基于单片机的钻井多参数仪表的研究.doc

摘要:为了准确的了解钻井过程中的情况，需要测量仪表不断地对钻井过程中的各个参数进行检测和判断分析，以便做出决策，安全高效的完成钻井任务。以  AT89C52 单片机为核心，采用模块化设计思路，通过扩展外围信号调理、采集模块，键盘、显示模块，串口通讯模块以及软件模块等，研制了一套钻井仪表测试系统，主要实现钻井参数模拟量、数字量的采集测量和数据转换，测量数据的滤波处理，以及参数的输出显示和与上位机通讯等功能。各种传感器将钻井参数转换成电流、电压或数字脉冲信号，经信号调理电路后被采集。电压、电流等模拟信号通过信号调理电路，统一转换成模数转换器要求的标准0～+5V 范围内的电压信号。软件部分设计数字滤波处理程序，有效地去除了随机干扰和传感器不稳定引起的误差。脉冲信号通过信号调理，输入计数器进行计数。其中，转盘转速、泵冲次等传感器输出的强度较弱的脉冲信号，经过放大电路转换成符合单片机采样的频率信号，再进入计数器。此外，还设计了异常情况报警电路。采用RS-232C串行标准接口，实现与上位机通讯，完成数据的传送和显示。

关键词：钻井参数 单片机 模拟和脉冲信号测量 串口通讯

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1课题研究的意义-1

1.2钻井仪表的发展及研究现状-2

1.2.1钻井仪表的发展历史-2

1.2.2国内研究现状-2

1.2.3国外研究现状-3

1.3本课题的主要研究内容及研究方法-3

1.3.1主要研究内容-3

1.3.2 研究方法-4

2 钻井工况原理分析及系统总体设计-5

2.1 钻井参数的分析-5

2.2 钻井工况对仪表功能的要求与设计目标-6

2.3 系统总体设计-6

3 系统硬件电路设计-8

3.1 处理器的选择-8

3.2 单片机最小系统电路的设计-10

3.3 按键电路的设计-10

3.4传感器模块设计-11

3.4.1 泥浆温度传感器-11

3.4.2转盘转速、泥浆泵冲速传感器-12

3.4.3泥浆罐泥浆体积传感器-13

3.4.4泥浆回流传感器-15

3.5 数据采集电路模块设计-15

3.6 数据通讯传输模块设计-18

3.6.1 AT89C52 串行接口-18

3.6.2 串口通讯电路设计-20

3.7 报警电路设计-20

4 系统软件设计-21

4.1 系统软件设计的概述-21

4.2 主控程序设计-21

4.3按键子程序设计-22

4.4超声波传感器采集程序设计-22

4.4霍尔传感器脉冲采集程序设计-23

4.5 ADC0809模拟电压采集程序设计-24

4.6测量信号的滤波处理程序-24

4.7报警子程序设计-25

4.8上位机显示子程序设计-26

5 系统调试-27

6 结论-30

参考文献-31

致谢-32

附录1系统原理图-33

附录2 单片机程序-34

附录3 上位机程序-57