以單片機(jī)的壓力測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前我國(guó)發(fā)展煤炭生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展迅速。綜采設(shè)備的應(yīng)用,是提高效率、改善安全狀況的措施。 影響開機(jī)率的一個(gè)主要因素是支架對(duì)工作面的頂板控制的好壞,因此,對(duì)綜采工作面進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)與控制是很有必要的。要做到這一點(diǎn),首先需要對(duì)井下工作面的液壓支架的實(shí)際工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理、分析,評(píng)定其效果,并采取相應(yīng)措施,以提高開機(jī)率、提高產(chǎn)量。本文以監(jiān)測(cè)綜采液壓支架的壓力為研究?jī)?nèi)容,開發(fā)了一套基于單片機(jī)的壓力測(cè)量控制系統(tǒng)?！　? 壓力測(cè)量控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)　　壓力測(cè)量控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)支架壓力, 每臺(tái)測(cè)量控制系統(tǒng)配有四只傳感器, 可分別通過高壓油管連接支架的立柱、平衡千斤頂, 前探梁千斤頂?shù)挠蛪呵?。壓力測(cè)量控制系統(tǒng)接收到通訊測(cè)量控制系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)采集命令后, 采集四通道的壓力, 傳給通訊測(cè)量控制系統(tǒng), 再由通訊測(cè)量控制系統(tǒng)傳至地面。壓力測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)有按鍵, 當(dāng)按下時(shí), 可在lcd液晶顯示窗口循環(huán)顯示四通道的壓力值?！　? 壓力測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)
　　圖1 壓力測(cè)量控制系統(tǒng)框圖　　壓力測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示, 它以80c51單片機(jī)為核心, 包括傳感器、光耦、多路數(shù)據(jù)開關(guān)、lcd液晶顯示器、sram, eprom、自動(dòng)復(fù)位電路、rs-485接口電路及高效電源電路等。下面分別介紹一下它們各自的設(shè)計(jì)特點(diǎn)?！　?.1 傳感器　　傳感器采用前面設(shè)計(jì)的活塞傳壓大量程諧振弦式液壓傳感器,傳感器輸出幅度為5伏的矩形波?！　?.2 信號(hào)輸入電路　　(1) 多路數(shù)據(jù)開關(guān)(多路數(shù)據(jù)選擇器)74hc151　　74hc 151是8選1數(shù)據(jù)選擇器,它有8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端d0--d7, 1個(gè)選通端s, 3個(gè)數(shù)據(jù)選擇端a, b, c和2個(gè)輸出端y, w。當(dāng)3個(gè)數(shù)據(jù)選擇端a, b, c從000到111之間變化時(shí),可選擇不同的通道?！　?2) 信號(hào)輸入電路: 以d0通道為例,其電路如圖2所示。
　　圖2 信號(hào)輸入電路　　由圖2看出,傳感器頻率信號(hào)是通過光電耦合器6n139耦合到74hc151的輸入引腳d0。80c51的p1.0, p1.1輸出控制碼,選擇d0--d3輸入中的一路,用單片機(jī)的t0測(cè)信號(hào)頻率?！　?.3 80c51外擴(kuò)8kb eprom和8kb sram　　在壓力測(cè)量控制系統(tǒng)中,80c51擴(kuò)展8k的eprom (27c64)和8k的sram (6264)作為外部的程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器。選擇了較低的6mhz作為80c51單片機(jī)的工作頻率,能滿足數(shù)據(jù)采集要求,同時(shí)還可以降低單片機(jī)的功耗,擴(kuò)展系統(tǒng)連接圖如圖3所示。
　　圖3 壓力測(cè)量控制系統(tǒng)80c51擴(kuò)展系統(tǒng)　　在80c51單片機(jī)中,外部i/o口是作為外部ram來(lái)擴(kuò)展的,選址的方法與擴(kuò)充外部ram的方法完全相同。本電路除了外部的ram外,還有l(wèi)cd顯示器作為外部i/o器件,因此,只采用線選址方式是不夠的,應(yīng)采用譯碼選址方式?！　?.4 lcm點(diǎn)陣式液晶顯示模塊接口設(shè)計(jì)　　lcm點(diǎn)陣式液晶顯示模塊能顯示的字符多,并且能顯示漢字,因而在智能化測(cè)量控制儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)選用的是epson公司生產(chǎn)的ea-d20040ar點(diǎn)陣式液晶顯示模塊,它由tn型液晶顯示器、cmos驅(qū)動(dòng)器和cmos控制器組成,模塊內(nèi)集成有字符發(fā)生器和數(shù)據(jù)存貯器,采用單±5v電源供電,內(nèi)部有能顯示96個(gè)ascii字符和92個(gè)特殊字符的字庫(kù)。ea-d20040ar與單片機(jī)80c51的接口電路如圖4所示:
　　圖4 ea-d20040ar與80c51的接口電路　　3.5電源電路　　本系統(tǒng)的通訊測(cè)量控制系統(tǒng)及所有的壓力測(cè)量控制系統(tǒng)共用同一本安電源,應(yīng)盡量地降低線路損耗, 提高電源工作效率。為此, 壓力測(cè)量控制系統(tǒng)除控制傳感器的電源供電外, 還采用了美國(guó)maxim公司的高效、+5v輸出可調(diào)降低壓穩(wěn)壓器max639, 可將+5.5~+11.5v之間的電池電壓轉(zhuǎn)換為+5v出, 并在整個(gè)電壓范圍內(nèi)提供100ma輸出電流, 靜態(tài)電流僅為10μa, 效率高于90%?！　ax639所需外圍器件較少, 即一個(gè)小的廉價(jià)電感、一個(gè)輸入旁路電容、一個(gè)濾波電容和一個(gè)肖基特二極管, 不需要任何補(bǔ)償元件。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)降壓dc-dc轉(zhuǎn)換器, 當(dāng)開關(guān)合上時(shí), 加到電感上的電壓等于v+減vout, 通過電感的電流斜坡上升, 從而在電感的電場(chǎng)中儲(chǔ)能, 該電流還流入輸出濾波電容和負(fù)載; 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí), 此電流以相同的方式流過電感, 但因開關(guān)此時(shí)已斷開,它必然要流過二極管。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí), 電感僅供給負(fù)載電流, 并且這個(gè)電流隨