油罐的遠端檢測功能。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0”電平，當要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線 。 圖 DS18B20 的復(fù)位時序 長治學院學士學位論文 13 圖 DS18B20 的讀時序 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序，如圖 所示。 通常情況下我們采用的是 TO－ 92 封裝的 DS18B20， 如 圖 。在本系統(tǒng)中，這種策略體現(xiàn)在對 A/D 轉(zhuǎn)換芯片PCF8591 的操作上，詳細內(nèi)容在上文中介紹到了。如果一段時間內(nèi)沒有收到從機的應(yīng)答信號，則自動認為從機已正確接收到數(shù)據(jù)，如圖 。可是用 I2C 總線傳輸數(shù)據(jù)只需占用主控器件的兩個引腳 ,就能傳輸 8 個外圍器件的數(shù)據(jù) ,相當節(jié)省硬件資源 .所以綜合利弊 ,本系統(tǒng)采用 I2C總線設(shè)備來傳輸壓力值數(shù)據(jù) . 它的工作原理如下： I2C 總線設(shè)備由一條數(shù)據(jù)總線 SDA 和一條時鐘總線 SCL 與中控器件相連 ， I2C 總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，且高電平狀態(tài)維持一定的時間（一般為 5 微秒）以后，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化（如圖 ） 。 //AD0 模數(shù)轉(zhuǎn)換 0，將值賦給 p1 這個函數(shù)的作用是發(fā)送器件地址 0x90和控制字 0x00(A/D通道 0)讀取 A/D通道 0的值 ，具體的實現(xiàn)過程參照附錄中的源代碼部分。 將這個過程結(jié)合到本系統(tǒng)中， PCF8591 的器件地址為 1001，引腳地址為 000，寫操作時方向位為 0，即 0x90，讀操作時方向位為 1，即 0x91。 D4 D5 是模擬量輸入選擇： 00 四路單獨輸入， 01 三路差分輸入， 10 為單端與差分配合輸入， 11 為模擬輸出允許有效。控制字節(jié)存放于控制寄存器中的格式如圖 所示： 長治學院學士學位論文 9 圖 控制寄存器格式 其中： D0 D1 兩位是 A/D 通道編號： 00 通道 0， 01 通道 1， 10 通道 2， 11 通道 3；在本系統(tǒng)中利用 A/D 通道 0 和 A/D 通道 1。 總線操作時，由器件地址、引腳地址、方向位組成的從地址為主控器發(fā)送的一個字節(jié)。 PCF8591 采用典型的 I2C 總線接口尋址方法，即總線地址由器件地址、引腳地址和方向位共同組成。 PCF8591 的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、 8bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換和 8bit 數(shù)模轉(zhuǎn)換。 PCF8591 的 3 個地址引腳A0, A1 和 A2 可用于硬件地址編程，允許在同個 I178。所以我在設(shè)計過程中選擇了同樣能實現(xiàn)兩路模擬量檢測，且對硬件資源開銷極小的 PCF8591。 但是在下位機端，單片機計算乘除運算比較吃力，而且精確度相當差。兩傳感器之間的距離 h0我們設(shè)置 1000mm，這個值的大小可以根據(jù)兩個傳感器的實際距離，在程序中手動更改。 需要說的一點 ， P1 和 P2是兩個模擬壓力量 ， 經(jīng) 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字值。 1 ρghP? (1) 20ρg(hh )P ? (2) 聯(lián)立 (1),(2)式 ,可以消除 ρ， h的計算公式 : 11 2 0 hPPPh? (3) 壓力不是基準量，而是力和面積的導(dǎo)出量，故測量壓力的方法很多，在本系統(tǒng)中我們要 測量液體的壓力，所以選擇液體式壓力計。 壓差法的 計算的思路是 : 壓差比 = 液面高度比 圖 儲油罐數(shù) 學模型 兩個傳感器之間的相對高度 h0是事先設(shè)定且固定的 ,也就是說底端的壓力值 P1減去上端的壓力值 P2,就是這段液位的壓差 。 