微型堵塞器型壓力計(jì)的設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào): 0103070110 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)展學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）微型堵塞器型壓力計(jì)的設(shè)計(jì)學(xué) 院:電子信息工程學(xué)院專 業(yè):測控技術(shù)與儀器 班 級(jí):一班 姓 名:劉海龍 指導(dǎo)教師:吳旭云 微型堵塞器型壓力計(jì)的設(shè)計(jì)摘要首先介紹了壓力計(jì)的用途，并將我們設(shè)計(jì)的壓力計(jì)同國內(nèi)外使用較多的壓力計(jì)做了性能比較；然后，概述性的介紹了壓力計(jì)的工作原理；并對(duì)壓力計(jì)的總線選擇、電數(shù)據(jù)壓縮做了概念性介紹。并且對(duì)壓力計(jì)的測量部分，計(jì)算部分，時(shí)間控制部分，電源控制部分，存儲(chǔ)器部分的原理做了詳細(xì)的闡述 其次詳細(xì)論述了本壓力計(jì)的下位機(jī)軟件各組成部分。首先，在本章開頭我們給出了測井?dāng)?shù)據(jù)采集部分、DS1629報(bào)警部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部

2、分及I2C總線部分的程序流程圖，最后給出了主流程圖。 再次詳細(xì)論述了數(shù)據(jù)擬合回歸公式的基本原理，并給出了如何用擬合好的公式計(jì)算壓力，溫度值。只有對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合回歸，才能得到真實(shí)的壓力、溫度值。數(shù)據(jù)擬合公式中系數(shù)的選擇將對(duì)溫度、壓力值的精確度有極大的影響。 為了提高系統(tǒng)的魯棒性，我們在本壓力計(jì)的硬件及軟件設(shè)計(jì)上都對(duì)容錯(cuò)性給予了極高的重視。在本章中，闡述了軟件容錯(cuò)的基本概念、基本原理、基本方法、以及模型設(shè)定。最后，以本壓力計(jì)為例，給出了軟件容錯(cuò)的一些實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵字 石油 壓力計(jì) 溫度計(jì)The miniature stops the design of a pressure gauge

3、of machineAbstract firstly,it introduces the use of manomerer,and it also compares the function the manometer of our design with the most used ones both here and abroad.Second,it introduces the operational principle of manomerer in general,and it also gives us a conceptual introduction for the main

4、line choice and data compaction.,it expatiates the the principal of detecting unit,computingtime,time control,power control ,memorizer.it discusses in particular the every part of the down machine sofetware.It firstly shows the collection of well logging data,DS1629 alarm system,data storage and pro

5、gram flow picture of I2C main line,then it shows the main program flow picture.It expatiates the basic principle of data fittings regression formula,and it shows that how to use regression formula to calculate the press and tempreture.Only if we use regression formula in collectiong date,we can get

6、correct press and tempreture.The coefficient of data fittings regression formula will have a great influence for the precision of press and tempreture.In order to improve the robustness of the system,we pay great attention to the fault tolerance of hardware and software of this manometer.In this Cha

7、pter,it states many aspects of of fault tolerance,such as ,basic meaning,basicprinciple,basic method,and model specification.Finally,using this manometer as an example,it shows the practical application of software fault tolerance.Keywords Petroleum Pressure gauge Thermometer目 錄第1章 緒論61.1 井下壓力、溫度測量儀

8、的研究概況61.2本課題的方案確定和要完成的工作71.2.1 總體設(shè)計(jì)方案81.2.2 系統(tǒng)工作原理81.2.3傳感器選擇91.2.4 系統(tǒng)總線選擇101.2.5 要完成的工作121.3本章小結(jié)12第2章 系統(tǒng)硬件132.1 硬件組成132.2 工作原理172.2.1壓力測量部分172.2.2 溫度測量部分182.2.3 電源控制部分182.2.4 存儲(chǔ)部位192.2.5定時(shí)控制部分192.3本章小結(jié)19第3章 系統(tǒng)軟件203.1 測井?dāng)?shù)據(jù)采集部分203.2 時(shí)鐘控制部分203.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分233.4I2C總線部分253.4.1I2C總線的基本原理253.5主程序流程圖293.6 本章小結(jié)

9、32第4章數(shù)據(jù)回歸334.1 數(shù)據(jù)回歸概述334.2 擬合算法推導(dǎo)344.3 參數(shù)應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)結(jié)果364.3.1求井溫364.3.2求壓力值364.4 本章小結(jié)37第5章軟件容錯(cuò)385.1軟件容錯(cuò)的定義與分類385.1.1時(shí)間容錯(cuò)385.1.2 信息容錯(cuò)395.1.3 軟失效運(yùn)行395.2 軟件容錯(cuò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹395.2.1 N版本程序結(jié)構(gòu)395.2.2 恢復(fù)模擬塊法405.2.3提高軟件的剛健性（robustness）415.3 應(yīng)用415.3.1 防止死機(jī)415.3.2判斷讀出時(shí)間是否正確425.3.3判斷下次報(bào)警是否能夠?qū)崿F(xiàn)425.3.4 判斷工作表455.4本章小結(jié)46第6章結(jié)束語47致

