畢業(yè)論文-煤炭的安全開采

摘要煤炭的安全開采問題自采煤業(yè)興起以來就一直困擾著人們。人們也一直在努力從煤炭開采的各個環(huán)節(jié)上尋找有效的辦法來提高煤炭開采的安全性。而礦井提升機(jī)作為煤礦運(yùn)輸人員和物資的重要工具，自然也成了人們研究和改造的重點(diǎn)。而重中之重就是對于提升機(jī)鋼絲繩的張力檢測。本設(shè)計以STC89C52RC單片機(jī)為主控制器，處理傳感器采集到的張力數(shù)據(jù)。為滿足鋼絲繩張力檢測對于數(shù)據(jù)采集實(shí)時性、準(zhǔn)確性的要求，經(jīng)過比較選擇了電阻應(yīng)變式傳感器來采集張力，采用HX711芯片進(jìn)行張力信號的A/D轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)傳輸方式上，選擇了比有線傳輸更具靈活性的無線傳輸方式，以適應(yīng)煤礦復(fù)雜的開采環(huán)境。最后，采用RS-232通訊協(xié)議進(jìn)行單片機(jī)與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸，以方便對鋼絲繩張力數(shù)據(jù)的分析和處理。關(guān)鍵詞：提升機(jī)鋼絲繩張力檢測；無線傳輸；串口連接；RS-232ABSTRACTDue

to

the

development

of

coal

mining

industry,

the

public

has

been

plagued

by

the

security

problem.

People

have

been

looking

for

the

most

effective

method

to

improve

the

safety

of

coal

mining

from

each

step.

Meanwhile,

the

mine

hoist,

as

the

most

significant

implement

for

a

crew

member

and

supplies

transportation,

naturally

became

the

key

point

of

the

research

and

reconstruction.

Nevertheless,

the

tension

detection

of

hoist

wire

ropes

is

of

paramount

importance.Theaimofthereportistosatisfythereal-timeandaccuracyrequirementofdataacquisition,choosingtheappropriatehardwaredeviceaftermakingthecomparison.Whenitcomestothedatatransmissionmode,wirelesstransmissionmodehasbeenchoseninordertoadaptthecomplexminingenvironment.Itismoreflexiblethanthefinitetransmissionmode.Atlast,theserialconnectionbetweentheSCMandPCisdesignedtoanalyseandsolvethewireropestensiondatabyusingRS-232communicationprotocol.Keywordstensiondetectionofhoistwireropeswirelesstransmissionserialconnection

