【正文】 壓力傳感器的精度很高，其模擬輸出電壓正比于輸入的壓力值和電源偏置電壓，具有極好的線性度，且靈敏度高，長期重復性好。 Motorola 公司生產(chǎn)的 X 型硅壓力傳感器則可以克服上述缺點。當有外加壓力時，電橋失去平衡而產(chǎn)生輸出電壓，該電壓大小與壓力有關(guān)，通過檢測電壓，即可得到相應(yīng)的壓力值。硅壓阻式傳感器屬于其中的一種，它是在硅片上用擴散或離子注入法形成四個阻值相等的電阻條，并將它們接成一個惠斯登電橋。 電源電路如圖 所示： 傳感器的選擇 壓力傳感器 的選擇 壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電流 /電壓的器件，可用于測量壓力、位移等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 圖 電源電路圖 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 12 物理量。在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路 上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806 表示輸出電壓為正 6V， 7909 表示輸出電壓為負 9V。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標準封裝，也有 9013 樣子的 TO92封裝。 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負電壓輸出的 79 系列。 在實際生產(chǎn)生活中， 最常用的三端穩(wěn)壓集成電路有 78 系列穩(wěn)壓集成電路和79 系列穩(wěn)壓集成電路。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)壓電源電路中的電源調(diào)整管、比較放大電路、基準電壓電路、取樣電路 、過壓過流保護電路等集成在一塊芯片上，制成集成穩(wěn)壓器。 用分立元件組裝的直流穩(wěn)壓電源不但裝調(diào)、維修麻煩，而且所占的體積很大。 12V和177。 5V。 本設(shè)計中需要的電源是雙極性電源，分別為177。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。對于一個功放來說，其電源部分非常重要，專業(yè)功放的電源電路的容量往往是根據(jù)放大器的實際消耗，再加足夠的富裕量，因此比同樣標稱功率的普通功放的容量大得多，因此電源電路可以從一個側(cè)面反映出整個功放的好壞。為了隧道的安全運行，機電系統(tǒng)普遍采用防雷接地設(shè)施。 防雷接地系統(tǒng) : 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，對隧道機電設(shè)備普遍采用計算機技術(shù)控制。 排水控制系統(tǒng) : 城市隧道處于明顯的低地勢，雨水很容易大量流入隧道內(nèi)淹沒道路，因此需要專門的排水系統(tǒng)及時的進行抽水工作。合理的安排它們的 工作時間，可以延長設(shè)備壽命 。 照明控制系統(tǒng) : 它是整個機電工程中投資最大的一個系統(tǒng)，給隧道內(nèi)提供一個良好的視覺環(huán)境。在一氧化碳濃度過高的環(huán)境中，人的心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)會受到危害。由于汽車行駛排放的尾氣主要是二氧化氮和一氧化碳，在一定的氣候條件 (一般在夏季、陽光照射、相對濕度較低 )、地理環(huán)境以及連續(xù)排放的情況下，產(chǎn)生多種二次污染物，形成光化學煙霧，它對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道 勃膜。該子系統(tǒng)的主要檢測數(shù)據(jù)是變電所內(nèi)的溫度和濕度，必要時(一般指溫度或濕度過高 )控制變電所內(nèi)通風設(shè)備調(diào)節(jié)。系統(tǒng)實時采集和處理用戶火災自動報警終端的報警數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并且生成待處理信息數(shù)據(jù)庫，無須處理的數(shù)據(jù)將直接存入歷史數(shù)據(jù)庫。因此隧道口處照明的設(shè)計目的是創(chuàng)造良好的視覺過渡環(huán)境，避免產(chǎn)生黑洞現(xiàn)象 1121。這是因為隧道是一種特殊的管狀構(gòu)造物。這些環(huán)境參數(shù)是保障隧道內(nèi)行車舒適、安全，實現(xiàn)通風、照明 節(jié)能控制的重要基礎(chǔ)。主要檢測以下交通參數(shù) :每一車道和同一行駛方向上一段時間內(nèi)所通過的車流量、平均車輛速度、每一車道的車道占有率等信息。 (5)交通流環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 本子系統(tǒng)包含兩個大功能模塊 :交通流檢測與 隧道環(huán)境參數(shù)檢測。交通信號燈有自動、手動方式，均受控制平臺控制。也可以通過隧道緊急電話向監(jiān)控中心報警。 ③系統(tǒng)能對視頻信號進行數(shù)字化存儲和回放，普通視頻信息存儲周期大于一周，敏感信息可保存三個月以上。 (2)視頻圖像監(jiān)控子系統(tǒng) 它具有的功能 : ①監(jiān)視整條隧道的車流狀況 。 ③環(huán)境、行車、電話廣播等參數(shù)的統(tǒng)計、顯示、存儲、打印 等 。它具有以下功能 : 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 7 ①實現(xiàn)全隧道各監(jiān)控子系統(tǒng)的集成顯示和控制 。 系統(tǒng)功能的劃分 我們將系統(tǒng)的總體功能進行了詳細劃分，由此決定該監(jiān)控系統(tǒng)由多個子系統(tǒng) 組成。協(xié)調(diào)處理系統(tǒng)內(nèi)部交通管理業(yè)務(wù)功能等 。圖像監(jiān)視功能 。交通控制預案自動選擇功能 。系統(tǒng)實時采用隧道內(nèi)各區(qū)域的各 種數(shù)據(jù)信息，對它們進行實時運算、分析與處理 。才能達到通道行車暢通、提高通道通過能力、改善運營環(huán)境的目的。 系統(tǒng)總體 功能 針對以上城市隧道的特點以及該隧道本身的實際情況，建立隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是使系統(tǒng)對隧道的各種環(huán)境參數(shù)值進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生異常可迅速的感知異常發(fā)生的地域、類型，對隧道內(nèi)的偶發(fā)事故及時發(fā)現(xiàn)并處理，解決因偶發(fā)事故而產(chǎn)生的交通堵塞問題。所以，保持隧道的安全暢通對整個公路網(wǎng)的正常運行非常重要。 城市隧道一般處于城市公路交通網(wǎng)的咽喉地段，并且路段交通流量一向較大，尤其是在上下班的高峰時間。 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2章 隧道監(jiān)控系統(tǒng)功能概述 城市隧道特點概述 隧道現(xiàn)己是高速公路及城市公路系統(tǒng)的重要組成部分，其中城市隧道內(nèi)有車 流量大、光線不充足、空氣質(zhì)量較差等特點， 因此相比于一般路段一旦發(fā)生交通事故，由于空間有限，隧道內(nèi)的事故處理起來會比較困難，會導致中斷交通時間較長，若發(fā)生火災，則危險更大 。 （ 2） 及時發(fā)現(xiàn)各種突發(fā)事件，達到預防隧道發(fā)生火災和交通事故的目的，從而保證隧道設(shè)備的安全運行 。 本課題工作主要有傳感器選擇；系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計（上、下節(jié)點）；現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。所以說，需要應(yīng)用 PLC 的場合還很多，在我國就更是如此了?？梢灶A期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入， PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合 機床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了 PLC 的應(yīng)用。 我國可編程控制器的引進、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。該類高性能、高品質(zhì)的 PLC 技術(shù)及產(chǎn)品，充分融合了計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的最新研發(fā)成果，而產(chǎn)品在方案沒計、硬件選擇、軟件功能、網(wǎng)絡(luò)通訊、用戶接口等方面充分考慮用戶的使用習慣和應(yīng)用現(xiàn)場的特點，深受市場青睞。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 自動化技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高機械設(shè)備的生產(chǎn)率、柔性及靈活性，以及完成復雜動作的能力，是產(chǎn)業(yè)機械設(shè)備功能提升的核心技術(shù)。如圖 ，在“顯性”位期間，“顯性”狀態(tài)改寫“隱性”狀態(tài)并發(fā)送。“顯性”和“隱性”位同時發(fā)送時，最后總線數(shù)值為“顯性”，在“隱性”狀態(tài)下， VcanH 和 VcanL被固定于平均電壓電平， Vdiff近似為 0在總線空閑或“隱性”位期間，發(fā)送“隱性”狀態(tài)?！帮@性” ( Dominant)數(shù)值表示邏輯“ O”，而“隱性” (Recessive)數(shù)值表示邏輯“ 1”。 (8) CAN總線用戶接口簡單，編程方便，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 (7) CAN直接通訊距離最遠可達 10km(傳輸率為 5kb/s)，通訊速率最高可達1Mb/s(傳輸距離為 40m),CAN總線上結(jié)點可達 110個。 (5) CAN采用循環(huán)冗余校驗 CRC(Cyclic Redundancy Check)及其他校驗措施，保證了極低的信息出錯率。