基于c語(yǔ)言的測(cè)井平臺(tái)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

基于c語(yǔ)言的測(cè)井平臺(tái)檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

在測(cè)量油平臺(tái)時(shí)，通常需要使用大量的測(cè)試儀器和儀表。測(cè)試數(shù)據(jù)需要操作人員在環(huán)境惡劣的地方進(jìn)行手動(dòng)記錄和操作。這種操作給操作人員的工作帶來(lái)了極大的不便，工作效率低且容易丟失。因此，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單易用的測(cè)量?jī)x器對(duì)中船沉陷的員工非常重要?；诖?，作者和中船沉陷集團(tuán)第79研究所的研究人員一起開(kāi)發(fā)和實(shí)施了基于pc104總線結(jié)構(gòu)的自動(dòng)測(cè)量平臺(tái)，以滿足實(shí)際工程的需要。1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于石油行業(yè)的工作環(huán)境十分惡劣,開(kāi)發(fā)的測(cè)試儀必須穩(wěn)定、可靠、可適應(yīng)極大的溫度變化,而且還要成本低、功耗小、輕巧易攜帶,在硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選用中盡量要采用工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品來(lái)構(gòu)建系統(tǒng).硬件結(jié)構(gòu)組成如圖1所示.1.1xt/at總線PC104是嵌入式PC的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn),它秉承了IBMPC開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),與IBMPC完全兼容,其特點(diǎn)如下:1)結(jié)構(gòu)小巧緊湊;2)全部使用CMOS器件,使整機(jī)功耗更低;3)總線易于使用原PC機(jī)的XT/AT總線進(jìn)行擴(kuò)充;4)CPU板的并行口和串行口得到強(qiáng)化.并行口可以定義為標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)打印口或其他I/O口;串行口可以作為標(biāo)準(zhǔn)PC的COM口或擴(kuò)展為控制臺(tái)串行口,也可用于鍵盤(pán)輸入和顯示終端輸出的串行輸入/輸出口;5)提供與CPU板迭接的MDA、CGA、EGA、VGA等顯示控制,便于實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備的連接.由于PC104具備嵌入式控制的特殊要求,并且采用CMOS技術(shù)、超大規(guī)模集成技術(shù)和表面封裝(SMT)技術(shù)使其體積更小、功耗更低,兼有可靠性高、壽命長(zhǎng)、編程調(diào)試方便等優(yōu)勢(shì),所以PC104廣泛應(yīng)用于智能儀器的開(kāi)發(fā).筆者選用的是486DX/100機(jī)型,配有16M板載RAM,32M電子盤(pán).1.2接觸位置和透光率其利用排列的透明電極與人體之間的靜電結(jié)合所產(chǎn)生的電容變化,從所產(chǎn)生的誘導(dǎo)電流來(lái)檢測(cè)坐標(biāo).感應(yīng)原理:電壓作用在屏幕感應(yīng)區(qū)的四個(gè)角落并形成固定電場(chǎng),當(dāng)手指觸摸時(shí),可使電場(chǎng)引發(fā)電流,借助控制器測(cè)定,依電流距四個(gè)角落比例的不同,即可計(jì)算出接觸位置.因只在單片玻璃上作電極和傳導(dǎo)處理,所以透光率極高.其主要特點(diǎn)是防火、防污、耐刮性好、防靜電、防塵、反應(yīng)速度快,常應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備.選用的是美國(guó)3MTouchSystem.1.3單一端口操作主要作用是接收外部采集數(shù)據(jù)和系統(tǒng)內(nèi)部指令向外發(fā)送,總線帶寬為8bit,端口的操作采用的是I/O方式,采集周期為15Hz,數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為100字節(jié).1.4溫度和電流轉(zhuǎn)換電路主要作用是把傳感器上電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成軟件需要的數(shù)字信號(hào),實(shí)現(xiàn)溫度和電流的采集.