【正文】 在此，我再一次的向這些幫助過我的人說一聲謝謝，真的非常感謝??！ ***** 2008年6月5日。因?yàn)樵趯?shí)踐中總是會(huì)碰到許多的問題，如果沒有曾經(jīng)見識(shí)過的，就會(huì)很難輕松地處理好的。例如：我在用WORD畫圖時(shí)會(huì)遇到很多問題，向他們請教時(shí)他們都會(huì)不厭其煩的向我講解，直到我理解為止。我們都是分階段完成這次設(shè)計(jì)的，每個(gè)階段我們都需把做好的電子檔的文件交給他，然后由他給我們做出評價(jià)，指出其中的不足并加以改正。其次是計(jì)算機(jī)的操作方面，能很熟練地應(yīng)用各種軟件，進(jìn)步很大，這對我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。通過近一段時(shí)間的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西。中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)采樣和輸出控制。系統(tǒng)的軟件由主程序、中斷服務(wù)程序和控制子程序等組成。2)采用了7815和7805穩(wěn)壓器，全面的保證了系統(tǒng)的電源供應(yīng)。采用了美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。其主要通過傳感器監(jiān)測模擬量和數(shù)字量，并通過監(jiān)控分站傳送給監(jiān)控分站，實(shí)現(xiàn)了智能運(yùn)行。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了自己查閱資料的能力，加深了自己對四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的印象，并能將之和實(shí)踐想結(jié)合，將更為深入地了解和掌握專業(yè)知識(shí)，為日后自己的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)上述算法，設(shè)傳感器的量程，相應(yīng)的壓力轉(zhuǎn)換子程序就可以編出來。流程圖如下圖44： 圖44 數(shù)字濾波子程序流程圖 壓力標(biāo)度變換流程圖目的是要把實(shí)際采樣的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成BCD形式的壓力值，然后存放到顯示緩沖區(qū)。所以本設(shè)計(jì)才用防脈沖干擾平均值法。采集子程序的流程圖如下43：圖43 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 數(shù)字濾波子程序流程圖 考慮到本設(shè)計(jì)所采樣的東西其隨機(jī)性很大，某一次采集到的數(shù)據(jù)很有可能與其他次才具到的數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。流程圖如下圖42： 圖42 中斷子程序流程圖 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖本設(shè)計(jì)中有很多傳感器，由于對這些傳感器進(jìn)行采集，以及對數(shù)據(jù)的處理所采用的方法是一樣的。得T0應(yīng)裝入的時(shí)間常數(shù)X=3CB0H，可分別裝入TH0，TL0。本設(shè)計(jì)采用后者軟、硬件結(jié)合的定時(shí)方式來實(shí)現(xiàn)10s的定時(shí)。主程序的流程圖為圖41：圖41 主程序流程圖 中斷子程序流程圖該系統(tǒng)的采樣周期為10s，因此需要多個(gè)定時(shí)器才能保證可靠定時(shí)。 主程序流程圖主程序主要進(jìn)行初始化、分配內(nèi)存單元即設(shè)置定時(shí)器的參數(shù)，為系統(tǒng)工作創(chuàng)造條件。中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)采樣和輸出控制。包括主程序，中斷服務(wù)程序以及數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、顯示等子程序組成。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)，輸入到與非門，振蕩器起振，使報(bào)警揚(yáng)聲器每秒發(fā)出兩種不同頻率的報(bào)警聲，并且報(bào)警燈每秒閃爍一次。由CD4011組成兩個(gè)不同頻率的音頻振蕩器，74LS126為三態(tài)輸?shù)陀行目偩€緩沖門作為音頻切換開關(guān)。數(shù)據(jù)總線CONFIGK22B0B7 圖319 地址開關(guān)原理圖 聲光報(bào)警電路當(dāng)井下壓力超標(biāo)時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)要發(fā)出報(bào)警及指示以提醒工作人員解除故障。例如，總線B0～B7對應(yīng)的地址開關(guān)撥成01010101，即說明該分站地址為55。當(dāng)?shù)刂烽_關(guān)設(shè)定后，一旦CONFIG低電平使能時(shí)，則閉合的那一路所對應(yīng)的 總線位必然是低電平，而未閉合的那一路所對應(yīng)的總線位必然是高電平。分站地址開關(guān)是個(gè)8位開關(guān)，每位開關(guān)的一端全部接在一起接到CONFIG使能端上，另一端經(jīng)二極管接在總線B0～B7上。每一個(gè)分站都有一個(gè)分站號(hào)，即中心站對分站查詢時(shí)的分站地址。74LS164是一個(gè)串行輸入并行輸出的8位移位寄存器，其引腳1是串行數(shù)據(jù)輸入端；引腳36和 1013是并行數(shù)據(jù)的輸出端，每個(gè)74LS164的輸出端Q7Q0各驅(qū)動(dòng)一個(gè)共陰極的LED顯示器；CLR是74LS164的清0端，當(dāng)CLR偽時(shí)，Q7Q0輸出為0，4個(gè)LED顯示空白字符；同步移位脈沖由TXD（）送出，=1時(shí)允許74LS164串行接收數(shù)據(jù)，其波特率固定為 fosc/12。