【正文】 z eBD a t e : 2 3 M a y 2 0 1 1 S h e e t o f F i l e : F : \ E X A M P L E S \事物模塊 2 . D D B D ra w n B y :E A / V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P 3 .7 (R D )17P 3 .6 (W R )16P 3 .2 (I N T 0 )12P 3 .3 (I N T 1 )13P 3 .4 (T 0 )14P 3 .5 (T 1 )15P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .5 (M O S I )6P 1 .6 (M I S O )7P 1 .7 (S C K )8( A D 0 ) P 0 .039( A D 1 ) P 0 .138( A D 2 ) P 0 .237( A D 3 ) P 0 .336( A D 4 ) P 0 .435( A D 5 ) P 0 .534( A D 6 ) P 0 .633( A D 7 ) P 0 .732( A 8 )P 2 . 021( A 9 )P 2 . 122( A 1 0 ) P 2 . 223( A 1 1 ) P 2 . 324( A 1 2 ) P 2 . 425( A 1 3 ) P 2 . 526( A 1 4 ) P 2 . 627( A 1 5 ) P 2 . 728P S E N29A L E / P R O G30( T X D ) P 3 .111( R X D )P 3 . 010G N D20V C C40I C 1A T 8 9 S 5 2P2 .0P2 .1P2 .2P2 .3P2 .4P2 .5P2 .6P2 .7P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7V C CV C CA L EI N T 0 圖 AT89S52引腳圖 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) FLASH， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 3） RST：復(fù)位輸入。另外，引腳被略微拉高。在 FLASH 編程期間，此引腳用于施加 12V 編程電源（ VPP）。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)兩個(gè) CPU都是選用的 AT89S52，所有兩個(gè) CPU 的最小系統(tǒng)是一樣的。 DS12887 是 DALLAS 公司制造的并行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有日歷時(shí)鐘、報(bào)警時(shí)鐘、實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，內(nèi)部帶有 114 字節(jié)不易失性 靜態(tài)RAM，目前在單片機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 其引腳排列如圖 所示。若該頁(yè)的某些單元未寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)固化時(shí)會(huì)將這些單元的內(nèi)容自動(dòng)填為 0FFH。每次寫頁(yè)面數(shù)據(jù)時(shí)必須先啟動(dòng)寫保護(hù)，然后緊接著寫入數(shù)據(jù)。這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各 I/O 口線有確定的高電平，當(dāng)然，如果端口內(nèi)部已經(jīng)有上拉電阻，則外電路的上拉電阻可以省去 。 TPμ P 系列打印機(jī)是智能點(diǎn)陣式針式串行擊打式打印機(jī)，打印機(jī)內(nèi)部有一個(gè)8031 單片機(jī)對(duì)打印機(jī)進(jìn)行控制。按圖中接法，錯(cuò)誤命令信息 ERR 采用查詢方式讀取。 考慮現(xiàn)場(chǎng)顯示的參數(shù)多，為便于用戶操作，設(shè)計(jì)方案選用漢字提示，配備了LCD240128A 液晶顯示器。 T6963A 內(nèi)部含有共 128 字節(jié)的字符發(fā)生器 CGROM，可外接 8k（最大為128k）字節(jié)的 RAM 作為外部的顯示緩沖區(qū)及字符發(fā)生器 CGRAM，并允許 MPU訪問(wèn)顯 示緩沖區(qū)，甚至還可進(jìn)行位操作。適用于各種 EIA 232E 和 V. 28/ V. 24 的通信接口。因此 TTL/ CMOS 電平的 T1IN、 T2IN 引腳應(yīng)接 AT89C52 的串行發(fā)送引腳 TXD。因此大鉤更多情況下是檢測(cè)載荷是否為 0，因此這就要求懸重傳感器有足夠的精度能檢測(cè)到一根鉆桿的變化。選用其中一路發(fā)送 / 接收 1R1OUT 接MCS 51 的 RXD, T1IN 接 MCS 51 的 TXD1T1OUT 接 PC 機(jī)的 RD, R1IN 接 PC機(jī)的 TD1 因?yàn)?MAX232 具有驅(qū)動(dòng)能力 ,所以不需要外加驅(qū)動(dòng)電路。其取值均為 1μ F/25V1 宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。 2）控制命令 T6963A 的指令格式為：數(shù)據(jù) 1+數(shù)據(jù) 2+指令字節(jié)，有的指 令只含有一個(gè)數(shù)據(jù)或根本就沒(méi)有數(shù)據(jù)。 104mm，有 240179。電路中采用 CON4 實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。打印機(jī)命令由一個(gè)命令字節(jié)和若干個(gè)參數(shù)字節(jié)組成 。 