煤礦井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)

1、目錄摘 要IIIABSTRACTIV1緒言11.1 研究背景11.2 煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術的研究現(xiàn)狀11.3 本課題的主要工作21.3.1 井下壓力的在線監(jiān)測系統(tǒng)21.3.2 故障分析及報警系統(tǒng)52 井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)的概況72.1 壓力傳感器原理72.2 監(jiān)控系統(tǒng)的概況82.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)用途82.2.2 系統(tǒng)的主要技術指標與功能82.2.3 系統(tǒng)組成及工作原理103 壓力檢測系統(tǒng)的硬件電路133.1 8051單片機內(nèi)部結構與外部引腳說明133.1.1 內(nèi)部結構133.1.2 外部引腳說明133.2 檢測系統(tǒng)硬件原理153.2.1 系統(tǒng)概述153.2.2 檢測系統(tǒng)連接方式及工作原理163.

2、3 單片機硬件電路173.4 開關量輸入193.5 開關量輸出203.6 系統(tǒng)通訊223.7 系統(tǒng)報警、復位電路243.8 系統(tǒng)顯示253.9 系統(tǒng)的A/D轉換電路254 壓力檢測系統(tǒng)軟件流程圖274.1 顯示284.2 A/D轉換284.3 數(shù)據(jù)處理294.4 單片機串口通訊軟件294.5 報警314.6 VB 界面設計314.6.1 顯示界面314.6.2 參考程序315 結論33參考文獻34致謝35摘 要煤礦井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦信息管理的基礎設施，它依托工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的建設而存在，是企業(yè)信息化建設最重要的一個組成部分。煤礦井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)的集成化、網(wǎng)絡化是目前控制領域的一個重要發(fā)展方向。它

3、是一種綜合的集成技術，涉及現(xiàn)場總線技術、計算機技術、通信技術、數(shù)據(jù)庫技術、多媒體技術、控制技術和網(wǎng)絡技術等。從網(wǎng)絡結構上，煤礦井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)可分為信息網(wǎng)和控制網(wǎng)兩層。信息網(wǎng)處于工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的上層，使企業(yè)數(shù)據(jù)共享與傳輸?shù)妮d體：控制網(wǎng)處于工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的下層，與信息層緊密地集成在一起，服從信息網(wǎng)的操作，同時具有獨立性和完整性。本課題主要研究了煤礦壓力檢測設備的實時監(jiān)控系統(tǒng)，并將重點放在壓力檢測的設計研究,主要是利用8051單片機系統(tǒng)對井下各種智能傳感器所采集到的壓力數(shù)據(jù)等進行分析處理，再通過調制解調器傳輸給上位機，再通過上位機發(fā)出的控制信號以達到報警、斷電和自動開停等功能。 課題針對國內(nèi)煤礦現(xiàn)有的監(jiān)控

4、設備系統(tǒng)設計了網(wǎng)絡化的監(jiān)測系統(tǒng)軟件及硬件的解決方案，以SCADA/HMI 軟件、WEB網(wǎng)站為系統(tǒng)集成平臺，通過OPC、Web 、Service、X ML技術，實現(xiàn)各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡共享。該方案包括不同類型信號的采集、調理隔離、數(shù)據(jù)存貯傳輸、數(shù)據(jù)處理、設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和網(wǎng)絡化的實時監(jiān)控。關鍵詞：礦井壓力檢測；智能傳感器；單片機；A/D轉換1緒言1.1 研究背景我國煤炭資源總量位居世界第一，可采儲量為2040億噸，位居世界第二。煤炭在我國具有其它能源無可比擬的優(yōu)勢，煤炭約占我國化石能源的95，儲量95上世紀八十年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭消費持續(xù)快速增長。2003年我國煤炭消費

5、達到16億噸，2004年、2005年，我國煤炭缺口更是分別達0.4億噸、1億噸左右，煤炭業(yè)一片欣欣向榮。我國煤炭產(chǎn)業(yè)每年事故死亡人數(shù)近萬人，直接經(jīng)濟損失超過40億元，而全世界其它所有產(chǎn)煤國事故死亡人數(shù)不超過800人。僅云南全省煤礦1991 年2000年十年間共發(fā)生事故1303起，死亡2394人。國家一直非常重視煤礦安全問題，也投入了大量的財力物力人力來解決這個問題。據(jù)悉，我國已經(jīng)先后投入40億國債資金，并于2004年再投入40億元解決原國有重點煤礦重大安全技術改造項目經(jīng)費問題。但是在我國煤礦2.8萬個煤礦中，僅有0.4萬個大型國有煤礦。中小煤礦是個龐大的，不該是個被忽略的群體。中小煤礦事故屢屢

6、發(fā)生，究其原因除了從業(yè)人員技術素質低、責任心不強、安全意識差之外，更重要的是由于設備簡陋、工作環(huán)境惡劣，而且由于一般煤礦礦井和礦井之間以及礦井和生產(chǎn)管理部門之間距離相對較遠，致使煤礦各級領導及有關業(yè)務管理部門不能隨時獲取礦井生產(chǎn)、安全、通風等現(xiàn)場狀況，不能及時做到生產(chǎn)過程的統(tǒng)一調度指揮。另外，傳統(tǒng)的煤炭企業(yè)的生產(chǎn)和設備自動化程度較低，管理方式粗放，特別是由于各方面的因素，短時間內(nèi)難以全面更新設備條件和生產(chǎn)方式，有必要通過采用信息處理的相關技術促進生產(chǎn)安全控制和管理水平的迅速提高。因此對于中小型煤礦，在現(xiàn)有技術條件下，建立經(jīng)濟可靠的新型安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡，既能做到對煤礦井下壓力進行實時準確地監(jiān)測，

