| 标题 | STC12C5A60S2芯片在通风机监测中的应用 |
| 范文 | 摘 要：本文介绍了一种以STC12C5A60S2单片机为核心的通风机监测设计方案。该芯片不仅具有高速、低功耗、超低价、强抗干扰、高可靠等优点，而且内置8通道高速10位A/D转换器。从而取代以往以AT89S52和AD7895芯片为核心的设计方案。使得成本更低，电路更为简单。 关健词：通风机；单片机；STC12C5A60S2；A/D转换；串行通信 中图分类号：TN911 文献标识码：A 矿井属于地下工作环境，矿井通风机是保证矿井安全生产的重要设备之一。矿井通风机可以增大井下的空气流动速度，降低有毒有害气体的浓度，提供充足的新鲜空气，改善工人的工作环境，保证工人的人生安全，由此可见，保证通风机高效、安全、经济、持续运行，显得尤为重要。 本文坚持高性价比的原则，紧跟电子科技发展的步伐，介绍一种以STC12C5A60S2单片机为核心的通风机监测方案，并取代以往采用的AT89S52和AD7895芯片为核心的设计方案。使得成本更低，电路更为简单。 1.系统及硬件设计 1.1 系统结构 本系统中，选择了3个传感器和3个变送器，温度传感器用来监测风机的轴温度，其他的传感器或变送器分别用来监测风机振动、瓦斯浓度、电流、电压以及功率等参数。将6个模拟信号通过相应的信号调理电路转变成符合采集口采集的电压信号，STC12C5A60S2单片机本身已集成8通道高速10位AD转换接口，对送来的模拟信号进行采集并处理，然后通过RS-485模块传送给上位机，通过上位机的虚拟软件对数据进行分析处理，并显示运行状态，如果某个量超出相关的设定值，系统会及时报警，提示工作人员做相应的操作处理。系统示意图如图1所示。 1.2 STC12C5A60S2单片机及AD转换原理 STC12C5A60S2单片机是增强型51单片机，指令完全兼容传统的8051单片机，但其速度却比传统的8051芯片快6～12倍，而且片内集成60K字节的Flash程序存储器和1280字节的SRAM，所以不用外扩外部程序存储器，不用担心会出现程序存储空间不足的问题，从某种意义上来说，这个优点使得设计电路更加简化。 STC12C5A60S2单片机的P1口（P1.0-P1.7）集成了8通道10位高速ADC，速度可达到250kHz（25万次/秒）。以前的方案是采用AT89S52单片机为主控芯片，而AT89S52单片机片内没有ADC转换器，所以就外扩了AD7895芯片来采集相应的信号，然后再传给AT89S52主控芯片，这样不仅使得电路和程序更加复杂，而且成本也偏高，所以本文采用STC12C5A60S2单片机为主控芯片，完全取代了AT89S52和AD7895芯片，电路更加简化，成本更低，一片STC12C5A60S2单片机仅需几元钱的成本。 在STC12C5A60S2单片机芯片内部，通过CHS2/CHS1/CHS0模拟开关，将ADC0～ADC7的模拟量送入比较器，然后通过逐次比较寄存器输出转换的结果。AD转换结束后，最终的结果会保存在ADC转换结果寄存器的ADC_RES和ADC_RESL中，同时，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的AD转换结束标志位ADC_FLAG，以供程序查询或者发出中断申请。 在本方案中，只用到了6个ADC通道，其余的两个通道可以作为扩展或者备用，也可以释放出来作为普通I/O口使用，这样也不占用多余的I/O口。 1.3 数据通信 数据传输常用的有RS-232和RS-485通信方式，RS-232采取不平衡传输方式，传输速率比较低，最大速率只有200kbps，且传输距离有限，一般不超过20m，而RS485则采用平衡传输，即差分传输方式，最大速率可达10Mbps，传输距离可以达到上千米，考虑到现场环境的复杂性，本系统采用RS-485的通信方式，并选用性能比较优越的MAX485通信芯片，实现STC12C5A60S2单片机与PC机的数据通信，单片机侧采用RS-485接口，PC机側采用串行通信卡。设计的电路示意图如图2所示。 2.软件设计 该采集系统由于采用了内置ADC模块的STC12C5A60S2单片机，程序设计也变得更加简洁，不需要通过主控芯片的某些IO口来启动外扩的ADC采集芯片，只需要操作相关的寄存器即可。STC12C5A60S2单片机上电后，会进行系统的初始化，然后等待上位机的启动采集指令，当接收到启动采集指令后，采集系统便按照预定的ADC通道顺序，对每个通道进行轮流采集，最后将6个通道的数据一起上传给上位机，只要上位机没有给该采集系统发出停止采集的命令，该采集系统将一直按照设定的程序进行采集数据。当上位机发出停止采集的命令，就可以停止采集。 结论 对本文的方案进行了测试，并与原来的以AT89S52和AD7895芯片的采集方案进行了对比，发现本方案能够对通风机的相关参数进行有效监控，完全可以替代原来的以AT89S52和AD7895芯片的采集方案，而且电路更加简单，成本更低，抗干扰能力更强，具有一定实用价值与参考价值。 参考文献 [1]刘晓明.矿井通风机监测系统[J].矿山机械，2006（12）：29-31. [2]丁艳. AD7895芯片在通风机在线监测系统中的应用[J].矿山机械，2008（19）：24-26. [3] STC12C5A60S2系列单片机器件手册[Z].宏晶科技，2015. [4]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013. [5]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013. |
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