1、<p>　　井架應(yīng)變無線檢測系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　石油井架是油氣田開發(fā)中的重要機械，對油田安全生產(chǎn)起著重要的作用.目前，油田勘探開發(fā)鉆井所使用的主力鉆機大多已經(jīng)使用了十年以上。由于長期整體拖運，拆遷，造成井架部分桿件變形，整體變形，從而使井架的承載能力有所降低，嚴重影響鉆井全過程的安全.雖然對井架采取了

2、部分改造和加固，但使用了十幾年以后的井架實際技術(shù)狀況如何?承載能力是否具備正常生產(chǎn)和處理意外故障的能力？[1]</p><p>　　井架是一種復雜的結(jié)構(gòu)，同批鉆機井架的使用情況和損壞情況都不相同，某些桿件或連接件的損傷對承載能力的影響也很難確定.因此，通過測試并架的整體結(jié)構(gòu)性能，兼顧局部來宏觀評價井架的承載能，從而確定其適用載荷與安全性是十分必要的，勢在必行。而現(xiàn)在使用的都是有線測量，安裝復雜，耗大量人力，物力，

3、因此研究無線應(yīng)變測量系統(tǒng)是很必要的。</p><p><b>　　2 選題背景</b></p><p>　　2.1 題目類型、來源</p><p>　　題目類型：畢業(yè)設(shè)計 </p><p>　　題目來源：教師的科研項目</p><p><b>　　2.2 目的</b>

4、;</p><p>　　鉆井井架是起升設(shè)備重要組成部分之一。井架的組成主要有：井架主體、天車臺、天車架、二層臺、立管平臺、工作梯。井架的功用為安放天車，懸掛游車、大鉤及專用工具(如吊鉗等) ，其直接影響到整套鉆機系統(tǒng)的正常運行，對油田安全生產(chǎn)起著重要的作用。它要承受各個方向的載荷，尤其是要承受可高達1000tf的大垂直載荷。因此，鉆井井架必須具有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。然而由于井架都是在野外比較惡劣的環(huán)境下

5、工作且頻繁的整拖或拆遷，超期服役等，井架的整體性能，承載能力下降，在井架承受一定載荷時，井架的彎矩和變形便逐漸增大，一旦超過結(jié)構(gòu)的承載能力就會發(fā)生破壞性事故。所以通過測量井架的應(yīng)變確定其承載能力，從而評估井架的性能，是很有必要的。[1-3]</p><p><b>　　2.3 意義</b></p><p>　　測量井架的應(yīng)變是必要的然而現(xiàn)有的測試系統(tǒng)是采用導線的有線

6、測試系統(tǒng)，對于環(huán)境比較差的井架現(xiàn)場，不僅需要耗費大量的人力、物力和時間來完成測量導線的運輸、布置和連接工作，而且也可能影響井場的正常工作。</p><p>　　有線測試系統(tǒng)安裝繁瑣、工作量大、測量精度受導線長度和布線影響大、測試周期長、不能實現(xiàn)鉆進與測試同步作業(yè)等。由于這許多不利缺點，無線測量被提出，然而現(xiàn)有的無線測量系統(tǒng)都不能滿足井架應(yīng)變測量的需要，這些都是短距離的視距范圍才可以通信，不利于測量通信。</

7、p><p>　　所以要設(shè)計一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的石油井架應(yīng)變測試系統(tǒng)。這種無線測試系統(tǒng)不需要測量導線，免除了繁重的電纜運輸與連接下作，不僅要縮短測試周期，降低開發(fā)成木，省大量的人力物力還要提高系統(tǒng)的測試精度和可靠性，增強系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性使系統(tǒng)的安裝、使用更加方便快捷，更主要的是信號的傳輸要符合井場狀況。</p><p>　　2.4 應(yīng)解決的主要問題：</p><p>

8、　　2.4.1 傳播方式及匹配方案選擇問題</p><p>　　井場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層協(xié)議涉及采用的傳輸媒體、頻段選擇及調(diào)制方式。其中選擇合適的通信技術(shù)是關(guān)鍵，雖然目前無線通信技術(shù)有許多種，但是只有根據(jù)現(xiàn)場特點才能選擇出滿足要求的技術(shù)。取代井場上電纜最直接的方法就是利用無線傳輸技術(shù)。無線通信技術(shù)，主要分為無線電波、光波、紅外線3種方式。目前可用于工業(yè)領(lǐng)域的短距離無線通信技術(shù)主要有HomeRF、無線局域802

9、.11b、 藍牙、ZigBee技術(shù)等。但是目前都是只能短距離無線通信，通信范圍在100 m以內(nèi)的，滿足不了實際情況。因為要使傳輸距離達到要求，簡單的使用短距離的傳輸是不行的，所以選擇合適的傳輸距離還要配合一定的方案才可以達到長距離的無線測量。</p><p>　　2.4.2 網(wǎng)絡(luò)安全考慮</p><p>　　傳感器網(wǎng)絡(luò)受到的安全威脅和移動網(wǎng)絡(luò)所受到的安全威脅不同，所以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)安全機制不

10、適合此領(lǐng)域，需要開發(fā)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的專門協(xié)議。由于采用無線電</p><p>　　路傳輸采集的數(shù)據(jù)，所以需要各種具體的技術(shù)手段增加網(wǎng)絡(luò)的安全性。日前存在2種思路：一種思想是從維護路由安全的角度出發(fā)，尋找盡可能安全的路由以保證網(wǎng)絡(luò)的安全。另一種思想是把重點放在安全協(xié)議方面，提出一個安全解決方案為之帶來一個普適的模型。</p><p>　　2.5 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p>