7、又能為管理部門提供詳細、準確的第一手資料，便于動態(tài)地組織、指揮和管理生產(chǎn)，提高工作效率，是當前發(fā)展趨勢。1.2 煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術的研究現(xiàn)狀我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術應用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等(如DAN60,TF200和Senturion-200)引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ6、KJ75、KJ80、KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦已大量使用。實踐表明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，各局礦己作為一項重大安全裝備。

8、當時相當一部分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術水平低、功能和擴展性能差、現(xiàn)場維修維護和技術服務跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產(chǎn)。因此造成相當一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)。特別是近年來由于老系統(tǒng)服務年限將至，已無繼續(xù)維修維護的必要，系統(tǒng)面臨更新改造的機遇。我國目前現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)仍存在很多問題。目前，對工作現(xiàn)場的壓力檢測主要有三種方法：(1)采用分離儀器，人工讀表計數(shù)的方法。這種方法是根據(jù)傳感器運行特性和行業(yè)安全規(guī)程的要求，定期的其進行性能測試。(2) 采用壓力自動測試系統(tǒng)。這種方法只是對壓力參數(shù)進行監(jiān)測。(3)采用壓力在線監(jiān)控系統(tǒng)。這種不僅監(jiān)測壓力參數(shù)，而且根據(jù)采集到的參數(shù)判斷運行工況點的情況，并在

9、參數(shù)超出設定的范圍時給出報警。人工讀表計數(shù)監(jiān)測是最早的一種方法簡單、直接的方法。目前在很多地方還是采用這種方法，這是一種人工讀表計數(shù)方法只能在備用傳感器運行的條件下進行，要求測試人員具備專業(yè)的測試技術知識，試時需要多人配合才能完成，測試數(shù)據(jù)的處理也需要花費較長時間。除上述局限性外，人工讀表計數(shù)方法還有一個缺陷，即所得到的結果有很大地主觀性，甚至不同得測試組可能得到不同的結果。采用自動測試系統(tǒng)，以在線測試傳感器的各個參數(shù)，能及時向負責維護工作的人員提供壓力參數(shù)。目前這種系統(tǒng)做的較多，但系統(tǒng)的功能單一，互不兼容。目前存在的礦井監(jiān)測系統(tǒng)均是針對某一特定的監(jiān)測對象專門開發(fā)的，通用性較差，而且界面交互性

10、不好。在線監(jiān)測系統(tǒng)能根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷的運行工況情況，目前在某些行業(yè)都已采用這種系統(tǒng)。這里將根據(jù)當前我國的技術水平，借鑒國內(nèi)外的先進技術，研制適用于我國國情的井下壓力在線監(jiān)控系統(tǒng)。1.3 本課題的主要工作 井下壓力的在線監(jiān)測系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機，其監(jiān)測終端(下位機) 采用單片機，實現(xiàn)對壓力參數(shù)實時監(jiān)測。所監(jiān)測參數(shù)在終端LCD 液晶顯示板上集成顯示，并動態(tài)顯示相關曲線，同時監(jiān)測參數(shù)通過通信模塊傳送到遠程上位PC 機，實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測。（1） 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)設備由與井下壓力監(jiān)測有關的傳感器、變送器、數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳輸及控制裝置、煤礦端計算機監(jiān)控站設備以及監(jiān)測監(jiān)控和數(shù)據(jù)核定設計軟件和信息

11、聯(lián)網(wǎng)軟件等部分組成。系統(tǒng)基本設備組成見方框圖1-1。這些現(xiàn)場監(jiān)測裝置通過傳輸電纜將信號傳送到監(jiān)控主站。煤礦端監(jiān)控主站由監(jiān)控計算機、打印機、傳輸及控制接口、UPS電源等設備組成。接口裝置通過電纜與現(xiàn)場監(jiān)控設備通訊，還用電纜與放置在井下的遠程斷電器相連，實現(xiàn)斷電功能。圖 1-1 井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)（2）監(jiān)測與通訊系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)由傳感器、操作臺和微機終端組成。各環(huán)節(jié)的設計充分考慮了煤礦環(huán)境的特點，傳感器將信號轉換成電信號，操作臺接收電信號后，一方面巡回顯示各監(jiān)測參數(shù)，另一方面將電信號轉換為數(shù)字信號通過通訊線路遠傳到微機終端，通過計算機采集、處理顯示和打印監(jiān)測結果。系統(tǒng)原理如圖1-2所示。操作臺是監(jiān)測

12、系統(tǒng)中面向管理人員的界面，具有操作簡單、顯示清晰、使用壽命長、操作精度高等特點。操作臺總體電路由傳感器變送器電路、報警電路、顯示儀表、報警顯示、指示燈顯示、信號隔離轉換、處理電路組成。圖1-2 壓力在線檢測（3） 監(jiān)測的軟件系統(tǒng)隨著Windows操作系統(tǒng)主流地位的確立，PC總線工控機在自動化領域的普及，基于PC總線和Windows平臺的工控軟件也越來越多。國外開發(fā)的軟件功能較強，但價格也貴；國內(nèi)軟件價格相對便宜但功能有限。因此最終我們選擇了Visual Basic6.0自行開發(fā)軟件部分，程序流程見圖1-3。4. 監(jiān)測與通訊系統(tǒng)的主要功能1） 現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的各種動態(tài)圖形及數(shù)字顯示。主要有直觀

