【正文】 成，要實(shí)施綜合自動化，就必須設(shè)計出一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)行的、性能可靠、造價低廉的通信系統(tǒng)，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。 把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動化功能。出現(xiàn)了一批集檢測、運(yùn)算、控制功 能于一體的變送控制器 。由于煤礦生產(chǎn)的特 殊性 , 地面正常運(yùn)行的系統(tǒng)并不能直接應(yīng)用于井下 , 因而煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展并沒有與常用的工業(yè)控制系統(tǒng)一并經(jīng)歷了模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)這一連續(xù)的發(fā)展階段 。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個新時代的開始，并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。 (2) CAN可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。 (4) CAN支持 4類報文幀 :數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯幀、超載幀。 (6) CAN結(jié)點(diǎn)具有自動關(guān)閉功能，當(dāng)結(jié)點(diǎn)錯誤嚴(yán)重時，自動切斷與總線的聯(lián)系，這樣可以不影響總線的正常工作。 CAN中的總線數(shù)值為 2種互補(bǔ)邏輯數(shù)之一 :“顯性”或“隱性”。 “顯性”狀態(tài)以大于最小閥值的差分電壓表示。從控制規(guī)模上來說， PLC 有 大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能 力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 從技術(shù)上看，計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于 可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 5 更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容及任務(wù) 系統(tǒng)的主要內(nèi)容 隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要由照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。 （ 3） 確保隧道行車舒適、安全、流暢。因此如果發(fā)生交通意外，很容易造成大量汽車擁堵，給救援、維護(hù)工作增加困難。這需要實(shí)現(xiàn)對行車、環(huán)境、設(shè)備以及隧道本身結(jié)構(gòu)等狀態(tài)的監(jiān)視與控制 。并具有事故自動檢測功能 。系統(tǒng)設(shè)備檢測功能 。 (1) 中心計算機(jī)集成信息系統(tǒng) 中心計算機(jī)系統(tǒng)是整個隧道監(jiān)控的核心部分。 ④隧道異常情況下，提供閡值警示等 。 (3)廣播通訊和緊急電話子系統(tǒng) 在隧道內(nèi)設(shè)置緊急電話和隧道廣播系統(tǒng)，當(dāng)隧道出現(xiàn)緊急情況時， 監(jiān)控中心可以利用緊急電話和隧道廣播系統(tǒng)呼叫，及時疏導(dǎo)交通。通常情況下交通信號燈顯示可通行信號，在交通阻塞或出現(xiàn)異常狀況時，由中控室操作人員發(fā)出控制信號改變交通信號燈狀態(tài)。交通流檢測是交通監(jiān)控子系統(tǒng)的重要組成部分，本系統(tǒng)在隧道全線范圍內(nèi)，實(shí)時收集各類交通運(yùn)行信息，對全線交通流的變化進(jìn)行監(jiān)視 ②環(huán)境參數(shù)檢測 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 8 完成隧道內(nèi)能見度、 CO 濃度、縱向風(fēng)速、風(fēng)向和洞口內(nèi)外光強(qiáng)的檢測。與洞外明亮寬敞的道路不同，車輛進(jìn)入通過隧道過程是一個從明亮進(jìn)入黑洞，又從黑洞走向明亮的過程，對于由明到暗或者由暗到明的過程需要一個適應(yīng)過程，在這個適應(yīng)過程中，司機(jī)很難辨認(rèn)洞內(nèi)路面目標(biāo)或物體，因而產(chǎn)生視覺心理或障礙，使行車顯得不安全。這些數(shù)據(jù)來自于 : ①隧道內(nèi)點(diǎn)勢雙波段火災(zāi)探測器 ②纜式定溫探測器 (用于電纜通道、安全通道 )的火災(zāi)報警 ③隧道及控制中心手動報警按鈕的報警信號 ④隧道內(nèi)變電所、泵房及控制中心用房的光電式煙溫感應(yīng)探測儀的報警信號 (7)其他外圍設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng) 供配電監(jiān)控系統(tǒng) : 是隧道機(jī)電系統(tǒng)的 保障，它一旦出故障，整個隧道機(jī)電系統(tǒng)也將陷于癱瘓，因此該系統(tǒng)運(yùn)行好壞，直接關(guān)系到整個隧道能否正常運(yùn)行。人暴露在高濃度的氮氧化合物環(huán)境中，可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)受刺激，并導(dǎo)致麻痹和痙攣等現(xiàn)象，造成免疫系統(tǒng)的傷害。由于隧道內(nèi)明顯是自然光線不足，需要照明系統(tǒng)長時間的不間斷運(yùn)行，因此照明設(shè)備被分成三組進(jìn)行控制，其中兩組分奇、偶數(shù)交替運(yùn)行，一組作為應(yīng)急照明備用由 UPS 供電。首義廣場隧道采用一個液位儀 (位于隧道中部即地勢最低處 )實(shí)時監(jiān)測隧道內(nèi)積水深度，并安裝有 4臺水泵。 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 10 硬件設(shè)計 電源電路的設(shè)計 電源電路是指車載功放的電源部分的設(shè)計，使用的電路形式和特點(diǎn)。經(jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電 壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出 。 下面設(shè)計一種通過 7805 和 7912 實(shí)現(xiàn)的 雙極性電源 ， 它的功能將 AC220V 電源轉(zhuǎn)換為 DC177。