11、<p>　　現(xiàn)有的井架結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)是采用導線的有線測試系統(tǒng)。目前鉆井井場利用各種傳感器進行數(shù)據(jù)的采集工作，通過有線電纜將各傳感器采集的信號傳輸?shù)娇刂浦行奶幚?。鉆井井場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配備的各個采集儀器都是在鉆井井現(xiàn)場利用有線電纜與井隊總控室進行通信和供電的，一般采用集中式布線或現(xiàn)場總線方式。集中式布線要求每一個直接測量參數(shù)(采集儀器)都必須通過1根電纜連接到總控室，這需要多根電纜；場總線技術(shù)雖然大大減少了從鉆井現(xiàn)場到

12、總控室的電纜數(shù)日，但是每個采集儀器到總線的連接依然有大量的電纜存在。由于鉆井現(xiàn)場環(huán)境惡劣，并且鉆井過程中起下鉆桿等操作都是與重型、大型的設(shè)備打交道，所以這些沿井架管線或支架等鋪設(shè)或架空的多條電纜不僅造成本來就狹小的井場更顯雜亂，更重要的是這些線纜易受到施工過程中重物或人員的無意破壞。同時，這些參數(shù)儀表所要求的安裝時間較短，而鋪設(shè)或架空線纜又受到井場設(shè)備、設(shè)施的制約，故整個安裝布線過程非常緊張和復雜，直接影響鉆井生產(chǎn)。另外，這種有線系統(tǒng)的

13、可擴展性同樣受到電纜鋪設(shè)等條件的制約。</p><p>　　在井場測試時需要耗費大量的人力、物力和時間來完成測量導線的運輸、布置和連接工作，存在安裝繁瑣、工作量大、測量精度受導線長度和布線影響大、測試周期長、不能實現(xiàn)鉆進與測試同步作業(yè)等問題。所以正向著無線傳感的微型化方向發(fā)展，研究。這樣檢測更便利，快速，成本更低。</p><p>　　隨著短距離無線通信技術(shù)和電子元器件技術(shù)的發(fā)展，迫切需求

14、在鉆井井場組建一種新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以滿足自動化鉆井乃至智能化鉆井的工程需要。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN , wireless sensor network)作為一種國內(nèi)外都在研究開發(fā)的新技術(shù)，目前雖然在工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療監(jiān)護、車輛監(jiān)控等領(lǐng)域有了一定的應(yīng)用成果，但是對于電磁干擾和遮擋干擾都相當嚴重的鉆井井場還沒有實際應(yīng)用。[1-4]</p><p><b>　　3 方案論證</b>&l

15、t;/p><p>　?。?）無線應(yīng)變測試系統(tǒng)主要由無線應(yīng)變采集節(jié)點、數(shù)據(jù)接收中心和計算機組成，它是一個以數(shù)據(jù)接收中心和無線應(yīng)變采集節(jié)點所構(gòu)成的點對多點的無線測試網(wǎng)絡(luò)。其整體組成結(jié)構(gòu)見圖1.[4-7]</p><p><b>　　圖1 整體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)接收中心控制井架測點上的無線應(yīng)變采集節(jié)點。節(jié)點將采集到的井架應(yīng)

16、變數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)接收中心，再經(jīng)數(shù)據(jù)接收中心送入計算機進行顯示和分析處理。</p><p>　?。?）無線應(yīng)變測試系統(tǒng)主要由無線采集節(jié)點，中繼站。數(shù)據(jù)接收中心和計算機組成，只比方案1多了一個中繼站。</p><p><b>　　采用方案1</b></p><p>　　因為測試井架應(yīng)變，接收端一般都設(shè)在離井架2000M以內(nèi)。而中繼站會增

17、加很大的成本，簡單采用方案1也不可取，因為大多數(shù)收發(fā)器的傳輸距離都是200m以內(nèi)，遠小于需要的測量距離，因此設(shè)計的重點是如何簡單有效的增加方案1的傳輸距離。</p><p><b>　　4 設(shè)計過程</b></p><p>　　采集模塊主要是利用傳感器探測現(xiàn)場的井架應(yīng)變信息，通過微處理器進行AD轉(zhuǎn)換，然后無線傳出。根據(jù)鉆井現(xiàn)場的實際情況，采集模塊放在井架的的特定位置

18、。利用傳感器采集該位置的信息。模塊的效率直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的生存周期。</p><p>　　本系統(tǒng)主要由系統(tǒng)供電電源模塊、電阻應(yīng)變橋式電路、前置放大電路、第二級放大濾波電路、電壓跟隨、AD轉(zhuǎn)換、微處理器和收發(fā)器等8部分組成。節(jié)點能量供應(yīng)模塊利用可充電的鋰電池供電，而傳感器模塊是根據(jù)信號特征來選擇。電路總體框圖如圖2所示。電源模塊主要為其他模塊提供穩(wěn)定可靠的電壓；應(yīng)變橋式電路作為信號轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；

19、前置放大電路主要由高精度儀用運算放大器AD620為核心，對輸入信號進行前置放大并對噪聲進行有效抑制；放大濾波電路作為后級放大器，同時也起到了低通濾波的作用。再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器MAX197轉(zhuǎn)換后通過</p><p>　　nRF401發(fā)射出去。</p><p><b>　　圖2 總體框圖</b></p><p>　　4.1 應(yīng)變電橋設(shè)計</p