13、及符合人們習慣的模擬表盤和可以觀察到各參數(shù)隨時間變化趨勢的XY 軸圖形。2） 監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲及查詢。井下的監(jiān)測參數(shù)定時存儲以便用戶進行數(shù)據(jù)報表的整月打印，也便于管理部門（如調度室等）分析有關數(shù)據(jù)，強化管理。系統(tǒng)共保存距當天61天（根據(jù)用戶要求還可增加）的數(shù)據(jù)，并記錄了一天內(nèi)各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值以及一天24小時各參數(shù)的變化趨勢圖。3） 工況點顯示、事故報警及追憶功能?？稍跈z測曲線上顯示運行工況點，壓力出現(xiàn)異常時系統(tǒng)能在各相關界面給予報警提示并把距當前時刻一小時內(nèi)的各種參數(shù)及日期、時間等進行記錄以便事后分析。5） 數(shù)字濾波。由于工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，如環(huán)境溫度、電場及磁場、振動等

14、，為了減少對采樣值的干擾，提高系統(tǒng)的性能，不僅對采樣值進行數(shù)字濾波，而且在應用程序中采用復合濾波算法即通過一定的計算程序對采樣信號進行加工，增強其有用信號，消除或減少各種干擾和噪音，以保證計算機系統(tǒng)的可靠性。6） 完善的在線幫助系統(tǒng)。操作人員可隨時查詢幫助文件，解決操作中遇到的疑難問題。7） 系統(tǒng)能實現(xiàn)檢測設備與管理部門的計算機聯(lián)網(wǎng)。隨時顯示的檢測數(shù)據(jù)可通過通訊系統(tǒng)進入局域網(wǎng)以便管理部門進行調度及查閱。圖1-3 軟件流程圖 故障分析及報警系統(tǒng)（1）故障分析設計出不平衡、不對中等幾種故障設計出故障后，在實驗室內(nèi)利用試驗臺在不同故障程度，不同性能干擾和不同現(xiàn)場干擾的各種工況下做試驗，通過傳感器來獲

15、取信號，將采來的信號進行模數(shù)轉換、濾波、放大等處理后進行信號分析，提取故障征兆，為故障診斷庫提供樣本。礦用壓力在線檢測預警結構系統(tǒng)如圖1-4所示。（2）報警系統(tǒng)系統(tǒng)特點：1）該系統(tǒng)采用嵌入式微控制器，可深入控制現(xiàn)場，具有較高的實時性和可靠性。 2）該系統(tǒng)從控制現(xiàn)場到上位機的傳輸信息是數(shù)字信號，從而有較遠的傳輸能力和較高的抗干擾能力。 3）系統(tǒng)采用了嵌入式工作站模式進行實時監(jiān)測，故節(jié)約了大量的上位機資源。4）嵌入式微控制器采用了先進的防死機技術，避免了因系統(tǒng)死機造成的失控損失。5）嵌入系統(tǒng)與制控設備是近距離結構，從而減少了從設備到上位機傳輸線路中的損耗，更有效的提高了測量精度。6）此系統(tǒng)避免了傳

16、統(tǒng)模式采用板卡的集中系統(tǒng)，占用大量計算機資源，實時性較差，容易造成計算機死機；模擬信號傳輸距離遠，抗干擾和可靠性明顯下降的弊端。（3）系統(tǒng)功能：本系統(tǒng)以國家標準和煤炭行業(yè)標準為依據(jù)，應用工業(yè)計算機檢測技術對煤礦井下壓力狀態(tài)進行連續(xù)在線測量與處理。以多種方式提供壓力狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)。保障井下的安全進行，并為多種功能擴充提供方便的條件?；竟δ埽╝） 集中定位顯示在線測量與處理壓力參數(shù)，并以指定的時間間隔刷新，便于各種參數(shù)的直接定位觀察和使用； （b） 以實時曲線圖形顯示在線測量與處理的壓力參數(shù)，便于觀察一小時內(nèi)（或其它指定長度）各種不同參數(shù)的變化趨勢； （c） 以歷史曲線圖形顯示測量與處理的壓力行

17、參數(shù)，并能查詢?nèi)我鈿v史時刻的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)在計算機數(shù)據(jù)庫中的保留量為一個月或指定時間跨度，也可挎到磁盤長期保存，便于查詢分析； （d） 以報表形式查詢顯示在線測量與處理的壓力參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，便于值班人員打印值班表及技術人員定量研究、分析和準備數(shù)據(jù)制作性能曲線； （e） 以多種形式對在線測量與處理的壓力參數(shù)越報警； 在參數(shù)集中顯示畫面變化顯示； 報警燈閃爍提示切換到報警窗口以報表詳細顯示； 蜂鳴器鳴叫提示； 數(shù)據(jù)庫中記錄。（f）風機性能現(xiàn)場測試和繪制壓力變化的特性曲線。圖1-4 壓力在線檢測預警結構系統(tǒng)示意圖2 井下壓力監(jiān)控系統(tǒng)的概況2.1 壓力傳感器原理傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信

18、息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓電式應變傳感器的主要組成部分之一。圖 2-1 金屬電阻應變絲的結構電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基

19、體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。電阻應變片的工作原理金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：R=P*（L/S）。式中：金屬導體的電阻率（·cm2/m） S導體的截面積（cm2）L導體的長度（m）我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，

20、其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況，從而測得壓力值。2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的概況2.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)用途 本文參考的是KJ4煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)用于對煤礦井下環(huán)境參數(shù)、通風設備、采掘運輸設備等的安全和生產(chǎn)工況參數(shù)進行實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理，并將環(huán)境與生產(chǎn)信息傳送給地面中心站。地面中心站將檢測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過分析處理后，在監(jiān)視器上以圖形