圖 鍵盤 電路圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 打印機(jī) 的設(shè)計(jì) 打印機(jī)內(nèi)部 有 CPU，端口有鎖存功能。為了數(shù)據(jù)的安全，一般在使用 W29C040 時(shí)都應(yīng)啟動(dòng)寫保護(hù)。 3）一頁(yè)數(shù)據(jù)的寫入不分先后順序，可以重復(fù)寫入。 W29C040 常用的命令格式見(jiàn) 表 。 W29C040 是單 5V供電、 CMOS 工藝、容量為 512K179。 內(nèi)部看門狗復(fù)位是通過(guò)軟件將看門狗啟動(dòng)起來(lái)，它有一定的復(fù)位時(shí)間，當(dāng)單片機(jī)死機(jī)時(shí)，看門狗就會(huì)將單片機(jī)復(fù)位，從而解決這一問(wèn)題；需要注意的是，當(dāng)啟動(dòng)看門狗之后，需要定時(shí)喂狗，如果不喂狗，看門狗就會(huì)定時(shí)將單片機(jī)復(fù)位，使系統(tǒng)無(wú)法工作 。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 8） P1 端口 (～ )： P1 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1口的緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P1 口被寫 “ 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 AT89S52 性能簡(jiǎn)介： 1) 主電源引腳 VCC 接電源端。 主機(jī)及其最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中事物處理 CPU 和測(cè)量 CPU 都采用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S52 單片機(jī)作為下位機(jī)節(jié)點(diǎn)的微處理器。 這種技術(shù)的缺點(diǎn)也很明顯 ：首先是內(nèi)部引線孔加工比較困難 ， 往往需要分別加工 ，然后 再 焊接到一起 ，或者采 用特制工具進(jìn)行加工 ；其 次是由于徑向孔的直徑不能太大 ， 給應(yīng)變片的粘貼造成了很大困難 ； 第三 ， 這種傳感器的測(cè)量特性也表現(xiàn)出一定的非線性 ， 必須經(jīng)過(guò) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 地面刻度與校驗(yàn)之后才能應(yīng)用于實(shí)際的測(cè)量當(dāng)中。當(dāng)彈性元件承受彎曲時(shí)，軸的表面也受到拉壓應(yīng)變，在 R1內(nèi)和 R2 內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等、符號(hào)相同，這種布片方案也可以排除彎曲應(yīng)力的干擾。 測(cè)量扭矩的原理 為了排除彎曲應(yīng)力的干擾，在測(cè)量扭矩時(shí)，采用全橋四應(yīng)變片法，應(yīng)變片R1， R3 與軸線成 45176。因此，通過(guò)測(cè)絞盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與轉(zhuǎn)動(dòng)位置，即可測(cè)量出大鉤的實(shí)際高度。 從式 ()可以看出，測(cè)量井深的關(guān)鍵在于統(tǒng)計(jì)井下鉆桿的數(shù)量。 測(cè)量井深原理 由于井 深大約有幾千米深， 不可能像機(jī)械加工那樣用一根 鉆頭完成鉆井工作全過(guò)程。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 方案論證 方案論證 由于本文測(cè)量了一個(gè)小型的油井，但是也要有 1000 米 左右的深度，不能只用一個(gè)鉆頭就能實(shí)現(xiàn)工作的，所以本設(shè)計(jì)選擇了一些器件，有絞盤編碼器，大鉤懸重傳感器等。電子司鉆在復(fù)雜的鉆井過(guò)程和鉆井條件下，可根據(jù)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在保證鉆壓恒定的情況下提供最大的鉆井速率，比人工司鉆可節(jié)約大約 37%的鉆井時(shí)間。我國(guó)石油鉆機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)化水平、技術(shù)制造水平及研究開(kāi)發(fā)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和品種等方面有了較大的提高和發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在鉆機(jī)上的應(yīng)用已達(dá)到 20 世紀(jì) 90 年代中期國(guó)際鉆機(jī)先進(jìn)水平，電傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到美國(guó) 20 世紀(jì) 90 年代第四代產(chǎn)品水平。他的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸高速、大容量、實(shí)時(shí)：真正的實(shí)現(xiàn)了雙向通信；適用于包括欠平衡鉆井、氣體鉆井在內(nèi)的任何井況下的數(shù)據(jù)傳輸。而且深井、超深井鉆井技術(shù)是一個(gè)國(guó)家鉆井技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一 。 Drilling pressure。 