目錄1緒論 頁1緒論1.1課題的來源及研究意義煤炭依然是當(dāng)今中國社會最主要的能源，社會對其需求量是十分巨大的。因此，上至國家，下到普通的煤炭企業(yè)，對于煤炭的安全生產(chǎn)問題都極為關(guān)心?？梢?yàn)榧夹g(shù)的不成熟和操作失當(dāng)?shù)仍?，煤炭事故時有發(fā)生，不僅造成了經(jīng)濟(jì)上的重大損失，更是奪取了許多寶貴的生命。由其這幾年，政府和企業(yè)十分迫切的希望改善礦井的安全生產(chǎn)條件，力求減少煤礦事故的發(fā)生。在煤礦中，礦井深達(dá)數(shù)百米，從井上到井下的煤炭運(yùn)輸、裝備運(yùn)送和人員輸送大都是依靠提升機(jī)來完成的。而提升機(jī)上的鋼絲繩載重能力又是關(guān)乎安全開采的重要部分。一旦在運(yùn)送人員物資的過程中鋼絲繩發(fā)生斷裂將造成難以想象的嚴(yán)重后果。1986年,焦作礦務(wù)局焦西礦主井副罐籠提升鋼絲繩發(fā)生了斷繩事故；2007年，老鷹山煤礦副井抽繩墜罐事故造成停產(chǎn)15小時和3萬元的損失；2008年，濟(jì)源煤礦工人在下井過程中由于墜罐事故造成11人遇難。這些事故雖以過去，但它們造成的嚴(yán)重后果依然歷歷在目。所以說，對礦井提升機(jī)鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，對其異常狀況作出及時的警報，使工作人員作出及時的應(yīng)對措施，對煤礦的安全開采有著非常重大的意義。對于礦井安全來說，最重要的就是防患于未然。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外對于提升機(jī)鋼絲繩張力檢測的研究開展的比較早。20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)，瑞典等國就已開始張力測定儀的研制工作。如前蘇聯(lián)研制的OHK-20、OHK-45型應(yīng)變測力計,前西德GHH公司研制的環(huán)狀槽形測力計。瑞典通用技術(shù)公司也研制了用于連續(xù)檢測鋼絲繩張力的DYNAMATE鋼絲繩強(qiáng)力檢測裝置，可以增進(jìn)安全,降低維修費(fèi)用。這個裝置是在鋼絲繩與容器的特殊連接器上裝上密封的應(yīng)變計作為傳感器。各別的訊號經(jīng)過一根提升鋼絲繩每秒鐘數(shù)次傳送至控制端，可以實(shí)時的監(jiān)測鋼絲繩張力。還有瑞典ABB公司研制的HAMA、HAMB型動態(tài)張力測定儀，但該裝置造價高昂，并沒有在我國得到廣泛推廣。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀相比于國外，國內(nèi)對于張力檢測儀的研究起步較晚，開始于20世紀(jì)80年代初。煤炭科學(xué)研究總院撫順分院利用磁彈效應(yīng)原理研制了F44型鋼絲繩張力檢測儀；長春煤炭研究所研制出了GS-ZC‖型鋼絲繩張力測定儀等；煤炭科學(xué)總院南京研究所成功研制了具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的KBG2型鋼絲繩張力智能檢測儀。該檢測儀由力傳感器和力轉(zhuǎn)換器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集裝置，運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。還有一些高校對于鋼絲繩張力檢測儀的發(fā)展作出了可喜的成果，如中國礦業(yè)大學(xué)葛世榮教授對于多繩摩擦式提升機(jī)多繩間平衡性的研究等。但總體來說，我國在提升機(jī)張力檢測領(lǐng)域與國外還是具有一定的差距。1.3提升機(jī)鋼絲繩檢測的方法為保證提升機(jī)的平穩(wěn)安全運(yùn)行，對提升機(jī)鋼絲繩張力的檢測是必不可少的。這些年來，人們也一直在設(shè)法尋找一種簡便、快速、準(zhǔn)確的測量方法。根據(jù)當(dāng)前的資料，鋼絲繩的檢測方法主要有靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法1.3.1靜態(tài)檢測法1.3.1.1振波法當(dāng)鋼絲繩振動時，會產(chǎn)生橫向的振動波，根據(jù)波的周期、頻率、振幅的相關(guān)特性計算出拉力的大小。此法雖簡單易行但精度較低，而且在實(shí)際應(yīng)用過程中，受提升機(jī)結(jié)構(gòu)的影響，此法需停機(jī)檢測。如此一來，會造成人員物資運(yùn)轉(zhuǎn)的停滯，大大降低了煤礦的開采效率。所以，此法很少使用。1.3.1.2傳感器法此法是應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器或其他傳感器將檢測到的壓力等模擬量通過一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換成電信號，如電壓、電流，然后用這些數(shù)字量測出鋼絲繩拉力?？墒沁@一方法受傳感器精度、電信號干擾和測量設(shè)備的安裝等因素的影響，會產(chǎn)生較大的誤差。1.3.2動態(tài)檢測法靜態(tài)檢測的方法受環(huán)境、提升機(jī)結(jié)構(gòu)等因素的影響明顯，使用起來較為死板，很難在實(shí)際的煤礦開采生產(chǎn)中發(fā)揮作用。相比較而言，鋼絲繩張力的動態(tài)檢測方法就顯得更加靈活，應(yīng)用場合更廣，應(yīng)用方式更加多樣，更加符合煤礦的生產(chǎn)環(huán)境。動態(tài)檢測主要有感應(yīng)通信、泄漏通信、射頻通信和紅外線通信等幾種方法。1.3.2.1感應(yīng)通信顧名思義，感應(yīng)通信是通過電-磁感應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn)對鋼絲繩拉力的檢測。由于礦井直上直下的建筑結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)感應(yīng)線十分容易。因此，該方法在礦井生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)起來并不復(fù)雜。但礦井內(nèi)采煤機(jī)的工作噪音、開采煤層的爆破聲、運(yùn)輸皮帶等噪音對其有很大的干擾。1.3.2.2泄露通信泄露通信是通過一條鋪設(shè)在礦井中的電纜上各點(diǎn)泄露出的電磁場來實(shí)現(xiàn)礦井中信息傳輸?shù)摹５撾娎|需特制，因此成本較高，很難在煤礦中大面積推廣。1.3.2.3紅外通信紅外線通信是以紅外線為載體來傳輸信號的一種通訊方法。但由于光的直線傳播特性，一旦紅外線這一載體在傳播的過程中遇到阻擋就使得該信號無法繼續(xù)傳輸。而恰恰礦井內(nèi)礦井內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，有著各種開采設(shè)備和人員來往，極易造成對紅外線的遮擋，影響通信效果。而且，在深達(dá)上千米的礦井中，為使信號的順暢傳輸，需要很大的功率來產(chǎn)生不易受干擾而且足夠遠(yuǎn)的紅外線，這也是一種很大的消耗。1.3.2.4射頻通信射頻通信是將檢測到的拉力通過A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量變?yōu)閿?shù)字量，然后對得到的數(shù)字量進(jìn)行調(diào)制。接著將數(shù)據(jù)包發(fā)送到井口的上位機(jī)中進(jìn)行解調(diào)，分析。最后再根據(jù)分析結(jié)果作出相應(yīng)指令用于調(diào)節(jié)提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。該方法實(shí)時性好，能對鋼絲繩的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，并根據(jù)不同的狀態(tài)作出相應(yīng)的調(diào)整。但在數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程中，信號極易受到礦井內(nèi)其他工作單位的影響。是以，加強(qiáng)射頻通訊的抗干擾能力是十分有必要的。1.4本文研究內(nèi)容介紹本文主要設(shè)計了一個基于無線傳輸?shù)匿摻z繩張力檢測裝置。文中對于該裝置的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計以及簡單的上位機(jī)設(shè)計作了詳細(xì)的闡述。主要研究內(nèi)容有以下幾方面：(1)模擬量的采集以及將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的方法；(2)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送和接收；(3)對于接收數(shù)據(jù)的處理：顯示和報警；(4)單片機(jī)與上位機(jī)的串口連接。1.5本章小結(jié)本章主要介紹了本裝置的研究意義，并對國內(nèi)外同類型設(shè)備進(jìn)行了簡單介紹和對比。同時提出了幾種檢測方法，確定了本文的主要研究內(nèi)容。