20、><p>　　4.1.1 電阻應(yīng)變工作原理</p><p>　　根據(jù)“胡克定律”，也就是彈性定律，彈性物體在彈性范圍內(nèi)，它的形變和它所受力（壓縮、拉伸、彎曲、剪切等）成正比。只要測量到它的形狀變化，就可以知道它所受到的力的大小。反之，如果知道了它受到力的大小和方向，也能知道它的變形。這就是應(yīng)變測量的基本原理。</p><p>　　利用敏感元件把被測物體的應(yīng)變轉(zhuǎn)化成元件

21、的變化，在通過測量元件的變化，來計算被測的應(yīng)變量。敏感元件的種類很多，其中以電阻應(yīng)變片(簡稱電阻片或應(yīng)變片)最簡單、應(yīng)用最廣泛。電阻應(yīng)變片分為金屬應(yīng)變片和半導體應(yīng)變片。</p><p>　　金屬應(yīng)變片又可以分為以下幾種：</p><p>　　1．絲繞式電阻應(yīng)變片：Ф0.025mm金屬絲（康銅、鎳鉻合金、貴金屬）做敏感柵</p><p>　　2．箔式電阻應(yīng)變片：用光刻

22、腐蝕工藝、照相制版制作成厚0.003—0.01 的金屬箔柵</p><p>　　3．薄膜式電阻應(yīng)變片：用真空濺射或真空沉積技術(shù)，在絕緣基片上蒸度幾～幾百納米金屬電阻薄膜</p><p>　　電阻片在感受構(gòu)件的應(yīng)變時(稱作工作片)，其電阻同時發(fā)生變化。實驗表明，構(gòu)件被測量部位的應(yīng)變ΔL/L與電阻變化率ΔR/R成正比關(guān)系，即:ΔR / R=Ks ΔL/L，比例系數(shù)KS稱為電阻片的靈敏系數(shù)。&l

23、t;/p><p>　　由于電阻片的敏感柵不是一根直絲，所以Ks不能直接計算，需要在標準應(yīng)變梁上通過抽樣標定來確定。Ks的數(shù)值一般約在2.0左右。</p><p>　　應(yīng)變片是常用的測力傳感元件，通過測量應(yīng)變片電阻值得變化確定力的變化。應(yīng)變儀測量電路的作用就是把電阻片得電阻變化率ΔR/ R轉(zhuǎn)化成電壓輸出，然后提供給放大電路，經(jīng)放大電路放大后進行測量。</p><p>　　

24、4.1.2 電橋工作原理及設(shè)計</p><p>　　常將應(yīng)變片構(gòu)成經(jīng)典的電橋電路，組橋電路常用直流電橋，交流電橋，差動電橋。本文采用直流電橋。設(shè)橋臂四個電阻靜態(tài)時R,=Rz=R3=R4=R，電橋平衡時(無應(yīng)變發(fā)生)電橋沒有信號輸出。發(fā)生應(yīng)變時，電橋失衡，電橋會有應(yīng)變信號輸出。設(shè)電阻的相對變化率分別為ΔR1 / R1 ΔR2 / R2 ΔR 3/ R3 ΔR4 / R 4，一個應(yīng)變片組成單臂電橋時∑R=Δ

25、R / R，兩個應(yīng)變片組成差對狀態(tài)工作即半橋電路(見圖3)，則有∑R=2ΔR / R，四個應(yīng)變片組成兩個差動工作狀態(tài)時∑R=4ΔR / R。</p><p>　　本次設(shè)計采用半橋電路如圖R1=R2=R3=R4= 350Ω.應(yīng)變片R1和 R4成差動工作片。其形變大小都為ΔR，但其極性相反。其輸出電壓U1和輸入電壓U0的關(guān)系（1）。</p><p>　　U0

26、 （1） </p><p><b>　　圖3 半橋電路</b></p><p>　　4.2前置放大電路設(shè)計</p><p>　　電阻橋式電路輸出的差模應(yīng)變信號很小，大概在mV級?；谛盘柕脑撎攸c，放大器的設(shè)計主要是高增益，高共模抑制比，低噪聲。一方面，提高增益的最直接的措施是采用多個放大器級聯(lián)，但這種結(jié)構(gòu)在提高增益的同時也引人了噪聲

27、干擾，而且級數(shù)越多引入電路的傳輸函數(shù)極點越多，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，一般不選擇三級以上級聯(lián)方式，常用兩級級聯(lián)方式。多級放大電路總噪聲主要取決于第一級。</p><p>　　AD公司生產(chǎn)的儀用集成運放AD620在抑制噪聲、增益、漂移方面都有優(yōu)異的特性，是解決微信號前置放大問題的廉價方案。在一般訊號放大的應(yīng)用中通常通過差動放大即可滿足需求，然而基本的差動放大電路精密度較差且變更放大倍數(shù)時需要兩個電阻，影響整個訊號放大準確度

28、，而AD620放大器則無以上缺點。</p><p>　　圖4.AD620儀表放大電路是由三個放大器組成，其中電阻R和RX 來調(diào)節(jié)放大的增益值，其關(guān)系如下（2）。</p><p>　　圖4 AD620內(nèi)部放大電路</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　一般而言，該放大器都有辦裝好的成品可以買到