在此，利用串行口擴(kuò)展一個(gè)8位的LED顯示器，硬件電路如圖318。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)CPU的開銷小。圖317 LED顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。作電壓穩(wěn)壓器，不需要任何外整功率管的安全工作區(qū)保護(hù)7805可直接用于電路，所以使用起來安全、可靠，如圖316所示。 穩(wěn)壓電源電路本系統(tǒng)需要+15V和+5V的電源，所以工作電源電路采用先單相橋式整流后穩(wěn)壓的方法。由于7406是反相的輸出緩沖器，只有對應(yīng)數(shù)據(jù)總線位為高電平的繼電器動(dòng)作，而對應(yīng)數(shù)據(jù)總線位為低電平的繼電器不動(dòng)作。當(dāng)MPU對鎖存器DIG0低電平使能時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上的內(nèi)容被觸發(fā)器鎖存在鎖存器輸出端。 圖314 前4路繼電器電路由單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)總線控制的后四路繼電器電路如圖315。7407是集電極開路的正向輸出緩沖器，輸出端可驅(qū)動(dòng)30V DC，在本電路中緩沖器輸出端最高電壓為12V DC，如圖314所示。因此，當(dāng)RLY使能時(shí)，8位數(shù)據(jù)總線上的高低電平代表了8個(gè)繼電器觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。當(dāng)MPU對RLY使能時(shí)，沒有吸合繼電器的控制點(diǎn)C仍與常閉點(diǎn)NC相接，此路二極管D導(dǎo)通，使其所對應(yīng)的總線上的這一位為低電平。當(dāng)MPU不對RLY使能時(shí)，RLY為高電平，無論控制觸點(diǎn)接在常開端還是常閉端，二極管均不能導(dǎo)通。圖313 回送信息的觸點(diǎn)狀態(tài)電路圖中NO為常開觸點(diǎn)，NC為常閉觸點(diǎn)，BX為數(shù)據(jù)總線上的1位，C為控制觸點(diǎn)。地面中心站管理人員可隨時(shí)了解井下分站的對外控制狀態(tài)。開關(guān)量輸出主要由驅(qū)動(dòng)器、顯示電路和繼電器電路組成，電路原理框圖312。當(dāng)開入口接入觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)，只需將相應(yīng)輸入口上的光電耦合器的輸入與輸出用跳接線短接即可。在開入口電路中接入了一組發(fā)光二極管顯示電路，各路二極管的狀態(tài)隨所測設(shè)備的開停而變化。IC1輸出端電平高低表示設(shè)備開/停。 圖311 雙耦合器開關(guān)原理圖IC1與IC2接在同一個(gè)與非門的輸入端。因此，雙耦合器開關(guān)量輸入可監(jiān)測設(shè)備的接通、斷開、斷線三種狀態(tài)。5A信號(hào)，也可接收觸點(diǎn)信號(hào)，由跳線器選擇即可。當(dāng)單片機(jī)對緩沖電路使能時(shí)，緩沖器內(nèi)的開停狀態(tài)信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線送單片機(jī)處理。圖310 開關(guān)量輸入工作原理框圖光電耦合開入電路直接與開停狀態(tài)檢測傳感器相接，將接受到的電流信號(hào)或觸點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)光電隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平信號(hào)。開關(guān)量輸入電路由光電耦合輸入電路、顯示電路、數(shù)據(jù)鎖存電路等組成。這樣周而復(fù)始，完成8路的循環(huán)A/D轉(zhuǎn)換。MPU取數(shù)時(shí)，發(fā)出一脈沖至74HC244的19引腳，把緩沖器的數(shù)據(jù)取出，送至數(shù)據(jù)總線，供MPU處理。74HC244為8路數(shù)據(jù)緩沖器，把A/D輸出的數(shù)據(jù)與總線可靠地連接，消除時(shí)序的誤差。 圖38 A/D轉(zhuǎn)換電路7．緩沖器和觸發(fā)器：74LS74和74HC244為A/D轉(zhuǎn)換輸出控制電路。當(dāng)MPU接到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)后，再觸發(fā)D型觸發(fā)器，使其復(fù)位，等待A/D下一個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)。信號(hào)經(jīng)R89進(jìn)入8700CJA/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端第14腳，經(jīng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換后由芯片的第23腳輸出一轉(zhuǎn)換結(jié)束脈沖，觸發(fā)D觸發(fā)器，使輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)END通知MPU。 圖37 阻抗匹配電路6. A/D轉(zhuǎn)換電路：A/D轉(zhuǎn)換器由 CMOS8位8700CJ轉(zhuǎn)換器、74HC244緩沖器和74LS74雙D觸發(fā)器組成。它由一塊LM324四運(yùn)放集成電路和部分阻容元件組成。分站沒有采用禁止功能，而是直接把INH接地。其邏輯電路如圖36所示。其作用如同開關(guān)一樣，俗稱模擬開關(guān)。傳輸電纜的長短不同，壓降就不同，為了得到真實(shí)數(shù)據(jù)，應(yīng)重新調(diào)整圖35中W1，使得運(yùn)放8端電位與傳感器輸出電壓完全相同，從而使信號(hào)得以補(bǔ)償。它由圖35中運(yùn)算放大器2和3組成。它由圖35中運(yùn)算放大器1組成。當(dāng)接入1～5mA電流信號(hào)時(shí)，將E接在A的位置上