2礦井提升機(jī)鋼絲繩張力動態(tài)檢測裝置總體設(shè)計2.1動態(tài)監(jiān)測裝置的總體概述提升機(jī)的正常運(yùn)行是關(guān)乎煤礦安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。對于提升機(jī)鋼絲繩張力的監(jiān)測與及時預(yù)警則是重中之重。為保證煤礦生產(chǎn)的安全性，首先要確保張力監(jiān)測裝置測量數(shù)據(jù)的精確性，隨載重變化的靈敏性以及預(yù)報超重情況的及時性。綜合考慮以上幾點(diǎn)，礦井提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：(1)在不影響提升機(jī)正常運(yùn)行的情況下自動、及時、準(zhǔn)確的監(jiān)測鋼絲繩狀態(tài)；(2)上位機(jī)要能實(shí)時的顯示鋼絲繩的張力情況；(3)在上位機(jī)上設(shè)定上限值，當(dāng)鋼絲繩張力超過該上限值時，就會發(fā)出警報，提醒工作人員及時作出相應(yīng)的措施以免發(fā)生事故。2.2礦井提升機(jī)鋼絲繩張力動態(tài)監(jiān)測裝置的組成為實(shí)現(xiàn)以上功能，該裝置設(shè)計有以下幾個部分：數(shù)據(jù)采集模塊、無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和報警模塊。數(shù)據(jù)傳輸流程圖如圖2.1所示：鋼絲鋼絲繩張力傳感器信號處理A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)采集和處理無線發(fā)送裝置無線接收裝置單片機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)顯示及報警圖2.1數(shù)據(jù)傳輸流程圖2.2.1數(shù)據(jù)采集模塊采用傳感器采集到張力數(shù)據(jù)的模擬量，然后通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將該數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中完成數(shù)據(jù)的采集。2.2.2無線收發(fā)模塊采用無線收發(fā)模塊將下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。2.2.3報警模塊上位機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將接收到的張力數(shù)值與設(shè)定的上限值進(jìn)行比較，超過設(shè)定值時即發(fā)出警報。2.3本章小結(jié)本章介紹了該裝置的具體功能和組成部分，并對各個組成部分做出了簡單的介紹。最后給出了數(shù)據(jù)的傳輸流程。3礦井提升機(jī)張力動態(tài)監(jiān)測裝置的硬件選擇及設(shè)計3.1監(jiān)測系統(tǒng)的硬件組成為實(shí)現(xiàn)本裝置的預(yù)期功能，對鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時的，精確的測量，并且能夠及時的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與反饋。在對其的硬件設(shè)計上，分為三個部分來實(shí)現(xiàn)以上功能：數(shù)據(jù)采集模塊、無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊。3.2數(shù)據(jù)采集模塊的功能和構(gòu)成數(shù)據(jù)采集模塊的基本功能：(1)采用傳感器對鋼絲繩張力進(jìn)行實(shí)時的，精確的測量；(2)將測量到的數(shù)據(jù)模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送到單片機(jī)中，并在單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。3.2.1傳感器的選擇電阻式應(yīng)變傳感器是運(yùn)用金屬或半導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)，當(dāng)外界拉力、壓力或加速度等測量量作用于測量元件上時，會使接入到電路中的測量元件的阻值發(fā)生相應(yīng)變化，從而使得電路中的電流或電壓等電信號發(fā)生變化。應(yīng)變式傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)精確度、靈敏度、線性度高；(2)滯后和蠕變都較小，壽命長；(3)結(jié)構(gòu)較簡單，體積較小應(yīng)用靈活；(4)工作穩(wěn)定和保養(yǎng)方便。綜合以上應(yīng)變式傳感器精確度高、靈敏度好、應(yīng)用靈活及動作穩(wěn)定保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，再考慮到煤礦對于生產(chǎn)效益、生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)穩(wěn)定性的要求，并且考慮到之后的實(shí)物制作，最終我選擇了量程為20kg，精確度為0.1kg的電阻應(yīng)變式傳感器。0.1kg的誤差相對于20kg的量程來說已經(jīng)足夠滿足設(shè)計的需要。傳感器工作原理圖如圖3.1所示：力、加速度、荷重等測量量力、加速度、荷重等測量量應(yīng)變電阻變化電壓彈性體應(yīng)變片輸出電路圖3.1電阻應(yīng)變式傳感器原理圖3.2.2單片機(jī)的選擇STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)。其程序可完全移植到51單片機(jī)上，最多只需要對幾個引腳進(jìn)行修改。其主要特性如下：(1)在增強(qiáng)性的8051單片機(jī)中有兩個可任意選擇的時鐘:6時鐘每機(jī)器周期和12時鐘每機(jī)器周期.指令代碼可實(shí)現(xiàn)在增強(qiáng)型8051和普通8051上的相互移植。(2)工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）。(3)工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。(4)用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)。(5)片上集成512字節(jié)RAM。(6)通用I/O口共有32個，復(fù)位后為：P1、P2、P3、P4四個端口是準(zhǔn)雙向口、弱上拉，P0口是漏極開路輸出。當(dāng)P0口作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，而作為I/O口用時，需加上拉電阻。(7)ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。(8)具有EEPROM功能。(9)具有看門狗功能。(10)共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2。(11)外部有4路中斷，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。(12)通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART。(13)工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）。(14)PDIP封裝。由以上特性可以看出，當(dāng)STC89C52單片機(jī)以雙倍速模式運(yùn)行時，其運(yùn)算速度是AT系列單片機(jī)運(yùn)行速度的一倍。其運(yùn)算的快速性滿足了我們對礦井提升機(jī)鋼絲繩張力監(jiān)測裝置對張力測量實(shí)時性的要求。