成品油是一種混合物，各種規(guī)格的成品油密度不一致。其中涉及到的內(nèi)容有 I2C 總線驅(qū)動， A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)學建模等內(nèi)容。 長治學院學士學位論文 5 ： Qt 是 面向?qū)ο?語言，易于擴展，允許組件編程，對日后軟件的維護，功能的擴充提供了極大的方便，而且是一款完全開源免費的軟件。編程語言是 C++,是面向?qū)ο蟮恼Z言，功能強大。 Delphi 的優(yōu)點是：不能隱式定義、結(jié)構(gòu)嚴格、方便快捷、運行速度快、使用方便、可讀性高等。特點是執(zhí) 行效率高。再者系統(tǒng)調(diào)試比較困難，無形中延長了開發(fā)周期，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高。 整個系統(tǒng)的工作流程大致如下：壓力傳感器從儲油罐終端采集到數(shù)據(jù) ， 經(jīng)單片機處理（ A/D 轉(zhuǎn)換） 后 顯示到現(xiàn)場端的數(shù)碼管上，同時通過串口傳輸給上位機，實現(xiàn)遠端監(jiān)測，連入計算機，計算機顯示并保存上傳的液位數(shù)據(jù)，并可以通過管理軟件對數(shù)據(jù)來進行后續(xù)處理。 儲油罐實時計量：依據(jù)壓力值，計算出液位的高度和剩余百分比。在軟件方面，要求人機界面友好， 操作簡便；在硬件方面，要求維護檢修方便。系統(tǒng)應(yīng)能攜掛不同類型的傳感器，能夠測量多種參數(shù)。系統(tǒng)運行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境長期連續(xù)工作。因此，研發(fā)出符合我國國情的油罐區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)，不僅可以保障石油庫區(qū)的安全生產(chǎn)，而且將加快石油行業(yè)的現(xiàn)代化管理進程。 本系統(tǒng)針對上述問題，采用相應(yīng)的傳感器采集儲油罐內(nèi)的溫度和壓力，并通過單片機將儲油量、溫度值顯示出來；同時利用串口將各項數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，從而進行更精確的計算與統(tǒng)計。但國內(nèi)許多反應(yīng)罐、大型儲油罐、加油站的液位計量仍采用人工檢尺和分析化驗的方法 ,其他參數(shù)的測定也沒有實行實時動態(tài)測量 ,這樣易引發(fā)安全事故，無法為生產(chǎn)操作和管理決策提供準確的依據(jù)。而國內(nèi)研制的系統(tǒng)大多計算精度低、穩(wěn)定性和可靠性差。在設(shè)計初期，主要考慮了以下因素： （ 1）可靠性。 （ 3）兼容性。 （ 5）操作維護方便性。 2. 儲油罐實時監(jiān)測與計量 儲油罐狀態(tài)實時監(jiān)測：儲油罐液位等參數(shù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)主機和現(xiàn)場儀表之間通過 RS485 總線連接，儲油罐實時監(jiān)測和采集液位的核心是兩個壓力傳感器 。 兩種硬件 方案論證 結(jié)合兩種硬件方案，采用的硬件結(jié)構(gòu)有所不同，方案 2 用單片機作為硬件系統(tǒng)，顯然電路復(fù)雜，可靠性較低，而且無法向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠端監(jiān)測。 通過對儲油罐實時監(jiān)測與計量管理設(shè)計目標的論證，確定上位機主要實現(xiàn)以下功能： （ 1） 系統(tǒng)參數(shù)的修改 （ 2） 儲油罐實時監(jiān)測與計量 軟件開發(fā)工具論證 i. 下位機端： 方案一：使用匯編語言為單片機編寫程序。 ii. 上位機端： 方案一： 使用 Delphi 作為開發(fā)工具， Delphi 是著名的 Borland 公司開發(fā)的可視化軟件開發(fā) 工具。 優(yōu)點是 Qt 提供了強大的可視化編程能力 。 方案比較 i. 下位機端： 顯然，用 C 語言開發(fā)下位機程序有 可讀性強、易于編程、代碼量低的優(yōu)點，而且 可以降低開發(fā)難度與