本文的優(yōu)點(diǎn)就是利用雙 CPU 系統(tǒng)來(lái) 工作 ， 應(yīng)變發(fā)法測(cè)量鉆壓扭矩， 方便快捷的實(shí)現(xiàn)了 各個(gè)參數(shù) 的測(cè)量 。 從我國(guó)的情況來(lái)看，西部地區(qū)石油資源近 70%埋藏在深部地層。與之相配套的各種 工藝技術(shù)，如化學(xué)處理劑應(yīng)用開(kāi)發(fā)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 它的主要特點(diǎn)就是 不用陸地鉆機(jī)或海上鉆井平臺(tái)，可大幅度減少作業(yè)人員和后勤保障工作，還能避開(kāi)海洋環(huán)境對(duì)鉆井作業(yè)的干擾； 顯著降低勘探鉆井費(fèi)用和勘探風(fēng)險(xiǎn)； 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化鉆井 等。大鉤限重及天車防碰自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛用于各類鉆機(jī)。 單根鉆桿長(zhǎng)度 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 大鉤距地面高度 來(lái)測(cè)量出井深，具體的各個(gè)鉆桿參數(shù)會(huì)在后面具體測(cè)量，測(cè)量鉆壓 主要是應(yīng)用應(yīng)變片法來(lái)測(cè)量的鉆頭附近所受壓力，扭矩的測(cè)量方法跟鉆壓的大致相同，也是利用應(yīng)變片來(lái)測(cè)量的 ， 后面會(huì)提到具體的測(cè)量公式。為此，本設(shè)計(jì) 還 采用了雙 CPU 結(jié)構(gòu)，一個(gè) CPU 負(fù)責(zé)測(cè)量，一個(gè) CPU 負(fù)責(zé)事物處理 。因此，鉆井深度的測(cè)量公式為： 鉆井深度 =鉆桿數(shù)量 單根鉆桿長(zhǎng)度 大鉤距地面高度 (11) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 8 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : F : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 .D D B D ra w n B y:絞盤大鉤鉆桿卡座鉆頭 圖 當(dāng)需要向上提升鉆頭時(shí)，有大鉤向上提升出一 根完整的鉆桿，然后由井架底部的卡座加緊地下的其他鉆桿和鉆頭，這時(shí)候就可以將地面上的鉆桿移去。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。在Rl和 R2 中，由 鉆 壓應(yīng)力產(chǎn)生的電阻變化大小相等、符號(hào)相同，而由彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的電阻變化大小相等、符號(hào)相反，這樣，形成了全橋四應(yīng)變片測(cè)量方法，使用的兩個(gè)縱向應(yīng)變片和兩個(gè)橫向應(yīng)變片采用全橋接法，如圖 所示 。 方向上 的應(yīng)變也 為 此值 ，既在與軸線成 45176。這兩個(gè)專利共同的缺點(diǎn)是保護(hù)套與傳感器部分的密封比較困難，特別是在井下鉆鋌的工作過(guò)程中，由于彎矩的作用常常會(huì)使泥漿侵入傳感器部分而導(dǎo)致測(cè)量電路無(wú)法正常工作，為此貝克休斯公司在保護(hù)套與傳感部分、轉(zhuǎn)換電路的密封方面開(kāi)展 了大量的工作，一定程度地解決了該問(wèn)題。超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)點(diǎn)模式。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) 間 4） ALE/ P ：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖 存允許）的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行外部程序時(shí)，該設(shè)定禁止 ALE 位無(wú)效。 7） P0 端口 (～ )： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路 雙向 I/O 口，每個(gè)引腳吸收 8 個(gè) TTL 門電流。這是由于內(nèi)部電阻上拉的緣故。 在該系統(tǒng)里，復(fù)位系統(tǒng)有外部硬件復(fù)位和內(nèi)部看門狗復(fù)位兩種，外部復(fù)位采用按鍵復(fù)位方式，具體電路說(shuō)明如下： 上電后，電源對(duì)對(duì)電容進(jìn)行充電，此時(shí)電阻 R1 中有電流通過(guò)，通過(guò)電阻 R1的鉗位作用，使 RST 端一直維持高電平，即處于復(fù)位狀態(tài)；當(dāng)電容充滿電后，由于供電電壓是直流，所以電路中此時(shí)沒(méi)有電流流過(guò)，處于斷路狀態(tài)，復(fù)位輸入端 RST 為低電平，復(fù)位結(jié)束。 圖 DS12887與單片機(jī)接線 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 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 2 .D D B D r a w n B y :A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7I C 0I C 1CIWRRDC E 0P 0 1P 0 2P 0 3P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7