【正文】 21 是監(jiān)控分站的原理圖。利用 74LS164 芯片驅(qū)動數(shù)碼管循環(huán)顯示 8 路信號的頻率、通道號、通道類型以及 線路狀態(tài)等。在整個(gè)軟件流程中，系統(tǒng)根據(jù)中心站的命令定期 采樣傳感器的信號，供單片機(jī)識別，并對其做出控制。 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，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 向量兩級中斷結(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。 AT89C52 主要性能參數(shù)： 全靜態(tài)操作：OHz24MHz 3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 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 23 所示： 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 23 AT89C52 引腳排列 引腳功能說明： 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。 要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此外，該 引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 如 EA 端為 高電平(接 Vcc 端)，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 作 為輸出口用時(shí)， 每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè) TTL 邏輯門電路， 對端口 P0 寫 “時(shí)， “1 可作為高阻抗輸入端用。P1 口：P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸 收或輸出電流)4 個(gè) TTL 邏輯電路。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號。對 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。硬件電路包括過看門狗電路、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。MAX813L 的引腳如圖 31 所示： 圖 31 MAX813L 的引腳 該芯片具有以下主要性能特點(diǎn)： 1）復(fù)位輸出。 3）手動復(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。在軟件設(shè)計(jì)中， 不斷輸出脈 沖信號，如果因某種原因單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)，則 無脈沖輸出。當(dāng) PFI 低于 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。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 井下分站監(jiān)測環(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 到的模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，供單片機(jī)處理。 11 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 33 A/D 單元組成框圖 (1)信號變換：每臺分站設(shè)有 8 個(gè)模擬量輸入口，每個(gè)輸入口都設(shè)置了一組信號變 換跳線器 E，E 上有三個(gè)變換位置，以 A、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制，如圖 34 所示。 (3)信號補(bǔ)償：信號補(bǔ)償放大器是為適合不同信號制式的傳感器要求而設(shè)計(jì)的。 12 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） １２Ｖ Ｕ１ ３ ２ Ｃ１ Ｒ３３ ＬＭ３２４ ４ １ １１ １ Ｒ２５ １０ ８ ２ Ｒ１ 輸出至量程轉(zhuǎn)換 ＋５Ｖ ９ Ｒ９ Ｒ１７ －５Ｖ ７ ３ ６ Ｗ１ ５ 圖 35 阻抗變換和信號補(bǔ)償電路 4．模擬開關(guān)：SCL4051 是 8 選 1 模擬開關(guān)，通過邏輯電路控制，使 8 路模擬量依 次選通。 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)。 其電路如圖 37 所示。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，等待取走信號。圖 39 為其 引腳功能圖。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。其工作原理框 圖如圖 310 所示。 開關(guān)量輸入口（即開入口）既可接受177。其原理如圖 311 所示，它需占用兩位數(shù)據(jù)線。其信息直接經(jīng)緩沖器 2 送到數(shù)據(jù)總線，被 MPU 接 收。 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?；厮托畔⒌挠|點(diǎn)狀態(tài)電路如下圖 313。因此，其觸點(diǎn)狀態(tài)信息不可能送 到數(shù)據(jù)總線上去。 由單片機(jī) I/O 口直接控制的前 4 路繼電器是由并聯(lián)的一對驅(qū)動器 7407 所驅(qū)動。 17 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 315 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)動器 7406 與數(shù)據(jù)總線之間設(shè)置 一級數(shù)據(jù)鎖存器，由 4D 觸發(fā)器 74HC175 構(gòu)成。 顯示電路是由 8 個(gè)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。 1 7815 220 4 2 C 11 3 +15 7805 +5V 圖 316 電源電路 LED 顯示電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。電路如圖 317 所示?？梢?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。 圖 318 顯示電路 19 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 地址開關(guān)電路 地址開關(guān)用于分站地址的設(shè)定。圖 319 為地址開關(guān)原理圖。通過對地址的不同設(shè)置，可 以得到不同的分站號。 定時(shí)器產(chǎn)生 1HZ 的頻率用來切換兩種音頻發(fā)出報(bào)警聲并使報(bào) 555 警圖 58 聲光報(bào)警電路燈閃爍，以引起人感官上的注意。主程序的任務(wù)是對系統(tǒng) 初始化，根據(jù)檢測到的參數(shù)控制閥門的運(yùn)行。 使用內(nèi)部 RAM 之前應(yīng)將對應(yīng)的內(nèi)存單元清零。 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。為簡化起見，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。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，最后對剩下的 N2 個(gè)數(shù)求平均。 標(biāo)度變換子程序的流程圖如下圖 45 所示： 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開始 保護(hù)現(xiàn)場 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 返回 圖 45 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)際問題。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，本小組成員充分發(fā)揮集體力量共同完成了設(shè) 計(jì)，本人主要做了如下工作： 1)硬件電路設(shè)計(jì)。 3)軟件設(shè)計(jì)。各子程序是實(shí)現(xiàn)各自的控制要求。 28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) [1] 雷 思 孝 , 馮 育 長 . 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 工 程 應(yīng) 用 [M]. 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 出 版 社 [M],2005 [2] [M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [3] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,1999 [4] 單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,1998 [5] [M].電子工業(yè)出版社,2005 [6] 沙占友,王彥朋,[M].電子工業(yè)出版社,2003 [7] [M].人民郵電出版社,1992 [8] 李光兵,[M].華中理工大學(xué)出版社,1998 [9] 蔡美琴,—51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].高等教育出版社， 1992 [10] 戴梅萼,史嘉權(quán)等編著：微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M]，清華大學(xué)出版社，1995 [11] 林伯泉,[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998 [12] 余永權(quán)，[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1997 [13] [M].機(jī)械工業(yè)出版社, 1995. [14] 余永權(quán)，[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1997 [15] 趙毅,牟通升,[J].電測與儀表，2001,1 [16] [M]. [17] Company,1982 [18] Dallas [19] Semiconductor Data Book . ,Analysis,and Design of POW Converters,1991. and micro Computer system. Van Nostrand Reinhold [20] Ahmed Elasser,David Switching .Active Snubbers for DC/DC TRANSATION ON POWER ELECTRONICS Vol11 No5 SEPTEMBER 1996. [21] and Linear Power supply,Power Converter Design,1997. [22] [M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000 [23] 吳秀清,[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版 社，2002 [24] [M].福建科學(xué)技術(shù)出版社，1985 29 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他在百忙之中抽出時(shí)間為我們講解課題以及深入 地分析每一個(gè)細(xì)節(jié)。 但從這次設(shè)計(jì)中了看到了不少的問題，第一，我學(xué)到的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不夠用，現(xiàn)在所 學(xué)的知識都是基礎(chǔ)的，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離，所以在設(shè)計(jì)中也碰到了一些棘手的問 題，書到用時(shí)方恨少，第二，實(shí)際操作能力落后于現(xiàn)實(shí)需要，在平時(shí)學(xué)習(xí)中我們注重理 論的學(xué)習(xí)，而忽視了實(shí)踐的作