畢業設計-油氣田井口數據采集系統的設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 集系統的設計 20 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。 ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節。 油氣田數據采集系統的設計 21 EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 （ 1）采樣、保持部分 采樣就是周期性地測量一種連續信號或連續過程信號，測量的周期稱為采樣周期 Ts， 采樣周期的倒數稱為采樣頻率 fs=1/Ts () 在對模擬信號進行模數轉換時， A/D轉換器從啟動變換到轉換完成需要一定的轉換。 （ 2）量化編碼部分 油氣田數據采集系統的設計 22 量化編碼部分是 A/D轉換器的核心組成部分。 其采用取樣一數據一比較器的結構，使用逐次逼近流程轉換輸入信號。 A/D轉換單元電路見圖 。在每個時鐘的上升跳變時， Dl端的數 據就移入多路器地址移位寄存器。引腳 DI在轉換過程中與多路器的移位寄存器之間是關斷的。在 SE為低時，數據從低位開始重新輸 出一遍。本數據采集系統不需要按鍵，只 用到 HD7279A的顯 示功能。 DATA: 串行數據輸入 /輸出端，與單片機 AT89S52的 。 RC: RC振蕩器終接端。單片機的通信接口分為并行接口和串行接口，在現代單片機系統中，由于串行通訊方式具有占用資源很少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性 的不一致而被廣泛采用。 由于 RS— 223C接口標準出現較早，難免有不盡之處，主要有以下四個缺點 : （ 1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與 _TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與 TLL電路連接。 RS— 485采用半雙工工 作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態。 數據在 RS— 485 總線上傳輸，為了保證傳輸質量和傳輸距離，通常需要進行總線電 平轉換。 根據規定，標準 RS— 485接口的輸入阻抗 為≥ 12R，相應的標準驅動節點數為 32。在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用 RS— 485串行總線標準。在進行串行通信的線路連接時，通常要解決一個重要問題， 就是上位機與外設之間要共同遵守的某種約定，這種約定稱為物理接曰標準，包括電纜 的機械特性、電氣特性、信號功能及傳送過程的定義，它屬于 150七層參考模型中的物理層，它規定了傳送數據位的物理硬件規則、 EIARS—232C， RS— 485標準所包含的接口 電纜及連接器均屬于此類。 串行通信電路設計 本設計要求 AT89S52單片機在數據采集完成后能夠將采集到的數據交給上位機， 由上位機進行數據的后續處理。本系統只使用 4個 LED管用以現場顯 示， .所以只使用了 DIG0一 DIG3四個端口。 CLK: 同步時鐘輸入端，與單片機 AT89S52的 。 HD7279A內部含譯碼器，可直接接收 BCD碼或是 16進制碼，并同時具有 2種譯碼方式，各位可獨立控制譯碼 1不譯碼、消隱和閃 爍等屬性 。 TLC0838的輸出數據可從高位開始，也可從低位開始 。當起始位移入多 路器寄存器之后，輸入通道選通，轉換器開始工作。接著CLK從單片機 ，在每個時鐘的上升沿 。輸入和輸出均與 TTL和 CMOS兼容，總失調整誤差177。 TLC0838為美國德州儀器公司推出的八通道 8位逐次逼近模數轉換器。把量化的結果用代碼表示出來稱為 編碼。 多通道 A/D 轉換電路設計 在數據采集系統中，模擬量輸入通道的任務是把系統中檢測到的模擬信號變成二進制數字信號，經接口送至上位機，而模擬量與數字量之間的轉換則是通過A/D轉換器來 實現。此外，該引腳 會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 RST——復位輸入。在使用 8 位地址（如 MOVXRI）訪問外部數據存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出 電流（ IIL）。作為輸出口，每位能驅 動 8 個 TTL 邏輯電平。片上 Flash 允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。溫度系數為 ℃，可見受溫度的影響是很小的。 霍爾傳感器采用的是 CS3172型集成霍爾開關。S di/dt di/dt 跟隨精度 50 A/181。 油氣田數據采集系統的設計 15 表 BLFS7 電流傳感器說明 IPN 原邊額定電流 50 100 200 300 400 500 600 A IP 原邊電流測量范圍 150 300 600 900 900 900 900 A VSN 副邊額定電壓 4 V VC 電源電壓 177。 LV28P 系列電壓傳感器說明 LV28P系列 原付邊高度絕緣，可用于測量直流、交流和脈沖電壓，印刷電路板安裝和固定安裝形式。 DS18B20 中油氣田數據采集系統的設計 12 的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉化為例 :用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以 ℃/LSB 形式表達 ，其中 S為符號位。 數據處理部分以單片機為核心控制器件，通過控制軟件選擇需要采集的數據通道， 采集到的數據采用 LED數碼管在現場進行顯示，通過串行通信接口送至上位機進行顯示、保存和打印。