目前我国发展煤炭生产机械化发展迅速。综采设备的应用,是提高效率、改善安全状况的措施。影响开机率的一个主要因素是支架对工作面的顶板控制的好坏,因此,对综采工作面进行矿压监测与控制是很有必要的。要做到这一点,首先需要对井下工作面的液压支架的实际工作状况进行监测,通过对检测数据处理、分析,评定其效果,并采取相应措施,以提高开机率、提高产量。本文以监测综采液压支架的压力为研究内容,开发了一套基于单片机的压力测量控制系统。
1压力测量控制系统功能设计
压力测量控制系统用于监测支架压力,每台测量控制系统配有四只传感器,可分别通过高压油管连接支架的立柱、平衡千斤顶,前探梁千斤顶的油压腔。压力测量控制系统接收到通讯测量控制系统传来的数据采集命令后,采集四通道的压力,传给通讯测量控制系统,再由通讯测量控制系统传至地面。压力测量控制系统设有按键,当按下时,可在LCD液晶显示窗口循环显示四通道的压力值。
2压力测量控制系统的结构件设计
压力测量控制系统的结构如图1所示,它以80C51单片机为核心,包括传感器、光耦、多路数据开关、LCD液晶显示器、SRAM,EPROM、自动复位电路、RS-485接口电路及高效电源电路等。下面分别介绍一下它们各自的设计特点。
2.1传感器
传感器采用前面设计的活塞传压大量程谐振弦式液压传感器,传感器输出幅度为5伏的矩形波。
2.2信号输入电路
(1)多路数据开关(多路数据选择器)74HC151
74HC151是8选1数据选择器,它有8个数据输入端D0--D7,1个选通端S,3个数据选择端A,B,C和2个输出端Y,W。当3个数据选择端A,B,C从000到111之间变化时,可选择不同的通道。
(2)信号输入电路:以D0通道为例。
由图2看出,传感器频率信号是通过光电耦合器6N139耦合到74HC151的输入引脚D0。80C51的P1.0,P1.1输出控制码,选择D0--D3输入中的一路,用单片机的T0测信号频率。
2.380C51外扩8KBEPROM和8KBSRAM
在压力测量控制系统中,80C51扩展8K的EPROM(27C64)和8K的SRAM(6264)作为外部的程序存贮器和数据存贮器。选择了较低的6MHz作为80C51单片机的工作频率,能满足数据采集要求,同时还可以降低单片机的功耗,扩展系统连接。
在80C51单片机中,外部I/O口是作为外部RAM来扩展的,选址的方法与扩充外部RAM的方法完全相同。本电路除了外部的RAM外,还有LCD显示器作为外部I/O器件,因此,只采用线选址方式是不够的,应采用译码选址方式。
2.4LCM点阵式液晶显示模块接口设计
LCM点阵式液晶显示模块能显示的字符多,并且能显示汉字,因而在智能化测量控制仪表中得到了广泛的应用。本系统选用的是EPSON公司生产的EA-D20040AR点阵式液晶显示模块,它由TN型液晶显示器、CMOS驱动器和CMOS控制器组成,模块内集成有字符发生器和数据存贮器,采用单±5V电源供电,内部有能显示96个ASCII字符和92个特殊字符的字库。EA-D20040AR与单片机80C51的接口电路。