【正文】 ..............................33 W29C040 存儲器說明及流程圖 .............................................................34 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV TPμP — 40 打印機(jī)說明及流程圖 .........................................................35 第 5 章 總結(jié) ....................................................................................................................37 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................38 致謝 ..................................................................................................................................39 附錄Ⅰ ..............................................................................................................................40 附錄Ⅱ ..............................................................................................................................57 附錄Ⅲ ..............................................................................................................................59 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 鉆井工程技術(shù)發(fā)展的背景 在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下， 結(jié)合當(dāng)前國際石油背景，全球油價(jià)的居高不下，引起世界各國對石油勘探開發(fā)熱潮，對鉆井的要求越來越高，鉆井的工作量也越來越大。 國內(nèi)外鉆井技術(shù)的發(fā)展概況 鉆井技術(shù)從上世紀(jì)末至今已經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)鉆井、科學(xué)化鉆井、自動(dòng)化智能鉆井3 個(gè)發(fā)展階段。挪威的獾式鉆探器公司正在研制的獾式鉆探器正是這種嶄新的鉆井方式 。電子控制汽油噴射裝置不僅能穩(wěn)定、可靠，而且價(jià)格比同類普通產(chǎn)品要低，值得推廣。 本文研究的內(nèi)容 本文主要 是研究 勘探一個(gè) 油井 時(shí) 所測量的 諸多 參數(shù)，如測量井深，測量鉆壓，測量扭矩等參數(shù)。 在儀器運(yùn)行過程中，還有一些信號需要 CPU 及時(shí)相應(yīng)，如打印機(jī)送數(shù)據(jù)、 LCD 顯示狀態(tài)的查詢、鍵盤的處理、管理計(jì)算機(jī)通信的響應(yīng)等。在向下鉆探的過程中，當(dāng)鉆桿下降到卡座位置時(shí)，大鉤與鉆桿脫離，向上提升到一鉆桿的高度，接入一根鉆桿，再將大鉤與鉆桿重新連接，繼續(xù)向下鉆探一根鉆桿的深度。因此準(zhǔn)確判斷增加、減少鉆桿的操作是確保統(tǒng)計(jì)井下鉆桿數(shù)量的關(guān)鍵。 為了使偏心載荷引起的 彎曲應(yīng) 變 力更加平均地被消除，常常串聯(lián)更多的應(yīng)變片，在相對 180176。以 Rl， R2 為例，當(dāng)彈性元件兩端有拉壓力作用時(shí)，沿軸線方向的應(yīng)變?yōu)?? ；垂直于軸線方向cP A A E E AK???? ? ? ? ? ? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ? ?1 2????的應(yīng)變?yōu)???? ；在與軸線成 45176。 扭矩測量原理 現(xiàn)有 鉆壓扭矩測量技術(shù)比較 目前有代表性的鉆壓扭矩測量技術(shù)仍是法國石油研究院與斯倫貝謝公司的兩類專利技術(shù)，其他技術(shù)或多或少是基于這兩個(gè)專利進(jìn)行改進(jìn)的，下面分析這些測量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。片上 FLASH允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 的指令和引腳兼容，因而是一種功能強(qiáng)大的微控制器，它對很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活有效的解決方案。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。此時(shí)， LE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。注意加密方式 1 時(shí)， 將內(nèi)部鎖 RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。 