【導(dǎo)讀】應(yīng)變儀的抗干擾與防爆設(shè)計(jì)三部分。錨索錨桿聯(lián)合支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)改革的發(fā)展方向，得到了廣泛的應(yīng)用，取得巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。有測量精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。礦用便攜式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀主要是對支護(hù)構(gòu)件（錨桿、錨索）受力情況的檢測，從而獲知巷道巖層應(yīng)力的變化情況?？梢詾橄锏兰夹g(shù)人員更好的?？蒲惺侄危唤档晚敯迨鹿拾l(fā)生的概率，從而減小對工人的人身安全和礦井正常生產(chǎn)的威脅，測量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量的方法，簡稱電測法。我國煤礦事故死亡人數(shù)是世界上主要采煤國家死亡總?cè)藬?shù)的4倍。占全國煤礦死亡人數(shù)74%以上，事故次數(shù)也占70%。不能準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報(bào)頂板事故。如何對巷道的穩(wěn)定性、安全性進(jìn)行檢測，提前采取預(yù)防措施，避免損失和災(zāi)害，一直是人們討論的重點(diǎn)。二廠生產(chǎn)的YE3817型應(yīng)變儀及聯(lián)能電子的YE2537/YE2538靜態(tài)電阻應(yīng)變儀等。計(jì)，同時結(jié)合礦用防爆安全等要求進(jìn)行器件的選取。

　　

【正文】 e s i g bD r a w n B y:S1 S2 S3V C CK E Y 1 K E Y 2 K E Y 3C10 . 1 u FC20 . 1 u FC30 . 1 u FR110 KR210 KR310 K 圖 317 按鍵設(shè)計(jì)的電路原理圖 The circuit wafer and circuit schematic diagram of the design about keystokes 二、 LCD 液晶顯示部分設(shè)計(jì) 本儀表的 LCD 顯示選用的是漢顯的液晶屏 YB12864，其控制芯片為 ST7920，其帶漢 24 字顯示字庫。 ST7920 是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控制芯片，它 是一種內(nèi)置漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊，用于顯示漢字及圖形。 YB12864 可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192個中文漢字（ 16 16 點(diǎn)陣， 16 8=128， 16 4=64，一行只能寫 8 個漢字， 4 行；）、 128個字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64 256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。 主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性 : 電源： VDD ~+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓 )； 顯示內(nèi)容： 128 列 64 行（ 128 表示點(diǎn)數(shù)） 顯示顏色： 藍(lán)色 顯示角度： 6： 00 鐘直視 LCD 類型： STN 與 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行 配置 LED 背光 多種軟件功能： 光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等 利用上述功能可方便地實(shí)現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯 示 。本設(shè)計(jì)采用的是顯示模塊 與 CPU 并行 8 位連接方式，如 圖 318 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eA1D a t e : 16 J un 20 10 S h e e t o f F il e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \初稿 上交 \大圖 \復(fù)件 復(fù)件 M y D e s i g n. dd bD r a w n B y:1234567891011121314151617181920YB12864V C CRSRWENP S BCS 2RS T L CDV E EV C CBL ABL KY B 1 2 8 6 4P C7P C6P C1 圖 318 LCD 與單片機(jī)的連接圖 The circuit diagram of the singlechip and LCD 由于采用的是漢 字 顯 示 的人機(jī)對話界面，這樣就使得此儀表在國內(nèi)更易被技術(shù)人員和普通工人 理解和 掌握，給測量帶來了方便。 