29、，我們只需要接一個外接電阻RX，依照特定的關(guān)系式調(diào)整至所需倍率即可。下面介紹AD620的使用方法</p><p><b>　　外圍引腳圖（5）</b></p><p>　　圖5 AD620引腳圖</p><p><b>　　引腳功能如下表1</b></p><p>　　表1 AD620引腳功能&

30、lt;/p><p>　　AD620的放大增益關(guān)系：如下</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（4）</b></p><p>　　如下圖用高精確、噪聲低、高性能、低成本的儀表放大器AD620構(gòu)成差分放大電路，如圖6所示能有效去除共模干擾，接線路結(jié)構(gòu)簡單，只需通過外接一個

31、電阻可以精確放大所需倍數(shù)，本電路外接電阻R=1K，放大倍數(shù)A1=50。</p><p>　　圖6 一級放大電路圖</p><p>　　4.3 第二級放大濾波和電壓跟隨電路設(shè)計</p><p>　　4.3.1 op07的功能介紹：</p><p>　　Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的

32、輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。</p><p><b>　　特點：</b></p><p>

33、　　(1)超低偏移： 150μV最大 。</p><p>　　(2)低輸入偏置電流： 1.8nA 。</p><p>　　(3)低失調(diào)電壓漂移： 0.5μV/℃ 。</p><p>　　(4)超穩(wěn)定，時間： 2μV/month最大。</p><p>　　(5)高電源電壓范圍： ±3V至±22V 。</p>&

34、lt;p>　　4.3.2 OP07芯片引腳功能說明：</p><p>　　1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳 6為輸出，7接電源+ </p><p><b>　　OP07 管腳圖</b></p><p>　　圖7 OP07芯片引腳</p><p>　　4.3.3 濾波放

35、大和電壓跟隨器的設(shè)計</p><p>　　OP07是高精度運算放大器，具有極低的輸人失調(diào)電壓，低溫漂，低的輸人噪聲、電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點，與電阻電容構(gòu)成有源低通濾波電路，兼有放大功能。隨后接電壓跟隨器如圖所示。當采集信號為低頻信號時，要根據(jù)欲采集的應(yīng)變信號來設(shè)定低通截止頻率。本電路采用阻容配置成截至頻率為</p><p>　　=72.4Hz

36、 (5) </p><p>　　完全滿足本次設(shè)計的濾波功能。放大倍數(shù)可以視實際需要進行匹配，此處電路的放大倍數(shù)</p><p>　　A2==l0。 (6)</p><p><b>　　所以總體放大倍數(shù)</b></p><p>　　A=A1*A2=50*10

37、=500倍 (7) </p><p>　　在電路中，電壓跟隨器做緩沖級及隔離級。電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸人阻抗比較小，那么信號就會有相當?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器來從中進行緩沖，盡量減少信號的衰減，起到承上啟下的作用。由R9、C6阻容配置的低通截至頻率與前級一致。由此輸出的信號

38、可直接用于AD轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理。</p><p>　　圖8 濾波二次放大及電壓跟隨電路圖</p><p>　　4 .4 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計</p><p>　　A/D 轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或簡稱 ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。 通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相

39、對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。 </p><p>　　4.4.1 AD轉(zhuǎn)換器的指標</p><

40、p>　　AD轉(zhuǎn)換器的主要指標如下</p><p>　?。?）分辨率（Resolution）。指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換速率（Conversion Rate）。是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD，逐次比較型AD

41、是微秒級屬中速AD，全并行／串并行型AD可達到納秒級。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率（Sample Rate）必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此習慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是Ksps和Msps，表示每秒采樣千／百萬次（Kilo／ Million Samples Per Second）。</p><p>　?。?）量化誤差（Quantizi

42、ng Error）。由于AD的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辨率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辨率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1／2LSB。</p><p>　?。?）偏移誤差（Offset Error）。輸人信號為雷時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。</p><p>　?。?）滿刻度誤差（Fu

43、ll Scale Error）。滿刻度輸出時對應(yīng)的輸人信號與理想輸人信號值之差。[5-6]</p><p>　　4.4.2 AD轉(zhuǎn)換器的選擇</p><p>　　常見的八位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（如ADC0809等）設(shè)計的系統(tǒng)比較簡單而且成本較低，但是八位的精度是不夠的，這時我們就選用了高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。其中MAX197就是一種性價比很高的12位精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。MAX197芯片是美國Maxi

44、m公司的快速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，MAX197是一種逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間最小僅為6μS,相對于ADC0809的100μ s要短得多。它的輸入信號帶寬可達5 MHz，有12位并行的三態(tài)數(shù)據(jù)接口。另外MAX197片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時鐘電路，因此它只需要很簡單的外部電路即可完成模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。</p><p>　　4.4.3 MAX197的介紹</p><p>　　M

45、AX197芯片是美國MAXIM公司近年的新產(chǎn)品，是多量程(±10V，±5V，0～10V，0～5V)、8通道、12位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近工作方式，有標準的微機接口。三態(tài)數(shù)據(jù)I／O口用做8位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線的時序與絕大多數(shù)通用的微處理器兼容。全部邏輯輸入和輸出與TTL／CMOS電平兼容。新型A／D轉(zhuǎn)換器芯片MAX197與一般A/D轉(zhuǎn)換器芯片相比，具有極好的性能價格比，僅需單一＋5V供電，且外圍電路簡單，