另外，與AT系列單片機(jī)不同，STC89C52單片機(jī)無需專用編程器，無需專用仿真器，使用起來更加方便，更加適合煤礦的生產(chǎn)環(huán)境。3.2.2.1STC89C52RC單片機(jī)的工作模式(1)掉電模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序。(2)空閑模式：典型功耗2mA。(3)正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA。(4)掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備。3.2.2.2STC89C52RC單片機(jī)的引腳功能說明STC89C52RC單片機(jī)的引腳功能說明如圖3.2所示。圖3.2STC89C52RC引腳圖VCC（40引腳）：電源電壓。VSS（20引腳）：接地。P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。當(dāng)作為輸出端口使用時，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在FlashROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。若要用作輸入口，因其內(nèi)部具有上拉電阻，可通過對端口寫1將電平拉到高電平。同時，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（QUOTE）。此外，P1.0和P1.1端口還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）：P2口與P1口功能基本相同。但在執(zhí)行如“MOVX@DPTR”指令訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2送出高8位地址。在執(zhí)行“MOVX@R1”指令訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口引腳上的內(nèi)容不會改變。P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）：P3作為一般I/O口使用時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用功能同P1、P2端口相同。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如表3.1所示：表3.1P3口引腳復(fù)用功能表引腳號復(fù)用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2QUOTE（外部中斷0）P3.3QUOTE（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6QUOTE（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7QUOTE（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST（9引腳）：復(fù)位輸入。ALE/QUOTE（30引腳）：在訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（QUOTE）也用作編程輸入脈沖。QUOTE（29引腳）：外部程序存儲器選通信號。QUOTE/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。QUOTE必須接地，這樣才能讀遍外部程序存儲器中的指令。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，QUOTE應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，QUOTE也接收12伏VPP電壓。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。具體引腳接線圖如圖3.3所示：圖3.3STC89C52RC單片機(jī)部分引腳連接圖3.2.2.3特殊功能寄存器在STC89C52RC片內(nèi)存儲器中，共有128個特殊功能寄存器（SFR），但其中只有部分被定義。對于沒有定義部分的讀寫是無法得到確切數(shù)值的。SFR的地址空間如下表3.2所示。STC89C52RC共有三個定時器/計數(shù)器。定時器/計數(shù)器2是額外增加的一個16位定時/計數(shù)器，同時它的控制和狀態(tài)位位于T2CON，T2MOD。分別如表3.3,表3.4，表3.5所示。表3.2STC89C52RC的特殊功能寄存器表3.3特殊功能寄存器T2CON的描述表3.4定時/計數(shù)器2控制寄存器各位功能說明符號功能TF2定時器2溢出標(biāo)志。定時器2溢出時，又由硬件置位，必須由軟件請0.當(dāng)RCLK=1或TCLK=1時，定時器2溢出，不對TF2置位。EXF2定時器2外部標(biāo)志。當(dāng)EXEN2=1，且當(dāng)T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變而出現(xiàn)捕獲或重裝載時，EXF2置位，申請中斷。此時如果允許定時器2中斷，CPU將響應(yīng)中斷，執(zhí)行定時器2中斷服務(wù)程序，EXF2必須由軟件清除。當(dāng)定時器2工作在向上或向下計數(shù)方式時（DCEN=1），EXF2不能激活中斷。RCLK接收時鐘允許。RCLK=1時，用定時器2溢出脈沖作為串口（工作于工作方式1或3時）的接收時鐘，RCLK=0，用定時器1的溢出脈沖作為接收脈沖TCLK發(fā)送時鐘允許。TCLK=1時，用定時器2溢出脈沖作為串口（工作于工作方式1或3時）的發(fā)送時鐘，TCLK=0，用定時器1的溢出脈沖作為發(fā)送脈沖EXEN2定時器2外部允許標(biāo)志。當(dāng)EXEN2=1時，如果定時器2未用于作串行口的波特率發(fā)生器，在T2EX端口出現(xiàn)負(fù)跳變脈沖時，激活定時器2捕獲或者重裝載。EXEN2=0時，T2EX端的外部信號無效。TR2定時器2啟動/停止控制位。TR2=1時，啟動定時器2.C/QUOTE定時器2定時方式或計數(shù)方式控制位。C/QUOTE=0時，選擇定時方式，C/QUOTE=1時，選擇對外部事件技術(shù)方式（下降沿觸發(fā)）。CP/QUOTE捕獲/重裝載選擇。CP/QUOTE=1時，如EXEN2=1，且T2EX端出現(xiàn)負(fù)跳變脈沖時發(fā)生捕獲操作。CP/QUOTE=1時，若定時器2溢出或EXEN2=1條件下，T2EX端出現(xiàn)負(fù)跳變脈沖，都會出現(xiàn)自動重裝載操作。當(dāng)RCLK=1或TCLK=1時，該位無效，在定時器2溢出時強(qiáng)制其自動重裝載。表3.5定時器2工作方式RCLK+TCLKCP/QUOTETR2模式00116位自動重裝01116位捕獲1X1波特率發(fā)生器XX0（關(guān)閉）3.2.3數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)采用HX711A/D芯片。該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其他同類芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，符合張力監(jiān)測裝置對于實(shí)時性、靈敏性的要求。同時也可以適應(yīng)煤礦復(fù)雜的工作環(huán)境。HX711特點(diǎn)有以下特點(diǎn)：(1)兩路可選擇差分輸入；(2)具有可選增益為32,64和128的片內(nèi)低噪聲可編程放大器；(3)外部傳感器和芯片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器由片內(nèi)穩(wěn)壓電路直接提供電源；(4)可自身產(chǎn)生時鐘振蕩；(5)上電自動復(fù)位電路；(6)簡單的數(shù)字控制和串口通信；(7)可選擇10Hz或80Hz的數(shù)據(jù)輸出速率；(8)同步抑制50Hz或60Hz的電源干擾；(9)耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）：典型工作電流：<1.6mA,斷電電流：<1uA；(10)工作電壓范圍：2.6-5.5V；(11)工作溫度：-40-+85℃(12)16管腳的SOP-16封裝。