25 4 軟件程序設(shè)計(jì) 目前， AVR 編譯工具有很多種，支持的語言包括匯編語言、 C 語言、 Pascal 和 BASIC等。一般來說，微型 AVR 設(shè)計(jì)開發(fā)可以考慮用匯編語言編寫。如果代碼 規(guī)模超過 2KB，完全可以用 C 語言等高級語言編寫，這樣代碼維護(hù)起來會比較容易。本設(shè)計(jì)采用 C 語言編寫應(yīng)用程序，可以有多種開發(fā)環(huán)境供選擇，包括 ICC for AVR、 IAR for AVR、 GCC for AVR、等。 ICC 和 IAR 的編譯器產(chǎn)品是需要付費(fèi)的，而 GCC 是免費(fèi)的。 GCC 本來是 Linux 上的開源編譯器，經(jīng)過移植，出現(xiàn)了可以在 Windows 環(huán)境下運(yùn)行的 GCC for AVR 的編譯器。安裝了這個編譯器后，可以與 AVR Studio 無縫銜接，可以直接在 AVR Studio 中進(jìn)行 C 語言應(yīng)用程序的編輯、編譯、和調(diào) 試，經(jīng)過長期實(shí)踐證明， GCC for AVR 的軟件缺陷很少，性能可靠，編譯出的燒寫文件尺寸也是很小的 [14]。因此本設(shè)計(jì)以 GCC for AVR 為編譯環(huán)境編寫下位機(jī)軟件程序。 本應(yīng)變儀的軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分。 本人 由于水平與時間有限 ， 本章論述的主要是下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)。根據(jù)軟件的功能將下位機(jī)軟件分成不同模塊，每個模塊完成一定的功能，模塊與模塊之間相對獨(dú)立，這樣不但結(jié)構(gòu)清晰，而且便于閱讀、調(diào)試和提高程序的利用效率。 下位機(jī)軟件的構(gòu)成 本 儀表的軟件采用模塊化程序 設(shè)計(jì)思想，整個軟件系統(tǒng)由 主程序， 初始化程序 ，采樣程序，轉(zhuǎn)換與處理程序，顯示程序和通訊程序等子程序構(gòu)成。其中主程序流程，如圖 41所示 。 26 開 機(jī) 初 始 化 程 序L C D 顯 示從 A T m e g a 1 6 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 中 調(diào) 用 各 種 參 數(shù)顯 示 數(shù) 值K E Y 2 按 下K E Y 1 按 下 K E Y 3 按 下檢 測 應(yīng) 變 數(shù) 值 并 顯 示 進(jìn) 入 隱 含 功 能 選 擇 區(qū) 通 訊 向 上 位 機(jī) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 圖 41 主程序框圖 The flow diagram of main program 采樣程序 控制 A/D采樣程序 采用中斷方式 （ 如圖 42所示） ， 這種方式 可以避免中斷過程中由于干擾使得某一次 ST 未輸出低電平 ， 而造成的數(shù)據(jù)順序的混亂和錯誤，從而 避免了讀數(shù)的錯誤。 以下程序 給 ICL7135提供 250HZ的頻率 ： //PD7輸出 250KHZ CTC模式 定時計(jì)數(shù)器 2 void ADHZ() { DDRD|=0X80。//PD7輸出 1000 0000 TCCR2=0X19。// 沒有預(yù)分頻 OCR2=15。//250KHZ 27 } 中 斷 入 口（ I N T 1 ）關(guān) 中 斷等 待 中 斷 ， 進(jìn) 入 I N T 1B U S Y =T 1 啟 動 ， 開 始 計(jì) 數(shù)T 1 停 止 計(jì) 數(shù)YNYNB U S Y = 圖 42 A/D采樣 程序流程圖 The flow diagram of A/D sampling program AD轉(zhuǎn)換的程序 如下所示： void jishu( ) { //if(MCUCR==0x02) switch(MCUCR) { case 0x02: addata1=TCNT1。 addata1=(addata11)。 MCUCR=0x03。 break。 case 0x03: TCCR1B=0X00。 28 addata2=TCNT1。 addata2=(addata21)。 N=addata2addata110001。 TCNT1H=0x00。 TCNT1L=0x00。 TCCR1B=0X03。 MCUCR=0x02。 break。 default: break。 } } 顯示程序部分 由上文可知，顯示的控制模塊為 ST7920。其中，顯示 RAM（ DDRAM）的操作如下： 模塊可顯示三種字型分別是 HCGROM 字型、 CGRAM 字型和中文 CGROM 字型；三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫入的編碼選擇， 0000H~0006H （ 0000H、 0002H、 0004H、0006H）的四組編碼對應(yīng) CGRAM 字型中的四個自定義字符； 02H~7FH 的編碼中將選擇半寬英文、數(shù)字的字型； A1H 以上的編碼將自動結(jié)合下一字節(jié)組成兩字節(jié)的中文字型編碼（ A1A0H~F7FEH） 顯示半寬字型： 將 8 位編碼 02H~7FH 寫入 DDRAM 中。 