文档介绍：目录
第一章系统总体方案设计
系统设计的整体思路
总体方案的选定
单片机的选型
第二章系统硬件电路设计
硬件总体结构
系统总体介绍
程序流程图
第三章系统软件电路设计
软件设计概述
程序流程图
程序代码设计
符录1 矿用温度传感器原理图
参考文献
摘要
目前,国内从事矿井温度传感器研究与生产的厂家并不多,具有成熟技术与生产规模的厂家及产品主要有:镇江中煤电子研究所生产的 KJ101-42 型管道温度传感器和 KJ101-42 型环境温度传感器;煤炭科学研究总院常州自动化研究所的 KG3007A 型矿用温度传感器和 KGW2 矿用本安型红外温度传感器;宜兴市三恒自动化仪表有限公司的 KGW5 型矿用数字式温度传感器等。
矿用温度传感器是为检测煤矿井下环境温度而研制的,它可以连续将井下温度信号转换成标准频率信号传送给上位机,并具有实时显示温度值、超限声光报警、频率信号输出等功能。适宜于井下需设置度传感器的场所固定使用。
本文在分析当前国内外温度传感器概况的基础上,结合矿用温度传感器通用技术条件的设计要求,提出总体设计方案,并对系统的理论基础、实现方法、硬件和软件设计等做了详细的讨论。系统选择 DS18B20 作为测温传感器,以单片微机 AT89C52为中央处理单元,由温度采集电路、数字显示电路、声光报警电路、信号输出电路等单元组成。软件设计采用模块化编程方法,软件程序的编写使用汇编语言及 KeilC的集成开发环境,主要子程序有:主监控程序、数据测温子程序、数据处理子程序信号输出子程序等。同时,在软硬件设计时均采取了有效的抗干扰措施。最后,对设计参数进行了安全性计算。
关键词: 温度传感器;煤矿; DS18B20
第一章系统总体方案设计
系统设计的整体思路
在设计一个智能化测量系统时,首先要进行系统的总体方案设计,在设计中一般应考虑以下几点:
(1) 遵循从整体到局部的设计原则。在硬件和软件设计过程中,应遵循从整体到局部的设计原则,把复杂难处理的问题分为若干较简单的、容易处理的问题,分别加以解决。
(2) 经济性要求。为了获得较高的性能价格比,设计时不应盲目追求复杂高级的方案。在满足性能指标的前提下,应尽可能采用简单的方案,因为方案简单意味着所用元器件少,可靠性高,而且成本低,性价比也好。
(3) 可靠性要求。所谓可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性指标除了可用完成功能的概率表示外,还可用平均无故障时间、故障率、失效率或平均寿命等来衡量。
(4) 操作和维护要求。在智能化测量系统的硬件和软件设计时,应当考虑操作方便,尽量降低对操作人员的专业知识的要求,以便产品的推广应用。系统的操作程序应尽量简单明了,无须专门训练就能掌握其使用方法。
总体方案的选定
就硬件而言,系统所选用的设计电路和应用器件,不仅要考虑满足功能要求, 还应考虑产品的应用环境,留有一定的设计余量,以满足可靠性要求。对软件来说,应尽可能预防可能发生的故障,采用模块化设计方案,以利于程序的编制和调试,减少故障率,提高软件的可靠性。
本文详细论述了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统中主要的温度传感器的原理、特点及软件设计。温度传感器的软件设计采用模块化结构设计,主要包括主程序、子程序和中断服务程序,方便了程序的调试、连接和扩展。主程序主要完成系统自检、初始化及功能模块子程序调用等功能,而功能模块子程序则对系统各项功能进行具体实现。
此系统设计还可以扩展为根据矿井具体情况的不同来设置阈值、显示保持时间和铃声保持时间,并通过特定的设计使得此温度传感器能适应于不同的矿井,满足不同安全管理操作方便的需要。鉴于此,同时根据系统要求,确定该系统总体设计方案如图 2-1 所示:
图2-1矿用温度传感器系统框图
矿用温度传感器将测得的温度值通过一线总线输入到微控制器中,微控制器将采集到的温度值处理,获得高精度的测量结果,送 LED 数码管显示,同时计算出对应的频率信号,输出给监控系统的工作站,上传给监控主机。如果检测温度超过传感器的温度报警设定值,则发出声光报警提示。
单片机的选型
单片机是传感器系统的核心,它担负着这个传感器的控制、信号处理以及通讯等任务,对系统的综合性能有重大影响,因此单片机的选型很重要。在单片机的发展过程中,Intel公司扮演了重要角色。它由70年代的MCS-48系列发展到80年代的MCS-51系列,80年代后期的MCS-96/98系列以及今天的MCS96列及各种CMOS系列。
目前,单片机的生产公司都在努力单片机的性