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目前我國發展煤炭生產機械化發展迅速。綜采設備的應用,是提高效率、改善安全狀況的措施。 影響開機率的一個主要因素是支架對工作面的頂板控制的好壞,因此,對綜采工作面進行礦壓監測與控制是很有必要的。要做到這一點,首先需要對井下工作面的液壓支架的實際工作狀況進行監測,通過對檢測數據處理、分析,評定其效果,并采取相應措施,以提高開機率、提高產量。本文以監測綜采液壓支架的壓力為研究內容,開發了一套基于單片機的壓力測量控制系統。
2 壓力測量控制系統功能設計 壓力測量控制系統用于監測支架壓力, 每臺測量控制系統配有四只傳感器, 可分別通過高壓油管連接支架的立柱、平衡千斤頂, 前探梁千斤頂的油壓腔。壓力測量控制系統接收到通訊測量控制系統傳來的數據采集命令后, 采集四通道的壓力, 傳給通訊測量控制系統, 再由通訊測量控制系統傳至地面。壓力測量控制系統設有按鍵, 當按下時, 可在LCD液晶顯示窗口循環顯示四通道的壓力值。 3 壓力測量控制系統的結構件設計
圖1 壓力測量控制系統框圖 壓力測量控制系統的結構如圖1所示, 它以80C51單片機為核心, 包括傳感器、光耦、多路數據開關、LCD液晶顯示器、SRAM, EPROM、自動復位電路、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計特點。 3.1 傳感器 傳感器采用前面設計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。 3.2 信號輸入電路 (1) 多路數據開關(多路數據選擇器)74HC151 74HC 151是8選1數據選擇器,它有8個數據輸入端D0--D7, 1個選通端S, 3個數據選擇端A, B, C和2個輸出端Y, W。當3個數據選擇端A, B, C從000到111之間變化時,可選擇不同的通道。 (2) 信號輸入電路: 以D0通道為例,其電路如圖2所示。
圖2 信號輸入電路 由圖2看出,傳感器頻率信號是通過光電耦合器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,用單片機的T0測信號頻率。
3.3 80C51外擴8KB EPROM和8KB SRAM 在壓力測量控制系統中,80C51擴展8K的EPROM (27C64)和8K的SRAM (6264)作為外部的程序存貯器和數據存貯器。選擇了較低的6MHz作為80C51單片機的工作頻率,能滿足數據采集要求,同時還可以降低單片機的功耗,擴展系統連接圖如圖3所示。
圖3 壓力測量控制系統80C51擴展系統 在80C51單片機中,外部I/O口是作為外部RAM來擴展的,選址的方法與擴充外部RAM的方法完全相同。本電路除了外部的RAM外,還有LCD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,應采用譯碼選址方式。 3.4 LCM點陣式液晶顯示模塊接口設計 LCM點陣式液晶顯示模塊能顯示的字符多,并且能顯示漢字,因而在智能化測量控制儀表中得到了廣泛的應用。本系統選用的是EPSON公司生產的EA-D20040AR點陣式液晶顯示模塊,它由TN型液晶顯示器、CMOS驅動器和CMOS控制器組成,模塊內集成有字符發生器和數據存貯器,采用單±5V電源供電,內部有能顯示96個ASCII字符和92個特殊字符的字庫。EA-D20040AR與單片機80C51的接口電路如圖4所示:
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