顯示 CGRAM 字型：將 16 位編碼寫入 DDRAM 中，共有四種編碼 0000H、 0002H、 0004H 、 0006H。 顯示中文字型將 16 位編碼寫入 DDRAM 中，編碼（ A1A0H~F7FEH）。 int main(void) { uint i=65535。 DDRB=0xff。 DDRBamp。=~BIT(1)。//PB1輸入 POL，判斷 AD轉(zhuǎn)換的正負(fù) DDRA=0xff。 lcd_init()。 lcdtextout(0,通道 N=)。 lcdtextout(16,壓力 :)。 29 while(1) { //lcdout(29,Vin/10+0X30)。 lcdout(25,Vin%10+0X30)。 lcdtextout(26,.)。 lcdout(27,Vin*10%10+0X30)。 lcdout(28,Vin*100%10+0X30)。 lcdout(29,Vin*1000%10+0X30)。 lcdout(30,Vin*10000%10+0X30)。 i=65535。while(i)。 } return 0。 } //*************************檢測 LCD是否忙函數(shù) **************************// void busy_check(void) { DDRA=0x00。 PORTBamp。=~BIT(5)。 //RS0 PORTB|=BIT(6)。 //RW1 PORTB|=BIT(7)。 //E1 asm(nop)。 while((PINAamp。0x80)!=0x00)。/ DDRA=0xff。 PORTBamp。=~BIT(7)。 //E=0 } //*************************寫命令函數(shù) *****************************// void writemand(uchar data) { busy_check()。 PORTBamp。=~BIT(5)。 //RS0 PORTBamp。=~BIT(6)。 //RW0 PORTB|=BIT(7)。 //E=1 PORTA=data。 30 PORTBamp。=~BIT(7)。 //E=0 } //******************************寫數(shù)據(jù)函數(shù) ****************************// void writedata(uchar data) { busy_check()。 PORTB|=BIT(5)。 //RS1 PORTBamp。=~BIT(6)。 //RW0 PORTB|=BIT(7)。 //E=1 PORTA=data。 PORTBamp。=~BIT(7)。 //E=0 } void lcd_init(void) { writemand(0x30)。 //選擇基本指令集 writemand(0x30)。//選擇 8bit數(shù)據(jù)流 writemand(0x0c)。//開顯示 (無游標(biāo)、不反白 ) writemand(0x01)。//清除顯示，并且設(shè)定地址指針為 00H writemand(0x06)。//指定在資料的讀取及寫入時，設(shè)定游標(biāo)的移動方向及指定顯示的移位 } void lcdtextout(uchar address,uchar *lcmchararray) { writemand(0x80+address)。 while(*lcmchararray) { writedata(*lcmchararray)。 lcmchararray++。 } } void lcdout(uchar address,uchar data) { writemand(0x80+address)。 31 writedata(data)。 } //***************************設(shè)置坐標(biāo) *****************************// void setxy(uchar x,uchar y) { writemand(0x36)。 //功能設(shè)置 擴(kuò)充指令 直接顯示 writemand(y)。 //Y地址設(shè)置 writemand(x)。 //X地址設(shè)置 } 32 5 應(yīng)變儀的抗干擾 在理想的情況下，一個電路或系統(tǒng)的性能僅由該電路或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及所用的元器 件 性能指標(biāo)來決定。然而在許多場合，用優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成的電路或系統(tǒng)卻達(dá)不到額定的性能指標(biāo)，有 時 甚至不能正常工作，究其原因，常常是噪聲干擾造成的。對于本文所敘述的具有高測量精度的應(yīng)變儀，干擾會給測量帶來很大的誤差，因此，為了使應(yīng)變儀達(dá)到較高的精度，必須研究抗干擾技術(shù)及