21、或文本的方式顯示，并將設定的超限控制信號發(fā)送給井下檢測系統(tǒng)，由井下檢測系統(tǒng)發(fā)出聲光報警或控制斷電。該系統(tǒng)不僅能夠準確、及時、全面地記錄環(huán)境參數(shù)，而且還能夠應用趨勢分析軟件，實行對等在害的早期預測、預報。同時，還可為生產(chǎn)調度及時提供煤礦各種設備的運行狀況，便于正確、安全、快速的指揮生產(chǎn)。2.2.2 系統(tǒng)的主要技術指標與功能（1）系統(tǒng)的主要技術指標1）系統(tǒng)容量 基本容量：64個井下檢測系統(tǒng)（可擴充到128個）； 模擬量輸入：512路（可擴充到1024路）；開關量輸入：512路（可擴充到1024路）；控制量輸出：非本安型斷電控制為128路（可擴充到256路），本安型斷電控制為128路（可擴充到256

22、路），報警控制為256路（可擴充到512路）。2） 模擬量輸入信號制式電流型：15mA或420mA;電壓型：01V或05V。3）開關量和控制量開關量輸入：觸點型或±5V兩個狀態(tài)；控制量輸出：非本安型斷電控制（觸點容量為660V，1.5A），本安型斷電控制和報警控制（觸點容量為27V，2A）。4）模擬量測量誤差（不包括傳感器）1%。5）監(jiān)測周期地面中心站對井下檢測系統(tǒng)的監(jiān)測周期為0.4s。6） 傳輸方式和傳輸距離地面中心站與井下檢測系統(tǒng)之間的通訊采用FSK移頻鍵控方式，傳輸速率為600或2400波特。（2）系統(tǒng)的主要功能 系統(tǒng)功能不僅取決于地面中心站計算機和井下檢測系統(tǒng)硬件設備，還取決

23、于地面中心站和井下檢測系統(tǒng)的監(jiān)控應用軟件。具體功能如下： 全部傳感器數(shù)據(jù)的采集和傳輸； 對采集數(shù)據(jù)的處理和分析； 超限報警與斷電控制的處理； 數(shù)據(jù)記錄、存盤； 終端屏幕顯示； 圖形顯示； 輸出報表、曲線； 傳感器的定義和修改； 繪圖編輯； 執(zhí)行操作員的命令。另外，系統(tǒng)工作具有通用性、靈活性和實用性。1） 在系統(tǒng)檢測的同時，按操作員的要求完成數(shù)據(jù)的記錄、顯示、超限控制、編輯和繪圖處理；還可按照操作員的要求完成各種傳感器的定義。2） 報警、斷電控制門限值由地面中心站操作員設置，由井下檢測系統(tǒng)實時執(zhí)行。對檢測系統(tǒng)采取主隊、從隊巡回掃描方式，實現(xiàn)對重要地點的檢測系統(tǒng)及傳感器加強監(jiān)測和觀察。3） 系統(tǒng)的

24、運行參數(shù)及運行報告記錄存儲7天。當運行狀態(tài)改變時，系統(tǒng)根據(jù)定義自動改變記錄。4） 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲一個月，形成趨勢報告，并按操作員的要求完成屏幕顯示、打印或圖形顯示曲線。5） 按操作員的要求編制報表，可以人工輸入其他數(shù)據(jù)以完善報表。6） 漢字顯示和打印方式。7） 聯(lián)機定義系統(tǒng)中使用的各種傳感器，設置各個檢測系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)中的控制量。8） 系統(tǒng)每個部分均有自診斷軟件，便于排除故障和保證檢測精度。9） 交互式圖形顯示系統(tǒng)，操作員可以通過鍵盤聯(lián)機完成圖形的編輯、繪制、修改和調用。10）地面中心站均為開放式系統(tǒng)，軟硬件可以擴充，允許與上一級計算機聯(lián)網(wǎng)或接成多終端或接遠程終端。2.2.3 系統(tǒng)組成及工作原理

25、（1）系統(tǒng)的配套設備1）地面中心設備配置：工業(yè)控制計算機；串行通訊接口板；圖形控制板；彩色圖形監(jiān)視器漢字終端；漢字打印機 調制解調器2）井下檢測系統(tǒng)的相關設備配置： 井下檢測系統(tǒng) 防爆兼本安型電源箱 模擬量傳感器 開關量傳感器 斷電控制器 通訊電纜（2）本次設計的煤礦壓力監(jiān)測系統(tǒng)的組成框圖如圖2-2。圖2-2 壓力監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖（3）系統(tǒng)的工作原理如圖2-3所示。（4）系統(tǒng)監(jiān)控軟件：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控軟件為模塊化結構。它由系統(tǒng)模塊(SYSTEM)、圖形模塊(WORK)、用戶模塊(USER)和字庫模塊(UTILS)組成，其模塊結構如圖2-2。在系統(tǒng)的用戶模塊中，HKR為可執(zhí)行的監(jiān)控軟件，

26、管理前后臺的任務及數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示功能。FDS.DAT為檢測系統(tǒng)定義文件。圖 2-3 系統(tǒng)監(jiān)控軟件模塊結構系統(tǒng)軟件在iRMX86或iRMX for Windows操作系統(tǒng)支持下構成一個實時多任務監(jiān)控系統(tǒng)。它可分為前臺和后臺兩部分運行，前臺是人機界面部分，前臺任務流程如圖2-4。圖2-4 前臺任務流程圖后臺的任務主要是負責數(shù)據(jù)的采集、分析、處理和記錄，后臺任務流程如圖2-5。系統(tǒng)軟件的具體運行包括掃描隊列的管理、繼電器控制、運行報告、圖形編輯及系統(tǒng)診斷等操作。圖2-5 后臺任務流程3 壓力檢測系統(tǒng)的硬件電路3.1 8051單片機內(nèi)部結構與外部引腳說明 內(nèi)部結構MCS-51系列單片機的內(nèi)部結

