以單片機的壓力測量控制系統設計

3.6 RS-485接口電路

本系統中,通訊測量控制系統與各壓力測量控制系統屬主從式通訊網絡,為適合此遠距離、多點、干擾大的通訊環境,采用RS-485接口電路。本系統中選用的MAX483接口電路,是由MAXIM生產的專用于RS-485通訊的小功率收發器,含有一個驅動器和一個接收器,其特點是具有減小轉換速率的驅動器,可以使EMI(電磁干擾)減到最少,并減少因電纜終端不適當而產生的影響,可以以高達250kb/s的速率無誤差地傳送數據。

3.7 自動復位電路

由于壓力測量控制系統在井下連續運行,為了防止由于意外干擾引起“死機”,特在壓力測量控制系統引入自動復位電路,即看門狗電路。看門狗電路種類很多,為了減少元件個數,本系統選用MAX706。

MAX706確保在加電期間復位,并防止掉電或降壓情況下微處理器代碼執行出錯。在加電時一旦 Vcc達到1V,即可保證 輸出低電平,當Vcc上升超過復位門限電壓時,需經過大約200ms,一個內部定時器才允許 變為當電平。只要VCC降低到復位門限電壓以下, 就變為低電平。

MAX706看門狗電路還監控微處理器的工作,如果在1.6S內微處理器不觸發看門狗輸入(WDI)且WDI并非處于三態,WDO將變為低電平。

4 壓力測量控制系統軟件設計

壓力測量控制系統的程序由主程序和幾個子程序組成。子程序主要包括測頻率子程序、計算壓力子程序、顯示數據子程序、串行通訊子程序等。

4.1 測頻率子程序

單片機多倍周期同步法測量的兩種情形,本系統選用第二種方法,即固定TM的多倍周期測量法。

4.2 計算壓力子程序

當單片機測完一個信號頻率后,取出對應的壓力盒常數A, B, f0,由公式

計算出壓力P(為兆帕)或換算成其他單位的壓力值。

4.3 顯示數據子程序

單片機把前面計算出的壓力值輸出到LCM液晶顯示模塊顯示。LCM液晶顯示模塊EA-D20040AR的初始化程序如下:

START: MOV DPTR, #2000H;置指令寄存器地址

MOV A, #38H; 置功能,數據以8位操作,2行顯示,5X7點陣

MOVX @DPTR, A

MOV A, #06H; 置輸入模式,設置AC為增量方式,顯示屏不移動

MOVX @DPTR, A

MOV A, #OEH: 置顯示開/關控制,顯示開,顯示光標,閃耀關

MOVX @DPTR, A

MOV A, #01H; 總清,清除屏幕,置AC地址為零

MOVX @DPTR, A

RET

4.4 壓力測量控制系統串行通訊子程序

本系統中,各壓力測量控制系統與通訊測量控制系統之間屬于多機通訊。通訊測量控制系統為主機,各壓力測量控制系統為從機。壓力機發送數據,通訊測量控制系統接收數據。

壓力測量控制系統(從機)中斷方式通訊程序程序設計思想是:在主程序中設置好與串行通訊接收和中斷有關的初始化工作后,等待中斷,在收到一幀地址信息后啟動中斷進入通訊服務程序,在以后的接收或發送通訊中就采用查詢方式,直到本次通訊結束,由中斷返回到主程序。其中若從機未作好發送準備及出現非法命令等也從中斷返回,在主程序中作好準備。主機應重新和從機聯絡,使從機再次進入串行口中斷。

本文作者創新點:

本文設計的壓力測量控制系統以80C51單片機為核心,包括傳感器、光耦6N139、數據開關74HC151、點陣式液晶顯示模塊EA-D20040AR, RS-485接口電路及高效電源電路等。測控系統接收到通訊分機傳來的數據采集命令后,采集四通道的壓力,傳給通訊分機,再由通訊分機傳到地面, 實現了快速監測處理和及時反饋信息。