9） P2 端口 (～ )： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩 沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括兩部分，復(fù)位系統(tǒng)和時(shí)鐘系統(tǒng)。 井深儀需要記錄各類時(shí)間發(fā)生的時(shí)間，因此在儀器中需要有實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，設(shè)計(jì)中 選擇了 DS12887。 W29C040 采用 DIP40 封裝 。 在 向 W29C040 寫數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 1） W29C040 的寫操作以頁為基本單元，必須寫入一整頁的數(shù)據(jù)。 5）啟動(dòng)了寫入保護(hù)的 W29C040 不能直接寫數(shù)據(jù)。在這種鍵盤的連接方法中，我們通常采用上拉電阻接法，即各按鍵開關(guān)一端接低電平，另一端接單片機(jī) I/O 口線并通過上拉電阻與 VCC 相連。因此設(shè)計(jì)方案選用 TPμP— B40 型打印機(jī) 。 TPμP — 40打印機(jī)插座孔排列 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 GND GND GND GND GND GND GND GND ACK ERR STB DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BUSY 圖 是 TPμP— 40 打印機(jī)與單片機(jī) 89S52 接口電路。上電后單片機(jī)應(yīng)過一段時(shí)間再對液晶顯示器進(jìn)行初始化。因此，在智能式電子儀器中， LCD240128A 可用來作為顯示器，以顯示各種圖形和文字信息。 MAX232 是一種非常通用的芯片，該芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232 發(fā)送 / 接收器。引腳 T1OUT、 T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS 232C 電平的引腳。若大鉤載荷變?yōu)榱銜r(shí)大鉤的位置在井架的底部，表明要增加一根鉆桿；若大鉤載荷變?yōu)榱銜r(shí)大鉤的位置在井架的上部，表明要移去一根鉆桿。 測量 CPU 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 測量 CPU 系統(tǒng)也是以 AT89S52 單片機(jī)構(gòu)成的，前面已經(jīng)介紹過，這里不再說明。 C9 為 0. 1μ F的去耦電容。 LCD240128A 模塊選擇的是單屏結(jié)構(gòu)，每行最大為 80 個(gè)字節(jié)，總行數(shù)為 16 的顯示模式。 128 點(diǎn)，可顯示 16 點(diǎn)陣漢字 15179。液晶顯示器的 DC/ 接到單片機(jī)的地址線 A0，這樣奇數(shù)地址傳遞控制指令，偶數(shù)地址傳遞數(shù)據(jù)。 TPμP— B40 與計(jì)算機(jī)接口 ： 可以用扁平電纜通過打印機(jī)背面的 20 芯插座與主計(jì)算機(jī)連接起來。因此只需要按接口時(shí)序和數(shù)據(jù)格式要求，依次向打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和打印命令即可。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 3 J u n 2 0 1 1 S h e e t o f F i l e : F : \ E X A M P L E S \處理模塊 3 1 .D D B D r a w n B y :S1S W P BS2S W P BS3S W P BS4S W P BPB 4PB 5PB 6PB 71 0 K 1 0 K 1 0 K1 0 KV C C 鍵盤輸入接口設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的鍵盤采用的是獨(dú)立式鍵盤， 獨(dú)立式 鍵盤具有結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活等特點(diǎn) 。 4）當(dāng)兩次寫數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔超過 200μ s，或從 W29C040 讀取數(shù)據(jù)，都意味著數(shù)據(jù)寫入結(jié)束。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 W29C040常用命令表 命令 第 0 次寫 （ 5555H） 第 1 次寫 （ 2AAAH） 第 2 次寫 (5555H) 第 3 次寫 (5555H) 第 4 次寫 (2AAAH) 第 5次寫 (5555H) 啟動(dòng)寫保護(hù) AAH 55H A0H 關(guān)閉寫保護(hù) AAH 55H 80H AAH 55H 20H 整 片擦除 AAH 55H 80H AAH 55H 10H 準(zhǔn)備讀芯片 ID AAH 55H 80H AAH 55H 60H 退出讀芯片 ID AAH 55H F0H 欲啟動(dòng) W29C040 的寫保護(hù)功能，需連續(xù)向 W29C040 寫入 3 個(gè)命令字節(jié)，其中第 1 個(gè)字節(jié)為 AAH（寫入 5555H 單元）；第 2 個(gè)字節(jié)為 55H（寫入 2AAAH單元）；第 3 個(gè)字節(jié)為 A0H（寫入 5555H 單元）。 8bit 的 EEPROM。 