27、構框圖如圖3-1所示： 圖3-1 單片機的內(nèi)部結構框圖 外部引腳說明MCS-51系列單片機芯片均為40條引腳，HMOS工藝制造的芯片用雙列直插（DIP）方式封裝，其引腳示意如圖32所示。各引腳功能說明如下： (1) 主電源引腳 Vcc（40腳）：接+5V電源正端。 Vss（20腳）：接+5V電源地端。 (2) 外接晶體引腳 XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳接地；對于CHMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 圖3-2 引腳示意圖 XTAL2（18腳）：

28、接外部石英晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，它是片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端；對于CHMOS單片機，該引腳懸空不接。(3) 輸入/輸出引腳 1） P0口（39至32腳）：P0.0至P0.7統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲器與不擴展I/O口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O口時，P0口分時復用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 2） P1口（18腳）：P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O口使用。對于52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能：P1.0可用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2，P1.1

29、可用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。 3） P2口（2128腳）：P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O口且尋址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。下面是 P3口第二功能的說明：引   腳        第二功能P3.0        RXD   串行口輸入P3.1        TXD   串行口輸出端P3.2   

30、     INT0   外部中斷0請求輸入端，低電平有效P3.3        INT1   外部中斷1請求輸入端，低電平有效P3.4        T0     定時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖輸入端P3.5        T1     定時器/計數(shù)器1計數(shù)脈沖輸入端P3.6        WR 

31、;   外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸入端，低電平有效P3.7        RD     外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸入端，低電平有效 4） P3口（10至17腳）：P3.0至P3.7統(tǒng)稱為P3口。除作為準雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可以獨立定義為第一功能的輸入輸出或第三功能。(4) 控制線1） ALE/PROG（30腳）：地址鎖存有效信號輸入端。ALE在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出的低8位地址；在不訪問片外程序存

32、儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。但要注意，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，ALE脈沖會跳空一個，此時作為時鐘輸出就不妥了。對于片內(nèi)含有EPROM的機型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端。2） PSEN（29腳）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期該信號兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，PSEN信號將不再出現(xiàn)。3） RST/VPD引腳（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高

33、電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復位。當Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD(+5V)為內(nèi)部RAM供電,以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。4） EA/Vpp（31腳）：EA為片外程序存儲器選用端。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復位后選用片內(nèi)程序存儲器。對于片內(nèi)含有EEPROM的機型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源Vpp的輸入端。綜上所述，MCS-51系列單片機的引腳可歸納為以下兩點：A單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都有第二功

34、能。B. 單片機對外呈現(xiàn)3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復用為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN、RST、EA與P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10個引腳組成控制總線。由于是16位地址線，因此，可使片外存儲器的尋址范圍達到64KB。 51單片機計數(shù)器/定時器的最高計數(shù)頻率和定時頻率分別為CPU主振時鐘頻率的1/24和1/12。若CPU的主振時鐘取典型值6MHZ，則其定時的量化誤差為2S,在正弦信號頻率為1KHZ時，相角的量化誤差將達0.72°。3.2 檢測系統(tǒng)硬件原理 系統(tǒng)概述 井下檢測系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它接收中心站發(fā)

35、送的各種命令，根據(jù)命令格式回送信息或對井下有關設備進行控制與回送信息。安裝在煤礦井下的壓力檢測系統(tǒng)，負責采集各種壓力傳感器監(jiān)測的安全生產(chǎn)信息，經(jīng)過壓力檢測系統(tǒng)監(jiān)控軟件分析處理后，發(fā)送給地面中心站。主要參數(shù)：壓力檢測系統(tǒng)容量；模擬量輸入8個；開關量輸入(觸點型或電流型)8個；控制量輸入8個；主要功能：可接入8路模擬量；可接入8路開關量(如開關、設備開停等)；可輸出8組開關量觸點信息(如斷電、報警)；每個壓力檢測系統(tǒng)受中心站控制，執(zhí)行中心站的各種控制命令，并將壓力檢測系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)和工作狀態(tài)傳送給中心站。壓力檢測系統(tǒng)在中心站初始化以后能獨立工作(包括電源箱)，實現(xiàn)就地報警、斷電控制功能。電源箱帶8

36、Ah備用電池，當交流電網(wǎng)斷電時，備用電池供電，在最大負荷下可連續(xù)工作2h。井下壓力檢測系統(tǒng)和地面中心站間通訊距離可達20km；與接入的傳感器間的最遠距離為2km。壓力檢測系統(tǒng)具有輔助復位電路，無論何種原因造成的壓力檢測系統(tǒng)“死機”，都會在數(shù)秒鐘后被復位，重新啟動，進入初始化程序。 檢測系統(tǒng)連接方式及工作原理系統(tǒng)井下壓力檢測系統(tǒng)以單片機為中心，構成微型機算計系統(tǒng)，由主板和電源指示板組成。模擬量輸入、開關量輸入和開關量輸出均在主板上，電源指示板起電源電纜的轉接作用。壓力檢測系統(tǒng)連接方式如圖3-3所示，電路原理結構如圖3-4所示。 圖3-3 檢測系統(tǒng)電路板連接方式下面就單片機、A/D部分、開關量輸入

