基于MC68HC908GP32的深海熱液多點(diǎn)溫度、壓力采集及控制系統(tǒng)

0 引 言
現(xiàn)代深海探測(cè)領(lǐng)域中，需要進(jìn)行溫度、壓力檢測(cè)，并通過電磁閥實(shí)時(shí)控制水下機(jī)械臂采樣動(dòng)作，通過步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)水下攝像頭拍攝轉(zhuǎn)速，以達(dá)到研究深海熱液溫度壓力變化并實(shí)時(shí)控制的目的。海底熱液溫度最高可達(dá)300～400℃，最低則不超過10℃；海底壓力最高可達(dá)40Mpa。根據(jù)此特殊情況，設(shè)計(jì)了測(cè)溫范圍為0～500℃，測(cè)壓范圍為1～45Mpa的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用MOTOROLA公司MC68HC908GP32單片機(jī)作為核心控制，并擴(kuò)展出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，電磁閥和電機(jī)控制等功能。整個(gè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)控制，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。
1 系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)由三組鉑電阻測(cè)三點(diǎn)溫度，三個(gè)鉑電阻分別編號(hào)為1、2、3，由繼電器控制選擇輸入至溫度變送器變換為電流信號(hào)，后經(jīng)電流－電壓轉(zhuǎn)換電路輸入至單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換口，在單片機(jī)內(nèi)部處理后在數(shù)碼管顯示；由一個(gè)壓力傳感器測(cè)壓力，編號(hào)為4，經(jīng)壓力變送器輸入單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換口，在單片機(jī)內(nèi)部處理后在數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管為4位七段數(shù)碼管，第一位顯示編號(hào)，后三位顯示溫度值或壓力值，編號(hào)1-2-3-4-1循環(huán)顯示，兩編號(hào)數(shù)據(jù)顯示間隔時(shí)間為10秒（可調(diào)）。同時(shí)每隔1秒（可調(diào)）將溫度和壓力數(shù)據(jù)存入EEPROM存儲(chǔ)器中，需要時(shí)通過串口傳至PC機(jī)，可供后續(xù)數(shù)據(jù)分析處理。PC機(jī)端用Delphi做數(shù)據(jù)處理軟件，可繪制溫度、壓力變化曲線，保存后供進(jìn)一步分析處理。系統(tǒng)同時(shí)根據(jù)溫度、壓力變化實(shí)時(shí)控制電磁閥吸合控制機(jī)械臂動(dòng)作，并可根據(jù)其他系統(tǒng)控制信號(hào)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)和人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)兩部分。
2.1 單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)
匯編程序由各個(gè)子程序構(gòu)成，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。主要有溫度及壓力循環(huán)顯示子程序，A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理子程序，EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序，數(shù)據(jù)上傳PC機(jī)子程序，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整及電磁閥控制子程序，定時(shí)中斷子程序，外部中斷子程序等部分構(gòu)成。主程序流程圖如圖2所示：

2.2 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)