采用12位2通道A/D轉(zhuǎn)換模塊,分辨率為12位精度,測(cè)量范圍(0～10)V.1.5基于usb的數(shù)據(jù)控制主要作用是實(shí)現(xiàn)儀器與PC的通訊接口,以實(shí)現(xiàn)PC對(duì)儀器的控制,如數(shù)據(jù)文件操作,儀器狀態(tài)調(diào)整及參數(shù)設(shè)定,程序升級(jí)等,支持USB1.1以及USB2.0.2irq11用量大可加強(qiáng)pc104在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)指令發(fā)送時(shí)序,以及A/D轉(zhuǎn)換讀數(shù)中斷請(qǐng)求時(shí),不僅要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集同步,避免沖突,還要盡量少用PC104可用的中斷請(qǐng)求.經(jīng)過(guò)在PC104上多次實(shí)驗(yàn)以及在時(shí)序電路上多次調(diào)整,選用了IRQ10作為時(shí)序同步(15次/s產(chǎn)生幀脈沖);IRQ11作為數(shù)據(jù)采集發(fā)送(每幀100次脈沖);IRQ5作為下傳指令(每幀最多3組,32bit/組);IRQ14作為A/D采樣時(shí)序脈沖(每幀1次).具體時(shí)序如圖2.3軟件功能3.1軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)存盤(pán)過(guò)程1)提供統(tǒng)一的友好的對(duì)象化操作界面進(jìn)行顯示及控制,實(shí)現(xiàn)時(shí)間日期顯示.2)提供各種測(cè)量參數(shù)測(cè)試功能,便于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量狀況控制及調(diào)試.3)試驗(yàn)數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)處理并能按指定時(shí)間(可在程序中修改)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤(pán).4)提供USB接口與上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)文件及指令交換.5)提供軟鍵盤(pán)功能,不須外接鍵盤(pán)就能進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入及指令修改.6)提供觸摸屏或顯示器加鼠標(biāo)兩種操作方式.7)系統(tǒng)提供文件管理功能,可對(duì)存盤(pán)文件進(jìn)行上傳、刪除、查找等.3.3操作系統(tǒng)特點(diǎn)本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要是用C語(yǔ)言和部分C++語(yǔ)言,SourceInsight3.1和VC++6.0作為C語(yǔ)言編輯工具、TurboC++3.1作為C語(yǔ)言編譯器.操作系統(tǒng)采用DOS或Windows98.C語(yǔ)言的特點(diǎn)是:1)語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊,使用方便、靈活;2)運(yùn)算符和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富;3)具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句,容易實(shí)現(xiàn)模塊化;4)語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格,程序設(shè)計(jì)自由度大.5)允許直接訪問(wèn)物理地址,能進(jìn)行位操作以及中斷操作;6)生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高,程序效率高.7)程序可移植性好.另外選用C語(yǔ)言也是嵌入式開(kāi)發(fā)的需要,方便今后移植到Linux系統(tǒng)以及WinCE系統(tǒng)上,同時(shí)使用C語(yǔ)言的BGI方式也為嵌入式圖形化編程提供了良好的接口.3.4軟件代碼的實(shí)現(xiàn)和分析本系統(tǒng)軟件編程的重點(diǎn)是各個(gè)中斷的響應(yīng)與觸摸屏(或鼠標(biāo))的程序編制.3.4.1關(guān)于中斷服務(wù)的編程3.4.2已使用的已斷點(diǎn)地址難以中斷要使觸摸屏(或鼠標(biāo))能夠正常使用,必須能在主程序運(yùn)行時(shí)讀到觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序TPANEL.EXE(或鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)MOUSE.COM),無(wú)論以上哪個(gè)驅(qū)動(dòng)程序裝入內(nèi)存,其起始地址都置于與中斷向量0X33相對(duì)應(yīng)的地址,因此所有操作程序編制都是通過(guò)對(duì)0X33號(hào)中斷進(jìn)行的.4方便了其他設(shè)備本測(cè)試儀的研發(fā)實(shí)現(xiàn),克服了