46、可簡化電路設(shè)計。</p><p><b>　　1、特性</b></p><p>　?。?）12位分辨率，1/2LSB線形度；</p><p>　　（2）單+5V供電；</p><p>　　（3）軟件可編程選擇輸入量程： 10V， 5V，0~+5V，0~+10V；</p><p>　?。?）輸入多路

47、選擇器保護： 16.5V</p><p>　?。?）8路模擬輸入通道；</p><p>　?。?）6us轉(zhuǎn)換時間，100kSPS采樣速度；</p><p>　?。?）內(nèi)/外部采集控制；</p><p>　?。?）內(nèi)部4.096V或外部參考電壓；</p><p>　?。?）兩種掉電模式；</p><p

48、>　?。?0）內(nèi)部或外部時鐘。</p><p>　　2、MAX197引腳功能</p><p>　　圖9 MAX197引腳圖</p><p><b>　　引腳 名字 功能</b></p><p>　　(1) CLK 時鐘輸入。在內(nèi)部時鐘模式下,從該引腳接一100pF的電容可獲得1.56MHz內(nèi)部時鐘</p&g

49、t;<p>　　(2) CS 片選,低電平有效</p><p>　　(3) WR 當CS為低電平時,在內(nèi)部時鐘模式下,WR的上升沿將鎖存設(shè)置并開始一個自動采集和轉(zhuǎn)換周期,在外部時鐘模式下,WR處的第一個上升沿開始采集,第二個上升沿結(jié)束采集并進入轉(zhuǎn)換周期</p><p>　　(4) RD 當CS低電平時,RD 上的下降沿使數(shù)據(jù)處于數(shù)據(jù)總線上可被讀取</p>&

50、lt;p>　　(5) HBEN 用于12 位轉(zhuǎn)換結(jié)果的多路復用。當 HBEN為低電平時可讀取結(jié)果的高 4 位,當為高電平時,可讀取結(jié)果的低8位</p><p>　　(6) SHDN 設(shè)置電源關(guān)閉模式</p><p>　　(7) – (14) D0 - D11 三態(tài)數(shù)字 I/ O端口</p><p>　　(15) AGND 模擬信號地</p>

51、<p>　　(16) –( 23) CH0 - CH7 模擬信號輸入通道</p><p>　　(24) INT 當轉(zhuǎn)換結(jié)束且數(shù)據(jù)可被訪問時為低電平</p><p>　　(25) REFADJ 帶寬基準電壓調(diào)整引腳。當 REF 引腳使用外部基準電壓時直接接 VDD , 否則旁路一0. 01 μF的電容</p><p>　　(26) REF 基準緩存輸

52、出和緩存輸入引腳。在用內(nèi)部基準電壓時,基準緩存輸出一4. 096V的名義電壓,并可通過 REFADJ 引腳調(diào)整。在用外部基準電壓時,則通過 REFADJ 直接接VDD使基準緩存無效</p><p>　　(27) VDD + 5V電源</p><p>　　(28) DGND 數(shù)字信號地</p><p>　　4.5 微處理電路設(shè)計</p><p

53、>　　微處理器在設(shè)計中既要起控制收發(fā)器的作用，也要有多機通信的能力。從而使一臺計算機接收多個井架的應(yīng)變數(shù)據(jù)。由于89C51已經(jīng)停產(chǎn)，我這次設(shè)計選用它的升級產(chǎn)品89s51[8-11]。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可

54、在線編程（ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中。低價位AT89S51單片機有很多應(yīng)用場所，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　4.5.1 AT89S51的主要性能</p><p>　?。?）與MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　?。?）4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP) Flash閃速存儲器</p>&

55、lt;p>　　（3）1000次擦寫周期</p><p>　?。?）0-5. 5V的工作電床范圍 </p><p>　?。?）全靜態(tài)工作模式:OHz-33MHz</p><p>　　（6）三級程序加密鎖</p><p>　?。?）128*8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　（8）32個可

56、編程I/O口線</p><p>　　（9）2個16位定時/計數(shù)器</p><p>　　(10) 6個中斷源</p><p>　　(11) 全雙工串行DART通道</p><p>　　(12) 低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　(13) 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)</p><p>　　(14)

57、 看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針</p><p>　　(15) 掉電標識和快速編程特性</p><p>　　(16) 靈活的在系統(tǒng)編程(ISP字節(jié)或頁寫模式)</p><p>　　4.5.2 89S51 相對于89C51 增加的新功能 </p><p>　?、?新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比89C51 更低！ <

58、/p><p>　　② ISP 在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個強大易用的功能。 </p><p>　?、?最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51 的極限工作頻率是24M，就是說S51 具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。 </p><p>　?、?具有雙工UART 串行通道。 </p>

59、;<p>　?、輧?nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像89C51 那樣外接看門狗計時器單元電路。 </p><p><b>　　⑥雙數(shù)據(jù)指示器。 </b></p><p><b>　?、唠娫搓P(guān)閉標識。 </b></p><p>　?、?全新的加密算法，這使得對于89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這

60、樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 </p><p>　　⑨兼容性方面：向下完全兼容51 全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51 等等早期MCS-51 兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是8051 還是89C51 還是MCS-51 等等），在89S51 上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。 </p><p>　　4.4.3 引腳功能說明<

61、;/p><p>　　圖10 89S51芯片引腳</p><p><b>　　Vcc:電源電壓</b></p><p><b>　　GND:地</b></p><p>　　P0口:PO口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“

62、1”，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash編程時，Po口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高