采用短幀結(jié)構(gòu)， 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 4 每幀有效字節(jié)數(shù)為 8個。按結(jié)點類型分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。成多機備份系統(tǒng)。 CAN的性能特點總線： (1) CAN可實現(xiàn)全分布式多機系統(tǒng) ,且無主從之分，網(wǎng)絡(luò)上任意一個結(jié)點均可在任意時刻、主動地向其他結(jié)點發(fā)送信急，通訊方式靈活，利用這一特點，可以方便地構(gòu)成多機備份系統(tǒng)。 由于 CAN總線本身的特點，其應(yīng)用范圍目前已經(jīng)不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織工業(yè)、農(nóng)業(yè)機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展， CAN已經(jīng)形成國際標準，并被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一?，F(xiàn)場總線 (Fieldbus)就是順應(yīng)這一形式于 20 世紀 80 年代發(fā)展起來的新技術(shù)，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。 隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理的各個層次，覆蓋從工段、車間、工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場。 控制器局域網(wǎng)絡(luò) CAN(Control Area Network)總線是德國 Bosch 公司在 20 世紀 80 年代為解決汽車眾多控制設(shè)備與儀器儀表之間的數(shù)據(jù)交換的一種串行通信協(xié)議隨著技術(shù)的發(fā)展 , 它作為現(xiàn)場總線己廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場 , 以其極高的可靠性和獨特的設(shè)計 , 以及高速率長距離的傳輸特點 , 特別適合現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備的互連。出現(xiàn)了可集檢測溫度、壓力、流量于一身的多變量變送器 。傳統(tǒng)的模擬儀表將逐步讓位于智能化數(shù)字 本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 3 儀表，并具備數(shù)字通信功能。這是一項以智能傳感器、控制、計算機、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶?，F(xiàn)場總線就是在這種實際需求的驅(qū)動下應(yīng)運而生的。而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用一對一連線，用電壓、電流的模擬信號進行測量控制，或采用自封閉式的集散系統(tǒng)，難以實現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換。 CAN 總線的發(fā)展 現(xiàn)場總線 (Field bus)是 20世紀 80年代中期在國際上發(fā)展起來的。因此需要開發(fā)適合我國交通現(xiàn)狀的信號控制器。比如北京使用的交通信號控制系統(tǒng)主要是簡 易單點信號機、 MSKE一 20型處理器路口信號機 (屬于 TRANSYT系統(tǒng) )和 T20OMKZ型路口信號機 (屬于 SCOOT系統(tǒng) )。八十年代以來，國家一方面進行以改善城市中心交通為核心的 UTSM技術(shù)研究 。獨立的控制子區(qū)的劃分不能自動完成，只能人工完成。 SCOOT仍采用了 TRANSYT的交通模型，吸收了 TRANSYT各方面的優(yōu)點，并因 SCOOT的實時控制，獲得了明顯優(yōu)于靜態(tài)系統(tǒng)的效果，被很多國家采用。過分依賴計算機硬件，移植能力差 。 SCAT系統(tǒng)呈現(xiàn)分層階梯形式，充分體現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案較為容易變換。離線優(yōu)化，需要大量的路網(wǎng)幾何、交通流數(shù)據(jù)。其不足是 :計算量大 。下面就它們做一簡單的介紹。解決方法是采用隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)，通過傳感器采集各種隧道運行 信息，并進行分析、判斷、決策，對隧道采取恰當?shù)目刂拼胧p小偶發(fā)事件的影響，使得隧道內(nèi)的交通流平穩(wěn)、安全、通暢地運行，改善環(huán)境質(zhì)量和提高能源利用率，以獲取隧道最佳的運行效益。目前我國己建成的隧道超過 1069座，單通道延長超過 340公里，建成的 3000米以上的隧道 13座，隨著國家加大公路建設(shè)的 步伐和力度，國家主干線上正在建設(shè)和“十五”將要建設(shè)的特長隧道不少于 30座。 上位機 與 MAX485 之間的硬件 連接圖 ..................................... 23 下位機與 MAX485 之間的連接 ....