单片机矿井多路数据采集监测系统.pdf

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山西电子技术
应用实践
2005 年第 2 期
单片机矿井多路数据采集监测系统
王树红
(太原大学,山西太原 030009)
摘要:介绍了一种基于 8031 单片机的多路数据采集监测系统,该系统适用于中、小型矿井,采用双 CPU 控
制,上位控制机和下位监测机均采用 8031 单片机,下位监测机采集数据,上位控制机控制下位监测机,并进行数据
处理、数据显示、键盘输入和系统报警等工作。通过单片机通讯的方式实现数据与控制指令的远距离传输。
关键词:单片机;A/ D 转换;数据采集
中图分类号: TP391. 8 文献标识码:A
引言制与数据显示模块组成。
本文介绍的多路数据采集监测系统主要是对矿井生产系
统安全的监测,包括对矿井空气中有害或危险成分的监测,矿
井空气物理状态的监测,以及通风设备运行状态的监测,常用
监测对象是甲烷、一氧化碳、风速、负压、温度等。近年,国内
外先后研制出多种类型的计算机监测网络,但由于现有设备
造价高,大多数小型煤矿难于承受,而一般安全事故发生在小
1. 1 A/ D 采集转换模块
型地方煤矿的生产过程中,因此,研制一种价格低、性能可靠、
此模块工作在井下的实际现场,用于将模拟信号转换为
量适中且便于安装维护的小型矿用计算机综合数据采集监测
数字信号。我们采用 8 位 A/ D 转换器 ADC0809 实现模/ 数
系统十分必要。本文利用了单片机成本低、性能可靠、集成度
转换。ADC0809 是 8 路 8 位逐次逼近式 A/ D 转换器,它能
高、抗干扰能力强,易于相互之间及与计算机通信等特点。
分时地对 8 路模拟量信号进行 A/ D 转换,结果为 8 位二进
重点以一个采点为例介绍数据采集监测系统。我们采
制数据, 它的转换速度约为 100μs , 分辨率为 19mV 。
用双 CPU 的方法,即在数据采集的现场和控制室都采用单
ADC0809 是 CMOS 集成电路,可与单片机的数据总线直接
片机控制,现场完成数据的采集、抽样和发送,控制室完成数
相连,而且它有 8 路模拟开关,可以直接连接 8 个模拟量,实
据的接收、处理和显示功能。采用双 CPU 可以在高速率通
现多路转换功能。并且它与单片机的接口简单,使用方便。
讯时,仍对数据进行校验和纠错,以保证数据的正确。两片
ADC0809 与 8031 单片机的连接如图 2 所示,分别为:
CPU 都采用 MCS51 系列的 8031 芯片,因为它的功能较强
(1) ADC0809 的时钟 CL K 由 8031 的地址锁存端 AL E
并且价格较低,被广泛应用于控制系统中。
信号经过二分频后产生。
1 系统总体方案(2) ADC0809 的数据线 D0~D7 与单片机的数据总线
本单片机多路数据采集监测系统具体由以下两部分构直接相连。
成:上位控制机(下称主机) 和下位监测机(下称从机) 。单片(3) ADC0809 的地址选择端 ADD A、ADD B 、ADD C 与
机监测单元位于井下安全处,控制对监测对象进行采集,每 8031 的数据总线 AD0 、AD1 、AD2 直接相连。
个采点设有采集甲烷、一氧化