基于单片机的压力测量控制系统研发

基于单片机的压力测量控制系统研发

单片机开发与应用

文章编号：１００８－０５７０（２００８）０３－２－００００－０３

中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００８年第２４卷第３－２期

基于单片机的压力测量控制系统研发

Ａｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ

（贵州大学）陈燕秀

ＣＨＥＮＹＡＮＸＩＵ

摘要：用计算机作为控制监测及数据处理手段，实现了快速监测处理和及时反馈信息，将为监测提供一条全新的途径，对采矿工作的安全、高效生产将起到重要作用。本文开发了一种基于单片机的压力测量控制系统，包含传感器、光耦６Ｎ１３９、数据开关７４ＨＣ１５１、ＲＳ－４８５接口电路及高效电源电路等模块设计。关键字：压力传感器，控制系统，单片机

文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ２１２

技

术创新

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｔｈｅｍｉｎｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｗｏｒｋｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｓｅｎｓｏｒｍｏｄｕｌｅ，６Ｎ１３９ｍｏｄｕｌｅｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒ；ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ；Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ

１引言

目前我国发展煤炭生产机械化发展迅速。综采设备的应用，是提高效率、改善安全状况的措施。影响开机率的一个主要因素是支架对工作面的顶板控制的好坏，因此，对综采工作面进行矿压监测与控制是很有必要的。要做到这一点，首先需要对井下工作面的液压支架的实际工作状况进行监测，通过对检测数据处理、分析，评定其效果，并采取相应措施，以提高开机率、提高产量。本文以监测综采液压支架的压力为研究内容，开发了一套基于单片机的压力测量控制系统。

压力测量控制系统的结构如图１所示，它以８０Ｃ５１单片机为核心，包括传感器、光耦、多路数据开关、ＬＣＤ液晶显示器、自动复位电路、ＳＲＡＭ，ＥＰＲＯＭ、ＲＳ－４８５接口电路及高效电源电路等。下面分别介绍一下它们各自的设计特点。

３．１传感器

传感器采用前面设计的活塞传压大量程谐振弦式液压传感器，传感器输出幅度为５伏的矩形波。

２压力测量控制系统功能设计

压力测量控制系统用于监测支架压力，每台测量控制系统平衡配有四只传感器，可分别通过高压油管连接支架的立柱、千斤顶，前探梁千斤顶的油压腔。压力测量控制系统接收到通讯测量控制系统传来的数据采集命令后，采集四通道的压力，传给通讯测量控制系统，再由通讯测量控制系统传至地面。压力测量控制系统设有按键，当按下时，可在ＬＣＤ液晶显示窗口循环显示四通道的压力值。

３．２信号输入电路

（１）多路数据开关（多路数据选择器）７４ＨＣ１５１

７４ＨＣ１５１是８选１数据选择器，它有８个数据输入端Ｄ０－－Ｄ７，１个选通端Ｓ，３个数据选择端Ａ，Ｂ，Ｃ和２个输出端Ｙ，Ｗ。当３个数据选择端Ａ，Ｂ，Ｃ从０００到１１１之间变化时，可

选择不同的通道。

（２）信号输入电路：以Ｄ０通道为例，其电路如图２所示。

３压力测量控制系统的结构件设计

图２信号输入电路

由图２看出，传感器频率信号是通过光电耦合器６Ｎ１３９耦合到７４ＨＣ１５１的输入引脚Ｄ０。８０Ｃ５１的Ｐ１．０，Ｐ１．１输出控制码，选择Ｄ０－－Ｄ３输入中的一路，用单片机的Ｔ０测信号频率。

图１压力测量控制系统框图

陈燕秀：讲师

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３．３８０Ｃ５１外扩８ＫＢＥＰＲＯＭ和８ＫＢＳＲＡＭ

在压力测量控制系统中，８０Ｃ５１扩展８Ｋ的ＥＰＲＯＭ（２７Ｃ６４）和８Ｋ的ＳＲＡＭ（６２６４）作为外部的程序存贮器和数据存贮器。选择了较低的６ＭＨｚ作为８０Ｃ５１单片机的工作频率，能满足数据采集要求，同时还可以降低单片机的功耗，扩展系统连接图如图３所示。

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