EDN China > 设计实例 > 微处理器与DSP > CPU/GPU > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) 基于ADuC848的钻井压力数据采集系统

来源:单片机及嵌入式系统应用/作者:大庆石油学院 孟耀华?? 2008年02月02日 ?? 收藏0

  引 言

  目前国内的随钻测量钻井压力工具大部分是引进国外设备,成本高、维修困难。已经使用的国内设备在体积、集成度和精度上有着明显的不足,并且老化程度高。基于此种情况,笔者开发了一个基于ADuC848微控制器的、可扩展采集通道的钻井压力数据采集系统。ADuC848是美国ADI公司最新推出的一款具有军品标准,单片最多可带8路模拟信号输入转换通道,扩展主机/从机模式最多可达16路模拟输入通道的微控制器。它具有单16位高精度A/D转换器、16位无差错编码,大容量64 KBFlash ROM、4 KB片上Flash和2 304字节片上RAM,高性能单循环内核,外部晶振32 kHz可编程倍频至12.58MHz,ISP在线高速下载编程,另外还有24个I/O口、11个中断源(2个优先级)、双数据指针、内部节电模式、12位D/A转换器,以及UART、SPI和I2C串行通信模式、看门狗定时器WDT和电源监视器PSW等。ADuC848芯片的52引脚MQFP封装仅为14 mm×14 mm,最高工作温度为125℃,正常工作最大电流为4.8 mA且节电模式最大电流为20μA。所以ADuC848特别适用于

开发在高温恶劣环境下长时问作业的小型数据采集系统。

  1 系统硬件设计

  本系统主要分为5个模块,且所有主要元器件均选用ADI公司的模拟和数字军用标准产品,大大提高了系统的可靠性、耐高温性和抗震性。系统硬件设计总体框图如图l所示。

系统硬件设计总体框图

  1.1 模拟信号输入调理模块

  此模块主要实现对压力传感器输入信号的放大、滤波功能。前端信号放大部分应用高精度、零漂移的AD8230轨至轨仪表运算放大器,经过电阻测算标定为放大增益200倍。放大后的信号经由一个OP07D运算放大器滤波输入至ADuC8d8模拟通道进行采集。钻压输入信号一般为O~15mV,经过放大滤波后输出至A/D采集的信号为0~3 V。AD8230的工作温度范围为一40℃~125℃,最大漂移电压仪为lOμV,最大温漂也仅为50 nV/℃。本系统由于试验需要仅对一路模拟信号进行放大,并留有扩展输入通道接口,可根据需要将单片增加至8路。本模块电路原理图如图2所示。

本模块电路原理图

  1.2 系统供电模块

  由于井下工作电源一般是由9~12 V的锂电池提供,而系统所有元件的工作电压均在5V左右,所以需要对9V的电源进行整流至系统5V输入供电。供电部分所采用的ADP303电压变换器,是一款高精度、200mA低漂移的线性整流器,特别适合于小功率系统的电源整流供电。其工作电压范围为3.2~12 V,可以解决由于外部电压不足而导致系统无法正常工作的问题。由于系统器件分为模拟器件和数字器件两部分,因此相应地分为模拟和数字供电。整流输出的5V供电经l00mH的电感和1.8Ω的电阻分别为模拟电源和数字电源供电,这样可以大大降低供电对数字器件的干扰。而模拟地和数字地也需要经过0Ω的电阻进行滤波才可以连接到一起,以便减小干扰,尤其是对精度高的数字器件应用时更应该注意这点。原理图如图3所示。

供电电路原理图

  1.3 SPI数据实时存储模块

  按照系统的要求需要对数据进行实时的存储,采用ADuC848微控制器自带的SPI接口对外部Flash芯片进行读写,实现数据回放功能。考虑到钻井作业的特殊性,单次施工连续工作在100h以内,按每秒采集5组16位数据计算,单片Flash的容量至少应在6.86 MB以上,因此本系统采用了AT45DB542D(简称AT45D)的64 Mb串行SPI存储器。浚Flash芯片存储容量大,高速读写可至66 MHz,10 mA低功率串行工作,可擦写10万次,保存数据可达10年。可以根据现场的实际情况多片组合最大至256 Mb以完全满足大量数据存储的需要。本系统采用单片存储器完成试验。原理图如图4所示。

SPI数据实时存储模块

  1.4 上位机通信

  采集数据的上传接口采用的是RS-232串行通信模式,收发数据波特率设置为9 600 bps。微控制器的输入/输出电平为TTL电平,即UART串口,与PC机RS-232标准串行接口的电气规范不一致,因此控制芯片与PC机之间的数据通信必须进行电平转换。采用MAX232接口转换芯片可以很好地实现与上位机通信的功能。具体实现如图5所示。

上位机通信


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

ADuC848? 数据采集? ADC? ISP?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