37、、開關量輸出、壓力檢測系統(tǒng)通訊、壓力檢測系統(tǒng)復位輔助電路等進行介紹。程序存儲器地址鎖存器單片機地址譯碼器復位部分使能輸出控制圖3-4 8051單片機電路原理框圖3.3 單片機硬件電路 單片機電路是井下壓力檢測系統(tǒng)的基本單元，由單片機8051、地址譯碼器74LS138，EPROM程序存儲器27C32、地址鎖存器74HC373及反相緩沖器74LS05等組成。電路原理框圖如圖3-4所示。8051單片機通過執(zhí)行EPROM中的監(jiān)控程序，進行數(shù)據(jù)采集，控制外圍設備工作狀態(tài)，實現(xiàn)井下壓力檢測系統(tǒng)與地面中心站的數(shù)據(jù)通訊。8051單片機使用方式2工作狀態(tài)，片內(nèi)的128字節(jié)RAM用于數(shù)據(jù)的存貯。8051單片機的P

38、00至P07均定義位輸出口。其中，P00至P02作為8路A/D芯片的選通采樣地址，即根據(jù)P00、P01、P02三位電平的不同選通8路A/D中的一路。P03至P06四路用于直接控制繼電器J1至J4的輸出，P07用于通訊電路的允許位。單片機的PB0、PB1、PB2定義為輸入口，用于確定8051的工作方式。在復位時，PB0至PB2三位設置為010時，令P30、P31為串行通訊輸入/輸出接口。其中，P30為輸入接口，與通訊接收電路部分相接，接收主機向壓力檢測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)；P31為輸出接口，與通訊發(fā)送電路部分相接，用于單片機向井上主機發(fā)送數(shù)據(jù)。井下壓力檢測系統(tǒng)使用這兩個接口實現(xiàn)與地面中心站的數(shù)據(jù)通訊。

39、8051單片機上有16根地址線A0A15.A0A7為數(shù)據(jù)地址復用，使用地址鎖存器74HC373，完成單片機與程序存貯器EPROM及外圍芯片的低八位地址鎖存。EPROM存貯器的容量為4KB字節(jié)，需12條地址線，由單片機的A8、A9、A10、A11提供高四位地址，與EPROM存貯器芯片高四位地址線相接。8051的地址選通端ALE作為地址鎖存器的使能端，當ALE=0時，8051的A0A7上的地址經(jīng)過74HC373送到EPROM所對應的低八位地址線，A8A11地址線作為EPROM的高四位地址。8051單片機的A12A15，通過地址譯碼器選通相應的外圍芯片，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出控制。圖3-5 壓力檢

40、測系統(tǒng)8051單片機的讀寫信號用于控制數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上的傳輸方向。當讀寫信號為“1”時，且E=1，CPU進行讀操作。E信號線是8051單片機的總線控制線，E可作為總線同步器件的輸出時鐘，它與TTL兼容。XTAL1及XTAL2是時鐘輸入端，8051單片機內(nèi)部設有振蕩電路，外部接入2.4576MHz的石英晶體和電容后，就構成了一個完整的時鐘振蕩器。在井下壓力檢測系統(tǒng)的監(jiān)控程序中，8051單片機使用了四種中斷，即復位中斷、屏蔽中斷、SCI串行接口的接收中斷和輸出比較定時中斷。 復位中斷：壓力檢測系統(tǒng)開機后，立即產(chǎn)生一個復位脈沖，使CPU進入復位中斷服務程序(即存在于EPROM中的工作程序)，對壓力檢

41、測系統(tǒng)進行初始化設置。 屏蔽中斷：此中斷線直接于壓力檢測系統(tǒng)的復位按鈕AN相連，在執(zhí)行監(jiān)控程序時，每按動一次按鈕AN，監(jiān)控程序就中斷一次。在中斷矢量地址上，存放跳轉到壓力檢測系統(tǒng)監(jiān)控程序入口的指令，故按一下AN后，程序就從頭開始執(zhí)行。 SCI串行通訊口的接收中斷：在程序執(zhí)行的過程中，主機向壓力檢測系統(tǒng)發(fā)出命令，壓力檢測系統(tǒng)通過接收中斷服務程序進行接收處理。主機向壓力檢測系統(tǒng)發(fā)出的命令有固定的命令格式。每接收到主機發(fā)來的一個字節(jié)數(shù)據(jù)，壓力檢測系統(tǒng)CPU就執(zhí)行一次接收中斷服務程序。每一組命令有八個字節(jié)，只有當CPU接收主機發(fā)出的八個字節(jié)后，才接收并執(zhí)行這個命令。而后根據(jù)命令類型執(zhí)行相應的操作，并回

42、送相應數(shù)據(jù)。第一組第二組第三組第四組第五組第六組第七組第八組其實標志壓力檢測系統(tǒng)號原碼壓力檢測系統(tǒng)號反碼壓力檢測系統(tǒng)類型主機命令類型(D,S,R,I)繼電器狀態(tài)量繼電器狀態(tài)檢驗CR表3-1 主機向壓力檢測系統(tǒng)發(fā)送命令格式表主機向壓力檢測系統(tǒng)發(fā)出的命令有四種類型，即D命令、R命令、S命令、I命令。 D命令：是主機用來檢查壓力檢測系統(tǒng)是否能正常工作的命令。 R命令：是主機用來控制繼電器的工作狀態(tài)的命令。當壓力檢測系統(tǒng)接收R命令時，就根據(jù)主機的要求，控制各繼電器的工作狀態(tài)。 S命令：是主機用來了解壓力檢測系統(tǒng)當前外圍設備工作狀態(tài)的命令。 I命令：是地面中心站主機用來對井下壓力檢測系統(tǒng)進行初始化的命令