隔離放大電路的缺 點是有可能引入噪聲。典型的系統一般都需要信號調理硬件，用于將原始信號以及傳感器的輸出接口到數據采集板或模塊上。在通道數增加時，采集頻率受到影響。對每路輸入信號都有獨立的采樣保持電路 S/H、 A/D轉換電路及 I/O接口電路，每一路占有一個通道。數據處理 是由單片機執行以測試為目的的算法程序后，得到與被測參數對應的測量值或形成相應的決策與判斷；數據輸出是將處理結果送給輸出設備，進行顯示、儲存等操作。 油氣田數據采集系統的設計 6 第二章 數據采集系統總體設計 基于單片機的數據采集系統 基于單片機的數據采集系統是以單片機為核心控制器件。具有段尋址指令，可方便地用來控制獨立的 LED顯示管。 圖 整體硬件框圖 數據采集部分采用多路開關方式進行，設計有 8個模擬數據采集通道和一個數字數 據采集通道，滿足了生產中多通道的要求。 (4)與微型機配套的數據采集部件的大量問世，大大方便了數據采集系統在油氣田數據采集系統的設計 4 各個領 域里應用并有利于促進數據采集系統技術的進一步發展。 (4 )設計周期短、價格便宜。因此，應選用高可靠性的嵌入式 系統。 ②系統配置靈活，易構成各種大中型測控系統。 ③系統的可靠性好，使用方便。 ②具有自主開發能力。在科學研究中，應用數據采集系統 可獲得大量的動態信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學奧秘的重要手段之一。數據處理部分采用 AT89S52單片 機為核心控制器件，當 AT89S52單片機接到控制軟件發出的通道采集指令，采集的信 號通過串行接口送入單片機，由顯示芯片HD7279八驅動 LED數碼管進行現場顯示 ，再 通過 RS— 485通信總線上傳至上位機，由上位機進行顯示、保存及打印。 月 日 月 日 畢業設計答辯（公開答辯、分組答辯）。 編制技術文件。 作者 簽名： 日期： 年 月 日 畢業設計（論文）任務書 題目： 油氣田井口數據采集系統的設計 姓名 潘大力 系 電氣信息 學院 專業 電氣工程及其自動化 班級 0503 學號 202101010309 指導老師 楊青 職稱 副教授 教研室主任 謝衛才 一、 基本任務及要求： 油氣田井口數據采集 系統的主要研究設計方面： 確定總體方案，完成總體設計與論證。 月 日 月 日 確定總體方案，完 成總體設計與論證。該系統由硬件部分和軟件部分組成。s send out to collect instruction and collect of the signal pass a string line to connect to send into list slice machine, from manifestation the chip HD7279 eight drive LED figures tube to carry on the spot manifestation, again pass RS— 485 correspondence total online spread highest the machine be carry on manifestation by the place of honor machine, keep and print. Key words： Dataacquisition System； Single Chip Microputer； PC油氣田數據采集系統的設計 1 第一章 緒論 數據采集系統是決定油氣田開采能否取得合格數據的關鍵部分之一，對整個油氣田管理系統有重大影響。 但正因為如此，對油氣田井口數據采集系統的設計才有了它的發展空間，完全的智能化系統設計，而且需從中盡量減少設備、系統，以及整體的運行成本。程序在 RAM中運行， 易受外界干擾破壞。基于 DSP數字信號微處理器的數據采集系統的特點如下 :精度高、靈活性好、可靠性高、容 易集成、分時復用等，但同時其價格不菲。 基本要求 (1)實時性強。在軟件設計上要可靠，利用容錯技術，自診 斷技術等，設置安全保護措施，如各種報警、事故預測與處理對策等。 考慮到以上方面，做為系統核心的計算機的選擇就十分關鍵。同時，還要對某一檢測點任意參數能夠進行隨 機查詢，將其在某一時間段內檢測得到的數據經過轉換提取出來，以便進行比較，做出決策，調整控制方案，提高產品的合格率，產生良好的經濟效益。擴大了數據采 集系統的應用范圍，具有較強的通用性。 (2)軟件部分 軟件部分分為數據采集系統控 制軟件和數據處理程序設計兩個部分。 基本組成 基于單片機的數據采集系統是以單片機為核心控制器件 。根據這個要求，采集系統可分為以下幾種采集 方式。其優點是通道數 增加時，最高采樣頻率不會受到影響，并可同時采集多路 信號，保持了各信號之間的同 步關系。 傳感器 （ S） 傳感器 （ S） 傳感器 （ S） 采樣 / 保持（ S/H） 采樣 / 保持（ S/H） 采樣 / 保持（ S/H） 模 /數 A/D 模 /數 A/D 模 /數 A/D I/O I/O I/O 主 機 模擬信號 模擬信號 模擬信號 油氣田數據采集系統的設計 8 圖 多路共享 A/D轉換方式框圖 ③多路開關方式 這種方式輪流循環采樣的轉換速度比以上兩種方式都慢，但是節省硬件。下表列出了幾種不同類型傳感器對信號調理模塊的要求：傳感器、信號調理模塊、熱電偶、模擬低壓輸入、模擬高壓 輸入，輸出、熱敏電阻、模擬輸入、加速計、頻率至電壓轉換、 LVDT, RVDT、電阻，多路復用器，矩陣變換電路應變片電阻，模擬電壓輸出，模擬電流輸出 2. 信號放大：為了提高模擬信號轉換成數字信號時的精度，我們希望輸入的模擬信號的最大值剛好等于 A/D 轉換設備輸入范圍。 5. 擴展通道數：有些信號調理模塊具有多路轉換器或矩陣變換電路的功能，可以把通道信號通道擴展至上千路。 溫度傳感器 DS18B20 說明 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發器 TH、 TL和結構寄存器。 5%) 177。 1 %IN VoE 電失調電壓(TA=25℃ )