基于單片機的礦用壓差檢測儀智能電路設計

2018-03-24 05:46:40

（隴東學院電氣工程學院，甘肅慶陽 745000）

受井下環境限制，所使用的壓差檢測儀表大多數為U型管、傾斜壓力計等進行測量，但這些方法無法實現自動化檢測，得到數據準確度較差。

基于單片機的礦用壓力檢測儀智能電路設計具有數字顯示、頻率信號輸出、連續檢測、異常情況報警等功能，可以有效掌握所監控位置的壓差情況，大幅度提高了礦山工程施工的安全性。

1 硬件設計

本設計選用STC89C52單片機作為系統的控制芯片，用獨立的開關按鍵構成按鍵掃描電路，而時鐘頻率電路和鍵盤掃描電路構成了系統的輸入部分。采用了74HC573鎖存器及七段共陰極數碼管實現了選手編號的鎖存及時間的顯示，采用蜂鳴器實現了報警電路。礦用壓力檢測儀系統框圖如圖1所示。

控制電路部分總共由六個獨立按鍵組成，分別為“開始按鍵（START）”，“復位按鍵（RESET）”，“設置時間加1按鍵（ADD1）”，“報警減1按鍵（DEC1）”，“緊急情況時加1按鍵（ADD2）”，“設備檢修時減1按鍵（DEC2）”。如圖2，3所示。

選用獨立式鍵盤，即只要用八個開關按鍵分別連接到STC89C52單片機的P2的八個I/O口上，就形成了八路獨立的按鍵，以此作為本設計的搶答電路。如圖3所示，圖中八個按鍵K1-K8分別表示選手1到8號。

采用了無源蜂鳴器，設計中我們只需要控制P1.3的高低電平即可實現報警。報警電路原理圖見圖4所示。在礦區固定的地點進行連續檢測時，若檢測到的壓差數據超出安全規定的范圍，所設計的電路會自動發出報警，74HC573的P2作為普通口使用，通過程序控制，輸出交替信號，報警燈閃爍報警。如圖4所示。

該系統的軟件設計與硬件設計相互對應，先編程主程序即完成內部各存儲單元的初始化，擴展接口電路的初始化，內部定時器的初始化，中斷的初始化等，再講將設計的整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設計、編程和調試。

數碼管的初始狀態顯示A30，然后檢測電路檢測工作人員否按下開始按鍵，在礦山壓差監測儀設置規定時間范圍內，程序不斷檢測八個按鍵的輸入情況，判斷程序按鍵的鍵值并顯示信息。主程序功能是開機以后，先進入單片機的初始化、進入調用與管理各個主程序，遇到電路異常自動調用報警系統。

圖1 智能儀器原理系統工作圖

圖2 仿真控制電路圖

圖3 主程序電路圖

圖4 報警電路

本次設計采用STC89C52單片機作為核心控制芯片，電路采用串行數據傳輸，對硬件要求較低，所用元器件靈敏度高、穩定性好。能夠有效提高礦山安全管理，在礦山通風管理中有較好的應用前景。

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