目前我国开展煤炭出产机械化开展迅速。综采设备的使用，是进步功率、改进安全情况的办法。
影响开机率的一个首要因素是支架对作业面的顶板操控的好坏，因而，对综采作业面进行矿压监测与操控是很有必要的。要做到这一点，首要需要对井下作业面的液压支架的实践作业情况进行监测，通过对检测数据处理、剖析，鉴定其作用，并采纳相应办法，以进步开机率、进步产值。本文以监测综采液压支架的压力为研讨内容，开发了一套根据单片机的压力丈量操控体系。
2 压力丈量操控体系功用规划
压力丈量操控体系用于监测支架压力， 每台丈量操控体系配有四只传感器， 可别离通过高压油管衔接支架的立柱、平衡千斤顶， 前探梁千斤顶的油压腔。压力丈量操控体系接纳到通讯丈量操控体系传来的数据收集指令后， 收集四通道的压力， 传给通讯丈量操控体系， 再由通讯丈量操控体系传至地上。压力丈量操控体系设有按键， 当按下时， 可在LCD液晶显现窗口循环显现四通道的压力值。
3 压力丈量操控体系的结构件规划
图1 压力丈量操控体系框图
压力丈量操控体系的结构如图1所示， 它以80C51单片机为中心， 包含传感器、光耦、多路数据开关、LCD液晶显现器、SRAM， EPROM、主动复位电路、RS-485接口电路及高效电源电路等。下面别离介绍一下它们各自的规划特色。
3.1 传感器
传感器选用前面规划的活塞传压大量程谐振弦式液压传感器，传感器输出起伏为5伏的矩形波。
3.2 信号输入电路
（1） 多路数据开关（多路数据挑选器）74HC151
74HC 151是8选1数据挑选器，它有8个数据输入端D0–D7， 1个选通端S， 3个数据挑选端A， B， C和2个输出端Y， W。当3个数据挑选端A， B， C从000到111之间变化时，可挑选不同的通道。
（2） 信号输入电路： 以D0通道为例，其电路如图2所示。
图2 信号输入电路
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输出操控码，挑选D0–D3输入中的一路，用单片机的T0测信号频率。
3.3 80C51外扩8KB EPROM和8KB SRAM
在压力丈量操控体系中，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。挑选了较低的6MHz作为80C51单片机的作业频率，能满意数据收集要求，一起还能够下降单片机的功耗，扩展体系衔接图如图3所示。
图3 压力丈量操控体系80C51扩展体系
3.4 LCM点阵式液晶显现模块接口规划
LCM点阵式液晶显现模块能显现的字符多，而且能显现汉字，因而在智能化丈量操控外表中得到了广泛的使用。本体系选用的是EPSON公司出产的EA-D20040AR点阵式液晶显现模块，它由TN型液晶显现器、CMOS驱动器和CMOS操控器组成，模块内集成有字符发生器和数据存贮器，选用单±5V电源供电，内部有能显现96个ASCII字符和92个特别字符的字库。EA-D20040AR与单片机80C51的接口电路如图4所示：
图4 EA-D20040AR与80C51的接口电路
3.5电源电路
本体系的通讯丈量操控体系及一切的压力丈量操控体系共用同一本安电源，应尽量地下降线路损耗， 进步电源作业功率。为此， 压力丈量操控体系除操控传感器的电源供电外， 还选用了美国MAXIM公司的高效、+5V输出可调下降压稳压器MAX639， 可将+5.5~+11.5V之间的电池电压转化为+5V出， 并在整个电压范围内供应100mA输出电流， 静态电流仅为10μA， 功率高于90%。