HX711內(nèi)部原理圖如圖3.4所示，HX711管腳如表3.6所示。圖3.4HX711內(nèi)部原理圖表3.6管腳描述3.2.3.1HX711芯片的擴(kuò)展由于HX711芯片內(nèi)的DIO、SCK引腳是沒有上拉電阻的，為了防止與STC89C52RC單片機(jī)連接的時候容易受到干擾，本模塊設(shè)計的22K的上拉電阻。HX711的供電電壓應(yīng)在4.7V以上，5.5V以下，高于5.5V電壓芯片可能損壞，低于4.7V會造成傳感器供電不穩(wěn)定，讀數(shù)誤差很大，甚至無法工作。另外，本模塊預(yù)留了8引腳的STC單片機(jī)STC15F104SOP8位置，焊接時要先拆下兩個101的電阻（一個在單片機(jī)旁邊，一個在單片機(jī)下方），然后焊上單片機(jī)。單片機(jī)的引腳對應(yīng)關(guān)系如下：(1)HX711的12腳（DIN）對應(yīng)STC單片機(jī)的7腳（P3.2）；(2)HX711的11腳（PDCLK）對應(yīng)STC單片機(jī)的1腳（P3.4）；(3)HX711的15腳（RATE）對應(yīng)STC單片機(jī)的8腳（P3.3）；(4)STC單片機(jī)的5腳（P3.0）對應(yīng)模塊的DO/RX端口；(5)STC單片機(jī)的6腳（P3.1）對應(yīng)模塊的CK/TX端口；(6)STC單片機(jī)的3腳（P3.5）懸空；(7)STC單片機(jī)的2腳VCC供電；(8)STC單片機(jī)的4腳接地。3.2.3.2HX711與STC89C52RC的連接在焊接HX711與STC89C52RC時，應(yīng)將HX711中JC9SIP4上的2號和3號引腳分別于STC89C52RC上的P0.1和P0.0引腳相連。即將HX711上的數(shù)字輸入（PD_SCK）和數(shù)字輸出（DOUT）引腳分別于P0.0和P0.1引腳相連接。連接圖如圖3.5所示：圖3.5HX711與單片機(jī)接口圖3.2.3.3供電電源數(shù)字電源（DVDD）應(yīng)使用與MCU芯片相同的數(shù)字供電電源。HX711芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時向A/D轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電壓(VSUP)可與數(shù)字電源（DVDD）相同。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓值（Vavdd）由外部分壓電阻R1、R2和芯片的輸出參考電壓決定。應(yīng)選擇該輸出電壓比穩(wěn)壓電源的輸入電壓低至少100mV。3.3無線收發(fā)模塊nRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。3.3.1nRF24L01的功能描述(1)真正的GFSK單片式收發(fā)芯片；(2)內(nèi)置硬件鏈路層；(3)增強(qiáng)型ShockBurst功能；(4)自動應(yīng)答及自動重發(fā)功能；(5)地址及CRC檢驗(yàn)功能；(6)無線速率：1或2Mbps；(7)SPI接口速率：0-8Mbps；(8)125個可選工作頻道；(9)很短的頻道切換時間，可用于調(diào)頻；(10)與nRF24XX系列完全兼容；(11)I/O可接受5V電平的輸入；(12)低工作電壓：1.9-3.6V。3.3.2nRF24L01引腳及功能描述引腳圖如圖3.6所示：圖3.6引腳封裝圖引腳功能如表3.7所示：表3.7引腳功能如表引腳名稱引腳功能描述1CE數(shù)字輸入RX或TX模式選擇2CSN數(shù)字輸入SPISPI片選信號3SCK數(shù)字輸入SPISPI時鐘4MCSI數(shù)字輸入從SPI數(shù)據(jù)輸入腳5MISO數(shù)字輸出從SPI數(shù)據(jù)輸出腳6IRQ數(shù)字輸出可屏蔽中斷腳7VDD電源電源（+3V）8VSS電源電源（0V）9XC2模擬輸出晶體振蕩器2腳10XC1模擬輸入晶體振蕩器1腳/外部時鐘輸入腳11VDD_PA電源輸出給RF的功率放大器提供+1.8V的電源12ANT1天線天線接口113ANT2天線天線接口214VSS電源接地（0V）15VDD電源電源（+3V）16IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏?7VSS電源接地（0V）18VDD電源電源（+3V）19DVDD電源輸出去耦電路電源正極端20VSS電源接地（0V）3.3.3無線收發(fā)模塊與STC89C52RC單片機(jī)的連接nRF24L01的IRQ、MOSI、CSN引腳分別連接單片機(jī)的P1.5、P1.3和P1.1引腳，MISO、SCK和CE引腳分別連接單片機(jī)的P1.4、P1.2和P1.0引腳。引腳接線圖如圖3.7所示：圖3.7nRF24L01與單片機(jī)引腳接線圖至此，拉力檢測板的硬件設(shè)計已完成?？傮w電路圖和PCB圖如圖3.8所示。圖3.8拉力檢測版電路圖圖3.9拉力檢測版PCB圖3.4數(shù)據(jù)處理與顯示模塊該模塊所用主要器件與數(shù)據(jù)采集模塊主要器件相同，都是STC89C52RC單片機(jī)和nRF24L01無線收發(fā)模塊。區(qū)別在于增加了三個按鍵用于報警值的設(shè)定及復(fù)位，一個液晶LCD1602顯示屏，一個為單片機(jī)提供時鐘的晶振和一個用于報警的蜂鳴器。3.4.1LCD1602液晶顯示屏與單片機(jī)的連接LCD液晶顯示屏是十分常見的一種電子元器件。其顯示容量為16×2個字符，工作電壓為4.5V～5.5V,工作電流為2.0mA（5.0V）。其接口說明如表3.7所示。表3.8LCD1602接口信號說明表LCD1602與單片機(jī)的引腳連接如圖3.10所示：圖3.10LCD與單片機(jī)引腳對應(yīng)圖3.4.2按鍵與單片機(jī)的連接按鍵共有三個。S1是顯示屏上的復(fù)位按鍵。S2是顯示屏上報警設(shè)定值增加按鍵，每按一次設(shè)定值增加1，上限為20，即傳感器的采集上限。S3是顯示屏上報警設(shè)定值減少按鍵，每按一次設(shè)定值減少1，下限為0。S1按鍵的復(fù)位電路如圖3.11所示：圖3.11S1按鍵電路圖S2、S3按鍵分別于單片機(jī)的P3.0和P3.1連接，具體電路圖如圖3.12所示：圖3.12設(shè)定值增加、減少按鍵與單片機(jī)引腳接線圖3.4.3蜂鳴器與單片機(jī)的連接單片機(jī)IO口的驅(qū)動能力不足以使蜂鳴器發(fā)聲，所以在電路中要加入一個三極管來放大驅(qū)動電流，從而使蜂鳴器發(fā)出聲音。三極管的基極與單片機(jī)的P2.0引腳相連接。具體電路圖如圖3.13所示：圖3.13蜂鳴器與單片機(jī)引腳連接圖數(shù)據(jù)顯示和報警模塊基本就由以幾部分組成，數(shù)據(jù)顯示和報警模塊的總體電路圖和PCB圖如圖3.14所示：圖3.14數(shù)據(jù)顯示和報警模塊PCB圖在此特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，在PCB板的設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮元器件在工作時相互之間可能產(chǎn)生的影響，對PCB板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布局。數(shù)據(jù)顯示和報警模塊電路圖如圖3.15所示。圖3.15數(shù)據(jù)顯示和報警模塊電路圖3.5本章小結(jié)本章主要介紹了設(shè)計中使用到的主要器件和它們的電路連接方式。對一些關(guān)鍵點(diǎn)作了重點(diǎn)說明。