43、。壓力檢測系統(tǒng)正確接收到主機發(fā)出的命令后，立即執(zhí)行相應指令，并將交直流供電狀態(tài)、8個模擬量輸入A/D的采樣值、第8路模擬量的累計量、8個開關量輸入狀態(tài)閉合次數(shù)及閉合時間、繼電器控制輸出狀態(tài)及其校驗值向主機發(fā)送。監(jiān)測系統(tǒng)軟件中，地面中心站的監(jiān)控程序命令和手控命令級別高于井下壓力檢測系統(tǒng)的監(jiān)控程序命令。當系統(tǒng)設定的監(jiān)控程序或井下壓力檢測系統(tǒng)監(jiān)控程序控制外圍設備不能滿足地面中心站計算機管理人員的要求時，管理人員可以通過手控命令改變外圍設備工作狀態(tài)，取消監(jiān)控程序命令。井下壓力檢測系統(tǒng)監(jiān)控程序固化在EPROM存貯器中，當壓力檢測系統(tǒng)電源被開啟后，監(jiān)控程序開始運行。其過程是先檢查壓力檢測系統(tǒng)地址開關狀態(tài)，

44、并送顯示塊，顯示壓力檢測系統(tǒng)地址編號，最后顯示“.”，表示壓力檢測系統(tǒng)已執(zhí)行完初始化程序，進入正常的監(jiān)控/循環(huán)程序。正常監(jiān)控程序首先是判斷壓力檢測系統(tǒng)是否接收到符合命令格式的中心站命令。若是，即根據(jù)命令要求轉入不同的子程序(回送信息或監(jiān)控外部設備)；反之，則對8路模擬量輸入及8路開關量輸入依次采樣，并且將采樣值報警限值進行比較。若超過報警限值，則控制報警器發(fā)出報警；若超過斷電限值，則控制斷電器動作，使設備斷電。單片機硬件電路圖如圖3-5所示。3.4 開關量輸入檢測系統(tǒng)設有8個開關量輸入，可采集附近2KM范圍內(nèi)各種設備的開停信號。開關量輸入電路由光電耦合輸入電路、顯示電路、數(shù)據(jù)鎖存電路等組成。其

45、工作原理框圖如圖3-6所示。光電耦合輸入電路直接與開停狀態(tài)檢測傳感器相接，接收到的電流信號或觸點信號經(jīng)光電隔離轉換成標準的TTL電平信號。此信號送入二極管顯示電路，同時頁送到緩沖電路。當單片機對緩沖電路使能時，緩沖器內(nèi)的開停狀態(tài)信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線送單片機處理。輸出2輸出1開入開入開入開入口電路顯示電路數(shù)據(jù)鎖存電路數(shù)據(jù)總線當開關量輸入接收到+5mA電流時，耦合器IC1導通，輸出端1位低電平，表示設備開；當開關量輸入端接收到-5mA電流時，耦合器IC2導通，輸出端2位低電平，表示設備停；當開關量輸入端無電流輸入時耦合器IC1、IC2的輸出端均為高電平，表示傳感器或連接電纜損壞。因此，雙耦合器開關量輸入

46、可監(jiān)測設備的接通、斷開、斷線三種狀態(tài)其原理圖如圖3-7所示。圖3-6 開關量輸入電路 圖3-7 光電耦合輸入電路IC1與IC2接在同一個與非門的輸入端。IC1輸出端直接聯(lián)在另一個數(shù)據(jù)緩沖器上，只有IC1與IC2輸出均為高電平、開入口無電流時，與非門輸出低電平，表示故障狀態(tài)。IC1輸出端電平高低表示設備開/停。其信息直接經(jīng)緩沖器2送到數(shù)據(jù)總線，被MPU接收。 在開入口電路中接入了一組發(fā)光二級管顯示電路，各路二極管的狀態(tài)隨所測設備的開停而變化。設備處于開的狀態(tài)，發(fā)光二極管亮，設備處于停的狀態(tài)，發(fā)光二極管滅。 當開入口接入觸點信號時，只需將相應輸入口上的光電耦合器的輸入與輸出用跳接線短接即可。3.5

47、 開關量輸出 系統(tǒng)的開關量輸出中有4路由單片機I/O口直接控制，另外4路由數(shù)據(jù)總線進行控制。開關量輸出主要由驅動器、顯示電路和繼電器電路組成，電路原理框圖如圖3-8所示。圖3-8開關量輸出電路原理圖為了保證控制有效，采用雙在組觸點繼電器作為開關量輸出控制，一組觸點對外圖3-9觸點狀態(tài)電路控制，另一組觸點將繼電器狀態(tài)信息回送單片機，由單片機再送給地面中心站計算機?；厮托畔⒌挠|點狀態(tài)電路如圖3-9所示。圖中NO為常開觸點，NC為常閉觸點，BX為數(shù)據(jù)總線上的一位，C為控制觸點。通常，控制觸點C與常閉觸點NC相接。當MPU不對RLY使能時，RLY為高電平，無論控制觸點接在常開觸端還是常閉觸端，二極管均

48、不能導通。因此，其觸點狀態(tài)信息不可能送到數(shù)據(jù)總線上去。當MPU 對RLY使能時，沒有吸合繼電器的控制點C仍與常閉點NC相接，此路二極管D導通，使其所對應的總線上的這一位為低電平。吸合繼電器的控制點C與常開觸點NO相接，此路二極管D不導通，所對應的總線上的這一位為高電平。因此，當RLY使能時，8位數(shù)據(jù)線上的高低電平代表了8個繼電器的觸點的工作狀態(tài)。由單片機I/O口直接控制的前4路繼電器是由并聯(lián)的一對驅動器7407所驅動。7407時集電極開路的正向輸出緩沖器，輸出端可驅動30V DC，在本電路中緩存器輸出端最高電壓為12V DC，如圖3-10所示。 圖3-10并聯(lián)驅動原理圖 圖3-11總線控制繼電