63、電平，此處可做輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流</p><p>　　Flash編程和程序校驗期間 P1接收低8位地址。</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　在串行編程和校驗時，P1.5/MOSI,P1.6/OSI和P1.7/SCK分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳

64、。</p><p>　　P2口：用作輸出口時，可驅(qū)動四個TTL負載；用作輸入口時，先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向外輸出電流。CPU訪問外部16位地址的存儲器時，P2口提供高8位的地址。當CPU用8位地址尋址外部存儲器時，P2口為P2特殊功能寄存器內(nèi)容。 在FLASH并行編程和校檢時，P2口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號。</p><p>

65、　　P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。 P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示: P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　表3 P

66、3口引腳及功能</p><p>　　ALE/PROG——地址鎖存允許/編程脈沖信號端。在CPU訪問外部程序存儲器或者外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE提供一個地址鎖存信號，將低8位地址鎖存在騙外地址鎖存中。在與FLASH并行編程時，該引腳也是編程負脈沖的輸入端。在正常操作狀態(tài)下，該引腳端口輸出額定頻率的脈沖，其頻率為額定頻率的1/6，可做外部定時或者其它引發(fā)信號。應(yīng)注意，CPU每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，都要丟失一個ALE脈

67、沖。如果需要，則通過將SFR(8EH)的第0位置1，可禁止ALE操作，但在使用MOVC或者MOVX指令時候，ALE仍有效。也就是說，ALE的禁止位不影響對外部存儲器的訪問。</p><p>　　PSEN——外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。當AT89S51/LS51執(zhí)行來自外部程序存儲器指令代碼時候，PSEN每個機器周期兩次有效。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時候，則無效。</p><p>　　

68、EA/Vpp——外部程序存儲器允許。當EA接地時，CPU只執(zhí)行外程序存儲器的程序；當EA接Vcc時，CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器中的程序（0000H ——0FFFH），然后自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器中的程序（1000H——FFFFH）.如果程序鎖定位LB1別編程（P），那么EA值將在復位時有片內(nèi)鎖存。在與FLASH并行編程時，該引腳可介入12V的編程電壓Vpp.</p><p>　　XTAL1和XTAL2——XT

69、AL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　RST——復位輸入段，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定有效運行狀態(tài)下，RST端維持兩個機器周期的高電平，便可復位器件，當看門狗定時器溢出輸出端時，該引腳將輸出長達98個震蕩周期的高電平。</p><p>　　Vcc—電源電壓輸入端。</p><p><b&

70、gt;　　GND—電源地。 </b></p><p>　　4.6 收發(fā)器的設(shè)計</p><p>　　4.6.1 天線的設(shè)計</p><p>　?、儆绊憻o線通信距離的主要因素</p><p><b>　　圖11 信道模型</b></p><p>　　上圖是一個無線通信系統(tǒng)的信道模型

71、，RX（發(fā)射端）接收了傳感器的信號后通過天線傳送給TX（接收端），天線之間的距離為傳輸距離。在工作頻率過頂?shù)那疤嵯?，影響工作距離的主要因素包括發(fā)射功率、發(fā)射天線增益、傳播損耗、接收天線增益、接收機靈敏度等。通過加大發(fā)射功率，提高天線增益，提高接收靈敏度等，均起到提高通信距離的作用，在影響無線通信距離的以上幾個因素中，我們可以控制的因素有：接收靈敏度，RX-天線增益（loss），TX-天線增益(loss)，發(fā)射功率輸出。</p>

72、;<p>　　作為我們不能控制的因素，以下這些因素是由無線電波的特點所決定的，無法由我們改變及選擇：傳輸損耗，路徑損耗，多徑損耗，周圍環(huán)境的吸收。傳輸損耗包括自由空間損耗和其他傳輸損耗，所謂自由空間傳播系統(tǒng)指天線周圍為無線大真空時的電波傳輸，它是理想傳播條，自由空間傳播損耗與距離和工作頻率有關(guān)。下面的公式在自由空間下電波傳播的損耗：</p><p>　　【LOS】(dB)=32.44+20lgd(K

73、m)+20lgf (MHz)</p><p>　　Los------傳播損耗,單位為dB；</p><p>　　D--------是距離，單位是Km；</p><p>　　F---------是工作頻率。單位是MHz。</p><p>　　由上式可見，自由空間中電波傳輸損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)，當f或 d增大一倍時，【L

74、OS】將分別增加6dB。</p><p>　　② 加大功率提高通信距離</p><p>　　在我們可以控制的因素中，接收靈敏度、天線增益、發(fā)射功率都是可以作為提高通信距離的方法，通常會考慮采用加大發(fā)射功率的方式來提高通信距離，但這不是一個很好的辦法。加大發(fā)射功率是可以加大傳輸距離，但是有很多不理想的因素：</p><p>　　1）加大功率后，帶來高電流消耗。由于功率

75、放大器的轉(zhuǎn)換效率較低，這對于便攜設(shè)備是很不利的。</p><p>　　2）增加了系統(tǒng)的成本。有下圖可以看見需要增加LNA（低噪音放大器）、PA（功率放大器）、T/R（收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)），這些部分大約需要增加40個元件，會增加較高成本，發(fā)射功率可能只增加一點，功耗增加很大，達到百毫安以上。</p><p><b>　　圖12</b></p><p>

76、　　3）無線電噪聲。由于加大功率會產(chǎn)生較大的諧波干擾和噪聲，并會對通信造成其他影響，反而會影響通信距離。</p><p>　?、鄄捎酶咴鲆嫣炀€提高通信距離</p><p>　　用高增益天線來提高距離具有以下優(yōu)點：</p><p>　　1．集成天線，體積較??；</p><p>　　2．成本低于采用增加功放的方式；</p><