4礦井提升機(jī)張力動態(tài)監(jiān)測裝置的軟件設(shè)計4.1HX711A/D轉(zhuǎn)換芯片的程序設(shè)計4.1.1HX711芯片相關(guān)功能的選用和時鐘的設(shè)置在該裝置中，選用了HX711芯片的通道A，可編程增益選擇128。因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘栞^小，選擇通道A的大增益能夠充分利用A/D轉(zhuǎn)換器的輸入動態(tài)范圍。在時鐘方面，設(shè)計了一個12MHz的晶振電路。串口通訊線由引腳PD_SCK和DOUT組成，用來輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。當(dāng)輸出管腳DOUT為高電平時，表明A/D轉(zhuǎn)換器還沒有準(zhǔn)備好輸出數(shù)據(jù)，此時串口時鐘輸入信號PD_SCK為低電平。當(dāng)DOUT從高電平變?yōu)榈碗娖胶螅琍D_SCK應(yīng)輸入25到27個不等的時鐘脈沖。因?yàn)镠X711芯片輸出數(shù)據(jù)是24位的，每一個時鐘脈沖讀出一位數(shù)據(jù)。從最高位到最低為一次讀取，共需要24個脈沖。當(dāng)輸入脈沖少于24個時，會由于低幾位數(shù)據(jù)的缺失造成串口通訊錯誤。讀取完成后，還需要1到3個脈沖來選擇下一次A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益。具體選擇方式如表4.1所示：表4.1輸入通道和增益選擇在輸入通道和增益選擇完成后，為使A/D轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，還需4個數(shù)據(jù)輸出周期。此時，DOUT才能從高電平變成低電平輸出有效數(shù)據(jù)。其工作時序圖和脈沖時間表分別如圖4.1，表4.2所示：圖4.1數(shù)據(jù)輸入、輸出通道和增益選擇時序圖