MAX639所需外围器材较少， 即一个小的廉价电感、一个输入旁路电容、一个滤波电容和一个肖基特二极管， 不需要任何补偿元件。它实质上是一个降压DC-DC转化器， 当开关合上时， 加到电感上的电压等于V+减VOUT， 通过电感的电流斜坡上升， 从而在电感的电场中储能， 该电流还流入输出滤波电容和负载; 当开关断开时， 此电流以相同的方法流过电感， 但因开关此刻已断开，它必定要流过二极管。当开关断开时， 电感仅供应负载电流， 而且这个电流跟着电感磁场贮存的能量转移到输出滤波电容和负载中而削减为零。
3.6 RS-485接口电路
本体系中，通讯丈量操控体系与各压力丈量操控体系属主从式通讯网络，为合适此远距离、多点、搅扰大的通讯环境，选用RS-485接口电路。本体系中选用的MAX483接口电路，是由MAXIM出产的专用于RS-485通讯的小功率收发器，含有一个驱动器和一个接纳器，其特色是具有减小转化速率的驱动器，能够使EMI（电磁搅扰）减到最少，并削减因电缆终端不适当而发生的影响，能够以高达250kb/s的速率无差错地传送数据
3.7 主动复位电路
因为压力丈量操控体系在井下接连运转，为了避免因为意外搅扰引起“死机”，特在压力丈量操控体系引进主动复位电路，即看门狗电路。看门狗电路品种许多，为了削减元件个数，本体系选用MAX706。
MAX706确保在加电期间复位，并避免掉电或降压情况下微处理器代码履行犯错。在加电时一旦 VCC到达1V，即可确保 输出低电平，当Vcc上升超越复位门限电压时，需通过大约200ms，一个内部定时器才答应 变为当电平。只需VCC下降到复位门限电压以下， 就变为低电平。
MAX706看门狗电路还监控微处理器的作业，如果在1.6S内微处理器不触发看门狗输入（WDI）且WDI并非处于三态，WDO将变为低电平。
4 压力丈量操控体系软件规划
压力丈量操控体系的程序由主程序和几个子程序组成。子程序首要包含测频率子程序、核算压力子程序、显现数据子程序、串行通讯子程序等。
4.1 测频率子程序
单片机多倍周期同步法丈量的两种景象，本体系选用第二种方法，即固定TM的多倍周期丈量法。
4.2 核算压力子程序
当单片机测完一个信号频率后，取出对应的压力盒常数A， B， f0，由公式
核算出压力P（为兆帕）或换算成其他单位的压力值。
4.3 显现数据子程序
单片机把前面核算出的压力值输出到LCM液晶显现模块显现。LCM液晶显现模块EA-D20040AR的初始化程序如下：
START： MOV DPTR， #2000H;置指令寄存器地址
MOV A， #38H; 置功用，数据以8位操作，2行显现，5X7点阵
MOVX @DPTR， A
MOV A， #06H; 置输入形式，设置AC为增量方法，显现屏不移动
MOVX @DPTR， A
MOV A， #OEH： 置显现开/关操控，显现开，显现光标，闪烁关
MOVX @DPTR， A
MOV A， #01H; 总清，铲除屏幕，置AC地址为零
MOVX @DPTR， A
RET
4.4 压力丈量操控体系串行通讯子程序
本体系中，各压力丈量操控体系与通讯丈量操控体系之间归于多机通讯。通讯丈量操控体系为主机，各压力丈量操控体系为从机。压力机发送数据，通讯丈量操控体系接纳数据。
压力丈量操控体系（从机）中止方法通讯程序程序规划思维是：在主程序中设置好与串行通讯接纳和中止有关的初始化作业后，等候中止，在收到一帧地址信息后发动中止进入通讯服务程序，在今后的接纳或发送通讯中就选用查询方法，直到本次通讯完毕，由中止回来到主程序。其间若从机未作好发送预备及呈现不合法指令等也从中止回来，在主程序中作好预备。主机应重新和从机联络，使从机再次进入串行口中止。
本文作者立异点：
本文规划的压力丈量操控体系以80C51单片机为中心，包含传感器、光耦6N139、数据开关74HC151、点阵式液晶显现模块EA-D20040AR， RS-485接口电路及高效电源电路等。测控体系接纳到通讯分机传来的数据收集指令后，收集四通道的压力，传给通讯分机，再由通讯分机传到地上， 完成了快速监测处理和及时反应信息。