49、器原理圖當MPU輸出低電平時，則在繼電器兩端產(chǎn)生12V壓降，使繼電器動作。由單片機經(jīng)過數(shù)據(jù)總線控制的后4路繼電器電路如圖3-11所示。由于數(shù)據(jù)總線不可能為繼電器鎖存信息，在反相驅動器7406與數(shù)據(jù)總線之間設置一級數(shù)據(jù)鎖存器，由4D觸發(fā)器74HC175構成。當MPU對數(shù)據(jù)鎖存器低電平使能時，當前數(shù)據(jù)總線上的內(nèi)容被觸發(fā)器鎖存在鎖存器的輸出端。繼電器動作，經(jīng)反相驅動器控制。由于7406是反相的輸出緩沖器，只有對應數(shù)據(jù)總線位為高電平的繼電器動作，而對應數(shù)據(jù)總線位為低電平的繼電器不動作。顯示電路是由8個發(fā)光二極管組成，發(fā)光二極管的亮滅與繼電器的被控制狀態(tài)相一致。3.6 系統(tǒng)通訊 調制解調器是煤礦安全生產(chǎn)

50、監(jiān)測系統(tǒng)的一個重要組成部分，用于實現(xiàn)地面中心站計算機與井下壓力檢測系統(tǒng)之間電氣上的連接。調制解調器將地面中心站計算機發(fā)送給井下壓力檢測系統(tǒng)的RS-232C標準串行數(shù)據(jù)進行調制，變成正弦波載波信號向井下壓力檢測系統(tǒng)發(fā)送。其次，它接收井下壓力檢測系統(tǒng)發(fā)來的經(jīng)調制的信號，送給地面中心站計算機，實現(xiàn)地面中心站計算機與井下壓力檢測系統(tǒng)之間的通訊聯(lián)絡。井下壓力檢測系統(tǒng)調制解調器的主要作用有兩點：一是接收井上中心站計算機發(fā)送的經(jīng)井上調制解調器調制后的信號，并將其解調成標準的RS-232C信號，傳送給單片機；二是接收單片機發(fā)出的RS-232C信號，并加以載波調制，以正弦波信號形式傳送到井上調制解調器加以解調，

51、傳送給地面中心站計算機調制單元電路使用的是MC14412芯片,解調單元電路使用的是XR2211芯片。圖3-12和3-13分別為調制和解調的電路原理圖。圖3-12解調器電路原理圖 圖3-13調制器電路原理圖3.7 系統(tǒng)報警、復位電路鳴音報警有兩種方法：單頻音報警和音樂報警。二者各有自己的特色，均能收到滿意的報警效果。本電路中采用的是單頻音報警。單頻音報警接口電路比較簡單，發(fā)音器件采用壓電蜂鳴器和電鈴等，壓電蜂鳴器接口電路如圖 3-14 ，本電路帶有復位功能。當PG4 高電平時電路報警，合上復位開關后復位并停止報警。圖 3-14 壓電蜂鳴器接口電路3.8 系統(tǒng)顯示數(shù)碼顯示指的是壓力檢測系統(tǒng)板上顯示

52、塊LR1706R。它本身帶有緩沖及譯碼器電路，數(shù)碼顯示電路原理如圖3-15所示。 圖3-15數(shù)碼顯示電路3.9 系統(tǒng)的A/D轉換電路系統(tǒng)的A/D轉換電路采用ADC0809及外圍電路組成。ADC0809內(nèi)部有一個8位“三態(tài)輸出所存器”可以鎖存A/D轉換后的數(shù)字量，故它本身既可以看作一種輸入設備，也可以認為是并行I/O口接口芯片。因此ADC0809可以直接和單片機接口，如圖316所示。由圖可見，START和ALE互連可使0809在接收模擬量數(shù)地址時啟動工作。START啟動信號由單片機寫信號和譯碼器輸出端F0H經(jīng)或門產(chǎn)生。平時，START因譯碼器輸出端F0H上高電平而封鎖。當單片機執(zhí)行如下程序時：

53、MOV R0, # 0F0H; MOV A, # 07H ； 選擇IN7模擬電壓地址送A MOVX R0,;A ； START上產(chǎn)生正脈沖STRART上正脈沖啟動ADC0809工作，ALE上正脈沖使ADDA、ADDB和ADDC上地址得到鎖存，以選中IN7路模擬電壓送入比較器。顯然，單片機此時使把ADDA、ADDB和ADDC上地址作為數(shù)據(jù)來處理的，但如果ADDA、ADDB和ADDC分別和P2.0、P2.1和P2.2相連，情況就會發(fā)生變化。單片機只有執(zhí)行如下指令才會給ADC0809送去模擬量路數(shù) MOV DPTR , #07F0H MOVX DPTR ,A顯然，單片機是把ADDA、ADDB和ADDC作為地址線處理的。在圖中還可見到：EOC線經(jīng)過反相器和單片機外中斷1線相連，這就說明是采用中斷方式來和ADC0809傳送A/D轉換后的數(shù)字量的。為了給OE線分配一個地址，圖中把8031讀信號和譯碼器輸出F0H經(jīng)或門和OE相連。平時，因譯碼器輸出F0H位高電平而OE處于低電平封鎖狀態(tài)。在相應中斷后，單片機執(zhí)行中斷，打開三態(tài)輸出鎖存器，讓CPU提取A/D轉換后的數(shù)字量。ADC0809所需要的時鐘信號可以由單片機的ALE提供。8031的ALE信號通常是每個機