表4.2脈沖時間表根據(jù)脈沖數(shù)和每個脈沖的耗時，主程序中進(jìn)行延時等操作。4.1.2HX711內(nèi)部程序的編寫4.1.2.1驅(qū)動程序的編寫先定義端口，然后將PD_SCK置低，使能HX711芯片。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后開始讀取。每讀取一位，將PD_SCK置高，發(fā)送脈沖。當(dāng)下降沿來時，變量左移一位，右側(cè)補(bǔ)零。然后PD_SCK置低讀取下一位，以此類推。當(dāng)?shù)?5個脈沖下降沿來時轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 4.1.2.2張力測量程序的編寫先定義變量。因?yàn)锳D采樣值和最終得到的張力值并不相同，它們之間需經(jīng)過轉(zhuǎn)換，所以要定義不同的變量。轉(zhuǎn)換系數(shù)由選用的傳感器具體特性而定。計算后后得到張力值。因?yàn)樵搨鞲衅鞯淖畲罅砍虨?0kg，所以當(dāng)超過量程后清零。HX711內(nèi)部程序流程圖如圖4.2所示：開始使能HX711根據(jù)傳感器特點(diǎn)得到張力讀取開始使能HX711根據(jù)傳感器特點(diǎn)得到張力讀取HX711S數(shù)據(jù)輸出重量張力大于20KG輸出為零結(jié)束YN4.2nRF24L01無線收發(fā)芯片的程序設(shè)計4.2.1nRF24L01芯片的工作模式其工作模式如表4.3所示：表4.3nRF24L01主要工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111-發(fā)送模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)送模式101～0停留在發(fā)送模式，到數(shù)據(jù)發(fā)完待機(jī)模式I101TXFIFO為空待機(jī)模式‖1-0無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦娔Ｊ?nRF24L01在不同模式下的引腳功能，數(shù)據(jù)包處理方式有：ShockBurst和增強(qiáng)型ShockBurst模式，如表4.4所示。表4.4數(shù)據(jù)包處理方式表引腳名稱方向發(fā)送模式接收模式待機(jī)模式掉電模式CE輸入高電平>10us高電平低電平-CSN輸入SPI片選使能，低電平使能SCK輸入SPI時鐘MOSI輸入SPI串行輸入MISO三態(tài)輸出SPI串行輸出IRQ輸出中斷，低電平使能4.2.2寄存器配置nRF24L01中的所有寄存器都是通過SPI口進(jìn)行配置的。4.2.2.1SPI指令設(shè)置CSN為低后，SPI接口等待執(zhí)行指令。每一條指令的執(zhí)行都必須通過一次CSN由高到低的變化。4.2.2.2SPI指令格式SPI指令格式如表4.5所示。表4.5SPI指令格式指令名稱指令格式操作R_REGISTER000AAAAA讀配置寄存器。AAAAA指出讀操作的寄存器地址。W_REGISTER001AAAAA寫配置寄存器。AAAAA指出寫操作的寄存器地址。只有在掉電和待機(jī)模式下可操作。R_RX_PAYLOAD01100001讀RX有效數(shù)據(jù)：1-32字節(jié)。讀操作全部從字節(jié)0開始。當(dāng)讀RX有效數(shù)據(jù)完成后，F(xiàn)IFO寄存器中有效數(shù)據(jù)被清除。應(yīng)用于接收模式下。W_RX_PAYLOAD10100000寫TX有效數(shù)據(jù)：1-32字節(jié)。寫操作從字節(jié)0開始。應(yīng)用于發(fā)射模式下。FLUSH_TX11100001清除TXFIFO寄存器。應(yīng)用于發(fā)射模式下。FLUSH_RX11100010清除RXFIFO寄存器，應(yīng)用于接收模式下。在傳輸應(yīng)答信號過程中不應(yīng)執(zhí)行此操作。也就是說，若傳輸應(yīng)答信號過程中執(zhí)行此指令的話將使應(yīng)答信號不能被完整的傳輸。REUSE_TX_PL11100011重新使用上一包有用數(shù)據(jù)。當(dāng)CE為高過程中，數(shù)據(jù)包被不斷的重新發(fā)射。在發(fā)射數(shù)據(jù)包過程中必須禁止數(shù)據(jù)包重利用功能。NOP11111111空操作?？梢杂脕碜x狀態(tài)寄存器。4.2.3軟件編程4.2.3.1分配地址在單片機(jī)中定義0x34,0x43,0x10,0x10,0x01這五個發(fā)送、接收地址。4.2.3.2上電設(shè)置CS低、CE低，PWR_UP高，延時3ms后，nRF24L01完成上電，進(jìn)入待機(jī)模式。4.2.3.3配置nRF24L01設(shè)置CS高、CE低，進(jìn)入配置模式。延時5us以上，單片機(jī)將配置數(shù)據(jù)通過IO口寫入nRF24L01。設(shè)置CS為低，完成配置。4.2.3.4單片機(jī)通過nRF24L01發(fā)送數(shù)據(jù)先配置nRF24L01為ShockBurstTX模式，設(shè)置CE為高，使2401進(jìn)入TX模式。延時5us以上，單片機(jī)將待發(fā)送的數(shù)據(jù)通過IO口寫入2401的FIFO緩沖區(qū)中。設(shè)置CE為低，開始ShockBurst模式發(fā)送。4.2.3.5單片機(jī)通過nRF24L01接收數(shù)據(jù)配置nRF24L01為ShockBurstRX模式，設(shè)置CE為高，202us后2401進(jìn)入RX模式。當(dāng)DR1引腳進(jìn)入高電平時，表明nRF24L01的FIFO緩沖區(qū)已接收到有效數(shù)據(jù) ，單片機(jī)可以通過查詢或中斷的方式進(jìn)入讀數(shù)據(jù)子程序，將nRF24L01中的數(shù)據(jù)讀出。數(shù)據(jù)讀完后，DR1變?yōu)榈碗娖?。整體流程圖如圖4.3所示：開始開始上電初始化配置nRF24L01為ShockBurst模式，發(fā)送數(shù)據(jù)nRF24L01上電配置nRF24L01為接收模式，接收數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)收到標(biāo)志標(biāo)志DR1=1?讀取數(shù)據(jù)并顯示YN圖4.3數(shù)據(jù)無線收發(fā)流程圖4.3本章小結(jié)本章對本裝置中涉及到的主要器件的程序進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，即HX711A/D轉(zhuǎn)換芯片和nRF24L01無線收發(fā)芯片的軟件設(shè)計，省略了設(shè)計中涉及到的按鍵、蜂鳴器發(fā)聲、LCD1602液晶顯示等一些常見的軟件設(shè)計。5單片機(jī)與PC的串口連接5.1通訊協(xié)議通訊協(xié)議可分為同步通訊協(xié)議和異步通訊協(xié)議兩類。5.1.1異步通訊異步通訊在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送字符間的時間間隔是可以任意的。但是接受端必須時刻做好接收的準(zhǔn)備。因?yàn)楫?dāng)某個時刻發(fā)送端開始發(fā)送字符，而接收端未做好接收準(zhǔn)備，那么則無法接收到數(shù)據(jù)。在字符的前后還要加上開始位和結(jié)束位，以便接收端準(zhǔn)確的接收數(shù)據(jù)。處理完數(shù)據(jù)之后還有一個回調(diào)的機(jī)制用于通知發(fā)送端數(shù)據(jù)已接收。異步通信在有限信道中傳輸效率高，缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、信道利用率較低。5.1.2同步通訊同步通訊方式把字符合在一起，組成一個信息組。在這種情況下，字符可以一次傳輸。但是區(qū)別于異步通訊，同步通訊不允許有間隙。因此，每組信息在傳輸?shù)倪^程中都要加上同步字符。沒有信息傳輸時要填上空字符。5.2通訊方式單片機(jī)的通訊方式有串行和并行兩種。并行通訊雖然傳輸速度快但不適合遠(yuǎn)距離傳輸，因此選擇串行通訊方式。串行通訊有三種數(shù)據(jù)傳輸方式：(1)單工方式，即數(shù)據(jù)是單向傳輸?shù)?，如圖5.1所示。B端接收器A端接收器 B端接收器A端接收器 圖5.1單工方式(2)半雙工方式。半雙工方式允許數(shù)據(jù)的雙向傳輸，但在同一時間只能進(jìn)行一個方向的傳輸，如圖5.2所示。B端接收器A端接收器B端接收器A端接收器B端發(fā)送器A端發(fā)送器B端發(fā)送器A端發(fā)送器圖5.2半雙工方式(3)全雙工方式。數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，而且可以同時進(jìn)行。如圖5.3所示。B端接收器A端接收器B端接收器A端接收器B端發(fā)送器A端發(fā)送器B端發(fā)送器A端發(fā)送器圖5.3全雙工方式5.3串口介紹5.3.1PC機(jī)上的串口電腦上的串口是指臺式電腦主機(jī)后面的九針接口，即RS-232接口，個人計算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常RS-232接口以9個引腳(DB-9)或是25個引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機(jī)上會有兩組RS-232接口，分別稱為COM1和COM2。其結(jié)構(gòu)如圖5.4所示：圖5.4電腦串口串口的電器特性：(1)RS232串口的最遠(yuǎn)通信距離為15米：(2)RS232可以做到雙向傳輸，全雙工通信，最高傳輸速率為20kbps；(3)電腦上的RS232采用的是負(fù)邏輯電平：-15～-3表示邏輯1；+15～+3表示邏輯0；電壓值通常在7V左右。九針串口的功能如表5.1所示。表5.1九針串口功能圖9芯信號方向來自縮寫描述1調(diào)制解調(diào)器CD載波檢測2調(diào)制解調(diào)器RXD接收數(shù)據(jù)3PCTXD發(fā)送數(shù)據(jù)4PCDTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5GND信號地6調(diào)制解調(diào)器DSR通訊設(shè)備準(zhǔn)備好7PCRTS請求發(fā)送8調(diào)制解調(diào)器CTS允許發(fā)送9調(diào)制解調(diào)器RI響鈴指示器5.3.2單片機(jī)上的串口單片機(jī)上串口輸出電路采用的邏輯電平是TTL電平。一般由TTL器件產(chǎn)生，大小在5V左右。5.3.3通信協(xié)議的使用通信協(xié)議對單片機(jī)和電腦之間的通信作出約定：包括傳輸電平、傳輸方式以及如何傳輸數(shù)據(jù)等。約定如下： 0xA1：單片機(jī)讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機(jī)；