77、p>　　3．與其他方案比非常簡單；</p><p>　　4．無需增加額外的功耗和增加外圍元件。</p><p>　　以下是舉例采用高增益天線與采用Loop低增益天線的通信距離對比：</p><p><b>　?、癫捎铆h(huán)形天線</b></p><p>　　F0：434MHz(=0.69m)</p>&l

78、t;p><b>　　Pt;10dBm</b></p><p>　　Gtx_ant: _ 17.7dB(3520loop天線)</p><p>　　Grx-ant: _22dB(2515loop天線)</p><p>　　S: _105dBm</p><p>　　LP=S _Pt _Gtx_ant _Grx_ant=

79、_75.3 dB dB （8）</p><p>　　R==320m （9）</p><p>　?、虿捎? dB增益天線</p><p>　　F0：434MHz(=0.69m)</p><p><b>　　Pt：10dBm</

80、b></p><p>　　Gtx_ant: 0 dB天線</p><p>　　Grx_ant: 0dB天線</p><p>　　S: _105dBm</p><p>　　LP+ S _Pt _Gtx_ant _Grx_ant=_115dB （10）</p><p>　　R=

81、=30893m （11）</p><p>　　這是理想情況下的傳輸距離，實際的應(yīng)用會低于該值，這是因為無線通信要受到各種外界因素的影響，如大氣、阻擋物等造成的損耗，將這些損耗的參考值計入上式中，即可計算出近似的通信距離。假定大氣，阻擋物等造成的損耗為23dB,可以計算出通信距離為R=2300m＞2000m滿足此次設(shè)計的距離要求。</p><

82、p>　　4.6.2 收發(fā)器的選擇</p><p>　　為了很好的實行多機通信和通信方便，選擇了nRF401芯片來設(shè)計無線數(shù)字收發(fā)器[12-14]</p><p>　　4.6.3 nRF401收發(fā)器的介紹及外圍電路設(shè)計</p><p>　　它是一個工作在433MHz ISM頻段和315MHz ISM頻段的單片機RF無線收發(fā)芯片，采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù),抗干擾能力

83、強，適合工業(yè)控制應(yīng)用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；靈敏度高達_105dBm，最大發(fā)射功率達+10dBm；具有2個信號通信，適合需要多信道工作的特殊場合；可直接與微控制器接口，低工作電壓（2.7V），數(shù)據(jù)速率可達20Kb/s；功耗低，接收待機狀態(tài)僅為8s；僅需外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，即可構(gòu)成一個完整的射頻收發(fā)器，電路模塊尺寸為30mm22mm6mm,可方便的嵌入各種測量和控制系統(tǒng)中。采用高增益天線的情況下傳輸距離可達3

84、000m。</p><p>　　表4 nRF401的主要性能</p><p>　　芯片封裝與引腳功能，nRF401采用20腳SSOIC封裝，如下圖所示。引腳功能如表所示。</p><p>　　圖13 nRF401引腳</p><p><b>　　引腳功能</b></p><p><b&g

85、t;　　表5 引腳及功能</b></p><p>　　9腳及10腳：DIN輸入數(shù)字信號和DOUT輸出信號均為標準的邏輯電平信號，需要發(fā)射的數(shù)字信號通過DIN輸入，解調(diào)出來的信號經(jīng)過DOUT輸出。12腳通道選擇：FREQ=“0”為通道#1（433.92MHz）：FREQ=“1”通道#2（315.16 MHz）。18腳電源開關(guān)：PWR_UP=“1”為工作狀態(tài)，PWR_UP=“0”為待機狀態(tài)。19腳發(fā)射允

86、許：TXEN=“1”為發(fā)射模式；TXEN=“0為接收模式。</p><p>　　此次設(shè)計FREQ=“0”，即選擇通道#1（433.92MHz）。</p><p>　　連接在RF_PWR端和VSS之間的電阻R14可設(shè)置輸出功率。射頻輸出功率設(shè)置到+10 dBm。輸出功率與電阻R14的關(guān)系如圖14所示。芯片消耗電流與電阻R14的關(guān)系如圖15所示。</p><p>　　圖

87、14 輸出功率與電阻R14的關(guān)系</p><p>　　圖15 芯片消耗電流與電阻R3的關(guān)系</p><p>　　PLL回路濾波器是外接的單元2階濾波器，因為其推薦值是：C17=820pf，C18=15nf.和R12=4.7K，所以此次設(shè)計我也選擇了推薦值。</p><p>　　對于VCO電路外接22nH(433MHz)，或者47 nH(315MHz)電感在VCO

88、1和VCO2之間是必須的。此次外接22nH(433MHz)。電感使用高質(zhì)量的片式電感，Q＞45（在(433MHz/315MHz)，最大誤差±2% 。</p><p>　　nRF401外圍電路圖</p><p>　　圖16 nRF401外圍電路圖</p><p>　　圖中加粗部分為高增益天線。</p><p>　　4.7 采集模塊總

89、體圖</p><p><b>　　采集模塊電路圖</b></p><p>　　圖17 采集模塊電路圖</p><p>　　上面設(shè)計的節(jié)點采集系統(tǒng)集成后安裝好，外觀圖如下：</p><p><b>　　圖18 外殼圖</b></p><p>　　下底板內(nèi)部應(yīng)該設(shè)計一個電池倉