系統(tǒng)的時(shí)鐘有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種方式，這里采用外部時(shí)鐘，即由晶振來產(chǎn)生，采用的晶振頻率為 12MHZ 由于 MCS51 一般晶振的選擇范圍為124MHZ，但是單片機(jī) 對時(shí)間的要求比較高，能夠精確的定時(shí)一秒，所以也是為了方便計(jì)算 選擇 12MHZ 的晶振。 事物處理 CPU 系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為核心構(gòu)成。并因此作為輸入時(shí)， P1 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 6） EA /VP：外部訪問允許端。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 GND 是接地端。 AT89S52 是一個(gè) 8k 字節(jié)可編程EEPROM 的高性能微控制器。 本文測量鉆壓扭矩的方法就是采用了應(yīng)變片粘貼的方法來測量的。 R3， R4 的受力情況和 R1， R2相似。 粘貼，應(yīng)變片 R2， R4 與軸線成 135176。 測量鉆壓原理 鉆壓測量，實(shí)際上就是對作 用于鉆頭上方的集中力進(jìn)行測量，常用應(yīng)變測試法。因?yàn)楣ぷ鳜F(xiàn)場的特殊性，更換鉆桿的數(shù)量不能由人工輸入到計(jì)算機(jī)，只能由測量儀器自動(dòng)判斷。圖 。 為了準(zhǔn)確測量 井深和鉆壓扭矩 ，井深測量必須一直監(jiān)視大鉤懸重信號和絞盤的 編碼器信號。電視監(jiān)控系統(tǒng)不管是機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)還是電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，都可以配該系統(tǒng)。鉆機(jī)自動(dòng)控系統(tǒng)所 用的元器件的關(guān)鍵件仍是采用優(yōu)良的原裝進(jìn)口件，大部分元器件采用了合資企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，控制系統(tǒng)性能參數(shù)基本穩(wěn)定可靠。 長期以來，勘探鉆井需要使用陸地鉆機(jī)或海上鉆井平臺，還要使用鉆桿、泥漿、套管和水泥，勢必造成勘探鉆井費(fèi)用居高不下，勘探風(fēng)險(xiǎn)很大。 目前我國的鉆井技術(shù)還不是特別的先進(jìn)，有很多還沒有克服的難題，比如鉆井過程中的上噴下漏 等 出現(xiàn)的 復(fù)雜情況 。 torque。 傳統(tǒng)的 鉆 井設(shè)備體積龐大、不易安裝、輸出信號一般為模擬信號，測量精度不高、實(shí)時(shí)性差、出現(xiàn)故障也不易排除，因此給鉆井工作帶來了巨大的隱患； 本文將在鉆井過程中使用雙 CPU 系統(tǒng)測量各個(gè)參數(shù)， 因?yàn)楦鱾€(gè)參數(shù)的信號是模擬信號，需要一個(gè) CPU 一直采集讀取，而 CPU 還有顯示跟打印的功作，所以避免測量誤差，采取更為方便的 CPU 測量系統(tǒng)， 一個(gè)是事務(wù)處理 CPU， 另一個(gè)是測量處理的CPU，雙 CPU 都是使用 AT89S52 型單片機(jī)對各參數(shù)進(jìn)行控制，井深的測量是使用了稱重傳感器跟絞盤編碼器一起來進(jìn)行測量，鉆壓扭矩的測量也是采用了比較實(shí)用的應(yīng)變片測量方法。這也為我國高端的鉆井技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)很好機(jī)遇，并產(chǎn)生了巨大的 推動(dòng)作用。美國、西歐等西方等發(fā)達(dá)國家一直處于鉆井技術(shù)的前沿，完成了大批超深井、高難度定向井、水平井、徑向井、分枝井。 獾式鉆探器 是一種無鉆機(jī)的井下自動(dòng)鉆探機(jī)，長約 25 米，設(shè)計(jì)鉆深能力超過 3000 米。電子控制自動(dòng)變速器由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成。 在測量井深的時(shí)候需要準(zhǔn)確地測量出鉆桿的數(shù)量、大鉤距離鉆桿的距離、鉆桿的單根長度，再根據(jù)公式： 鉆井深度 =鉆桿數(shù)量 179。顯然，當(dāng) CPU 結(jié)構(gòu)響應(yīng)其他工作請求時(shí)，就有可能漏掉對懸重信號的監(jiān)測。如此反復(fù)，可完成幾百、上千米的鉆井任務(wù)。根據(jù)上面介紹，可以通過大鉤的位置和載荷來判斷是否在進(jìn)行增加、減少鉆桿的操作：若大鉤的載荷為零，說明鉆桿被卡座卡住，要進(jìn)行增加、減少鉆桿的操作。 的兩個(gè)面上沿著彈性元件的軸線，分別貼了兩片工作應(yīng)變片 Rl和 R2，兩片溫度補(bǔ)償應(yīng)變片 R3 和 R4 在不產(chǎn)生應(yīng)變的垂直于軸線的方向上。 方向上 的應(yīng)變 為 與軸線成 135176。 法國石油研究院和貝克休斯公司的專利就是基本的拉壓、扭矩測量原理加上不同結(jié)構(gòu)的井下儀器保護(hù)套、不同的測量電路與傳感器連接方式。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 FLASH，使用 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活。 AT89S52 的引腳如圖31 所示： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i