在電子設(shè)備日益小型化、微型化、智能化的今天，集成電路越來越多的代替了傳統(tǒng)的用分立元件組裝的電子電路，這同樣也是直流穩(wěn)壓電源電路發(fā)展的趨勢。它們的共同特點(diǎn)是輸出的直流電壓是不可調(diào)的，不同點(diǎn)是 78 系列穩(wěn)壓集成電路是輸出直流正電壓的，而 79系列穩(wěn)壓集成電路是輸出直流負(fù)電壓的。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 11 當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當(dāng)沒有外 加壓力時，電橋處于平衡狀態(tài)，電橋輸出為零。如圖 所示，與惠斯登電橋不同， Motorola 專利技術(shù)采用單個 X 型電阻元件，而不是電橋結(jié)構(gòu)，其壓敏電阻元件呈 X 型，因而稱為 X 型壓力傳感器。1mV； ●傳感器靈敏度較高，為 40mV177。 磁電轉(zhuǎn)速傳感器，能將轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電信號供計數(shù)器計數(shù)，只要非接觸就 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 14 能測量各種導(dǎo)磁材料如：如齒輪、葉輪、帶孔（或槽、螺釘）圓盤的轉(zhuǎn)速及線速度。圖 LF06/XS12JK磁電式轉(zhuǎn)速傳感器 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 15 在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 單片機(jī)引腳如圖 所示 。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍 編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 振蕩器特性 :XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 18 部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下， CPU停止工作。 RST引腳為主機(jī)提供一個外部復(fù)位信號的輸入端口。復(fù)位后內(nèi)部有關(guān)寄存器的初始狀態(tài)如表 所示。 為取得特定的油井深度下的原油壓力和流速數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)的工作時序必須與鉆頭進(jìn)入油井的時間和所達(dá)到的深度相符合。 系統(tǒng)整體框圖示于圖 壓力信號調(diào)理電路的設(shè)計 壓力信號調(diào)理電路又包含儀表放大器、負(fù)電壓發(fā)生電路及 VF 變換電路等 。INA118 獨(dú)特的電流反饋結(jié)構(gòu)使得它在較高的增益下也能保持很高的頻帶寬度(G=100 時帶寬為 70kHz)。 ～ 177。輸入信號的范圍 01V，0100KHz，輸入單片機(jī)的 T0 端，用定時器計數(shù)器 T0 來記錄脈沖數(shù)，以與傳感器感受的壓力成比例關(guān)系。輸出頻率受控于輸入電壓的方波。 電路圖如 所示： 主機(jī)板電路 光 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 21 A pr 20 10 S h e e t o f F i l e : F : \ j i a od i a n~ 11 . D D B D r a w n B y :1K1KL M 22 4L M 22 4C710 uFR 18+ 5 V10 0KR 191K10 KR 20R 211KR22+ 5 VR 231K10 KR 24R 25R26+ 5 V10 K1u0. 1u FC8R271K10 KR 24R 25R26+ 5 V10 KL M 22 41KR 281uR29T1流速傳感器圖 流速信號調(diào)理電路 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 23 伺服電機(jī)以及驅(qū)動器的選擇 伺 上位機(jī)與多 單片機(jī)之間的通訊電路設(shè)計 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通訊介紹 實(shí)際 上位機(jī) 與 MAX485 之間的硬件 連接圖 上位機(jī) 與 下位機(jī)與 MAX485 之間的連接 輔助功能電路的設(shè)計 溫度檢測電路 溫度 濕度檢測電路 濕 控制輸出 電路設(shè)計 因為 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 A/D 電源電路設(shè)計 本設(shè)計中需要的電源是雙極性電源，分別為177。 12V 和177。隨著功率集成技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)可以把直流穩(wěn) 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 24 壓電源電路中的電源調(diào)整管、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、過壓過流保護(hù)電路等集成在一塊芯片上，制成集成穩(wěn)壓器。 圖 電源電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 13 J u n 2 00 8 S h e e t of F i l e : D : \畢業(yè)設(shè)計 \ z \ l a o 2\ l a o 2\ pr ot e l 06 .3\ pr ot e l 08 . \ pr ot e l 08 .04 .21 \ M yD e s i g bD r a w n B y:T1T R A N S 1V i n1GND2V out3U 1978 051234D1B R I D G E 1C 110. 1uFR 220. 1kV i n1GND2V out3U 1779 12C80. 33u FC70. 33u FC 120. 1uFR 210. 1kT2T R A N S 1V i n1GND2V out3U 2078 051234D2B R I D G E 1C 140. 1uFR 230. 1kV i n1GND2V out3U 1879 12C90. 33u FC 100. 33u FC 130. 1uFR 240. 1k2 2 0 V2 2 0 V1 0 V2 0 V+ 1 2 V1 2 V5 V+ 5 V+5V 5V 12V +12V 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 25 第 3章 軟件設(shè)計 生物芯片點(diǎn)樣儀 工作流程 根據(jù)點(diǎn)樣儀要完成的工作內(nèi)容，繪制 點(diǎn)樣儀工作流 程圖，如圖 所示。如鍵入“ S”表示主機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)