0xA2：單片機(jī)從PC機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；

0xA3：單片機(jī)操作成功信息。

在系統(tǒng)工作過程中，單片機(jī)接收到PC機(jī)數(shù)據(jù)信息后，便查找協(xié)議，完成相應(yīng)的操作。當(dāng)單片機(jī)接收到0xA1時，讀取P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC機(jī)；當(dāng)單片機(jī)接收到0xA2時，單片機(jī)等待從PC機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；當(dāng)PC機(jī)接收到0xA3時，就表明單片機(jī)操作已經(jīng)成功。5.4硬件連接如果要實(shí)現(xiàn)兩臺電腦之間的連接，可以直接將兩臺電腦的串口相連。但如果要將電腦和單片機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)相互通訊則不能將串口相連。但電腦上RS232串口和單片機(jī)串口的輸出電平不匹配，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，而MAX232就是這樣一款電平轉(zhuǎn)換芯片。在連接時，只需要將COM口的第5腳接地，第2腳RS232-RX接MAX232的T1out腳，第3腳RS232-TX接MAX232的R1in腳。然后T1out和R1in兩管腳分別于單片機(jī)的P3.0和P3.1連接就可以了。電路如圖5.5所示圖5.5單片機(jī)與PC機(jī)的串口連接電路圖5.5本章小結(jié)由前面設(shè)計得到的裝置完成了對張力的采集、無線收發(fā)以及顯示和報警，但這并不是全部。我們更加期望可以將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)中以便于進(jìn)一步的分析研究。因?yàn)榧幢闶鞘盏綀缶盘柡罅⒓床扇∠鄳?yīng)的措施，也還是有可能錯過最佳時機(jī)導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，通過對張力數(shù)據(jù)的研究來掌握提升機(jī)鋼絲繩張力變化的規(guī)律，由規(guī)律對可能出現(xiàn)的張力異常情況作出預(yù)測，作出相應(yīng)的應(yīng)對措施。這樣，才能從根本上減少事故的發(fā)生，做到防患于未然。所以，本章主要對通訊協(xié)議和通訊方式進(jìn)行了介紹，并實(shí)現(xiàn)了TTL與RS232串口電平的轉(zhuǎn)換，最后實(shí)現(xiàn)了硬件的連接。

總結(jié)本文根據(jù)礦井提升機(jī)對于張力檢測的要求，設(shè)計了一個張力檢測裝置。該裝置包括張力檢測部分、無線收發(fā)部分、數(shù)據(jù)顯示與報