90、，和固定集成電路板的螺釘柱子。如下圖</p><p><b>　　圖19</b></p><p><b>　　4.8 測量點簡圖</b></p><p>　　為了安裝方便，可選強磁吸盤安裝。應(yīng)變測量測點示意圖如下簡單模型</p><p><b>　　圖20</b></p&

91、gt;<p><b>　　4.9 接收端設(shè)計</b></p><p>　　接收端也使用NRF401收發(fā)器。為了多機通信，后接89S51單片機控制收發(fā)器,協(xié)調(diào)從機與主控機之間的通信，控制電腦發(fā)送地址幀和命令幀。89S51的RED、TXD分別接到RS232轉(zhuǎn)換芯片TXIN、RXOUT，在通過串口和電腦連接。</p><p>　　RS232選擇了MAX232A

92、[15]</p><p>　　Max232產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　　該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-2

93、32-F電平.</p><p>　　MAX232A與MAX232的不同點：</p><p>　　表6 MAX232A與MAX232的不同點</p><p>　　MAX232A后接一個串口，實現(xiàn)和電腦連接。</p><p><b>　　接收端電路圖</b></p><p>　　圖21 接收端電路

94、圖</p><p>　　4.10通信協(xié)議設(shè)計</p><p>　　根據(jù)89S51串行口的多機通信能力，多級通信可以按照以下協(xié)議進行：</p><p>　　1 首先從機向主機發(fā)送本機地址，主機接收地址；</p><p>　　2 有測量需要時，主機發(fā)送一地址幀，并置TB8=0</p><p>　　3 從機接收到地址幀后，與

95、本機地址相比較，相同則置RB=0，正式發(fā)送數(shù)據(jù)信息。由于主機TB8=0，選中的從機必有RB8=0，接收到數(shù)據(jù)幀后，發(fā)射應(yīng)變測量數(shù)據(jù)，主機接收應(yīng)變測量數(shù)據(jù)，再進行分析。而未選中的從機RB=1，則不發(fā)送數(shù)據(jù)；</p><p>　　4 主機通過無線收發(fā)器發(fā)送給從機的數(shù)據(jù)分為兩種：地址幀和命令幀；從機上傳的只有數(shù)據(jù)幀。幀格式如下：</p><p><b>　　表7</b>&l

96、t;/p><p>　　地址幀D0~D7全為地址位，編號為00H~FFH，即網(wǎng)絡(luò)中最多可有256臺從機。一個井架設(shè)定8個測點，所以一臺電腦可以控制32個井架。</p><p>　　命令幀D4~D7為命令類別編號，最多可安排16條不同指令。D0~D3為執(zhí)行通道號，最多可有15個執(zhí)行通道，編號為01H~0FH。命令幀可根據(jù)需要設(shè)計</p><p>　　4.11 軟件流程圖&

97、lt;/p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　此次設(shè)計采用了直流半橋電阻應(yīng)變電路測量井架的形變，把應(yīng)變轉(zhuǎn)變成電壓信號，經(jīng)AD620（高增益、低漂移、噪聲低）放大器放大50倍后傳給OP07（高精度運算放大器，具有極低的輸人失調(diào)電壓，低溫漂，低的輸人噪聲、電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點，與電阻電容構(gòu)成有源低通濾波電路，兼有放大功能）放大10倍，截至頻率為72.

98、4Hz,完成了二次放大和濾波。再由12位高精度的AD轉(zhuǎn)換器MAX197把電壓信號變成數(shù)字信號，通過安裝有高增益天線的nRF401收發(fā)器發(fā)射出去。接收端也用有高增益天線的nRF401收發(fā)器作為接收用接收器，后接MAX232轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)收發(fā)器與電腦信號的轉(zhuǎn)換，由串口連接MAX232和電腦即可通信。為了正常，安全，多機通信，微控制器選用了89C51的升級產(chǎn)品89S51。</p><p><b>　　特點：&l

99、t;/b></p><p>　　1多機通信，一臺電腦可控制256個采集模塊；</p><p>　　2 測量范圍遠，通信距離可達2000多米；</p><p><b>　　3 測量精度高</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]強衛(wèi)

100、東,張蓄,王文,李小軍. 在用井架測試及安全評價研究.[J]. 新疆石油科技，1993,3（4）：72-76</p><p>　　[2]李天. 傳感器和檢測儀表的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析.[D].中國工控網(wǎng)，中國工控網(wǎng)，2010.</p><p>　　[3]Yi Jia，Ke Sun，F(xiàn)redrick，Just Agosto ，Manuel Toledo Quinones.Design and

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104、業(yè)出版社，2004</p><p>　　[12]李文仲，段朝玉.短距離無線數(shù)據(jù)通信入門與實戰(zhàn).[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006</p><p>　　[13]黃智偉.單片無線收發(fā)集成電路原理與應(yīng)用.[M].北京：人民郵電出版社，2005</p><p>　　[14]黃智偉.無線數(shù)字收發(fā)電路設(shè)計—電路原理與應(yīng)用實例.[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003&

105、lt;/p><p>　　[15]喻萍，郭文川.單片機原理與接口技術(shù).[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　大學四年就快結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計作為大學四年最后的一次考核，不僅要對大學所學知識進行回顧、綜合，而且需要我們能根據(jù)這些知識進行拓展，運用。從而為大學生涯做個總結(jié)。</p>