10、謝48第1章 緒論 石油是一個(gè)國家的命脈，石油產(chǎn)業(yè)的興衰直接影響到國家的經(jīng)濟(jì)。所以我國一直對(duì)油藏工程給予極高的重視。在油藏工程中的許多方面，可靠的地下油藏資料都是十分重要的：油藏工程師必須掌握大量的油藏?cái)?shù)據(jù)資料，才能準(zhǔn)確的分析油藏動(dòng)態(tài)和預(yù)測各種開采方式下的生產(chǎn)趨勢；菜油工程師也要了解生產(chǎn)井和注入井生產(chǎn)條件才能在油藏最佳動(dòng)態(tài)情況下進(jìn)行開采。這些資料大都是通過不穩(wěn)定試井得到的。 不穩(wěn)定試井方法，例如，壓力恢復(fù)、降壓、注入能力測試等等，都是油藏工程和采油工程的一個(gè)重要方面。不穩(wěn)定試井方法的主要過程由兩部分組成：一部分是在井底造成壓力改變，另一部分是測量壓力改變隨時(shí)間的變化。通過測量得到的壓力值，可以

11、用來估算出巖石、流體和井的特性參數(shù)，其有助于用來分析、改進(jìn)和預(yù)測油藏動(dòng)態(tài)。從不穩(wěn)定試井獲得的實(shí)驗(yàn)資料包括井筒體積，地層壓力，滲透率，孔隙度，儲(chǔ)量和其它有關(guān)數(shù)據(jù)。從中可以看到，這種方法的關(guān)鍵的技術(shù)資料就是測量得到的精確的壓力值。以前，不穩(wěn)定試井方法受到許多限制，其中最重要的一方面就是缺少精確的壓力數(shù)據(jù)，而無法進(jìn)行確切的分析。1.1 井下壓力、溫度測量儀的研究概況 目前，國外的井下測壓技術(shù)發(fā)展的十分迅速，主要測量儀器為存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)。其大多有著壓力量程大、精度高、存儲(chǔ)量大、采樣速度快等優(yōu)點(diǎn)，而國內(nèi)的井下測壓技術(shù)還不十分先進(jìn)。國內(nèi)外常見的壓力測量儀的性能指標(biāo)可參照下表1.1. 但由于此類傳統(tǒng)壓力計(jì)

12、大多有著直徑寬，體積大等諸多不利因素，造成現(xiàn)場測試?yán)щy，費(fèi)用高、成本高，因而急需一種直徑小、精度高、工作時(shí)間長的新型壓力計(jì)。目前此類小直徑壓力計(jì)在國外已經(jīng)問世，但是價(jià)格昂貴，而且井下工作時(shí)間較短；國內(nèi)同類產(chǎn)品較少，而且在測量精度、功耗、存儲(chǔ)容量方面不盡人意。我們的微型堵塞器型壓力計(jì)就是在這種形勢下研制出來的新型產(chǎn)品。這套儀器配套于偏心配水器，測試工藝完全依照分層配水及測試工藝進(jìn)行。因而極利于注水井的壓力溫度測試，簡化了工藝，節(jié)約了人力、財(cái)力。 生產(chǎn) 廠家 斯坦微電子研究所 北京金時(shí)石石油測試技術(shù)有限公司北京雙福星科技有限公 司大慶大名新技術(shù)開發(fā)公司大慶市儀星有限公司壓力量程（Mpa）05003

13、0045030030壓力分辨率（%FS）0.050.010.050.050.01壓力精度（%FS）0.50.50.40.50.5溫度量程（）-10+125-40+120-20+1200+80-30+120溫度精度（）0.50.5110.5溫度分辨率（）0.10.10.50.50.1存儲(chǔ)容量（點(diǎn)）300012000160001360014272井下工作時(shí)間（天）90180120180150 表1.1 國內(nèi)外常見大直徑壓力測量儀性能指標(biāo)參照表 由上可見：一般壓力計(jì)，其精度只能達(dá)到千分之一左右；而且一般只能耐到120度高溫，我們知道隨著井的深度增加，井下的溫度也在增加，所以這種耐溫度就限制了被測井的

14、深度；一般的測壓計(jì)的容量也不是很大，只能達(dá)到25萬組數(shù)據(jù)，更有甚者只有幾千組，因?yàn)榫聰?shù)據(jù)的數(shù)量越多對(duì)被測井的特性分析也就月充分；存儲(chǔ)量不大，也就意味著不會(huì)掌握很多的井下壓力數(shù)據(jù)，很大的限制了不穩(wěn)定試井的使用范圍；而且，大多數(shù)壓力計(jì)的溫度測量不精確，現(xiàn)在國際通用的壓力計(jì)都要求精確的溫度測量，這是因?yàn)楸粶y井下壓力同當(dāng)時(shí)的井下溫度有關(guān)，測得的壓力數(shù)據(jù)要根據(jù)以溫度擬合成的數(shù)據(jù)為系數(shù)的方程來得到正確的壓力真值，如果溫度值不準(zhǔn)，則壓力值也不會(huì)準(zhǔn)確。而且，溫度本事對(duì)于試井也有著極大的意義。1.2 本課題的方案確定和要完成的工作 對(duì)本課題所提出的技術(shù)指標(biāo)有如下幾項(xiàng)：壓力量程： 075Mpa壓力精度： 0.0

15、5%FS壓力分辨率： 0.001%FS溫度量程： -30+125度溫度精度： 0.1度溫度分辨率： 0.05度 最大存儲(chǔ)容量： 80000點(diǎn) 井下工作時(shí)間： 半年以上 外徑： 15mm 長度： <200mm 從以上指標(biāo)比較來看，我們所設(shè)計(jì)的這臺(tái)高精度壓力計(jì)同國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比有著以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：1） 壓力精度高。2） 溫度量程寬，這意味著可以用來測量更深的井，增大了使用范圍。3） 存儲(chǔ)量大，也就是說利用這臺(tái)儀器一次可以測量取得更多的數(shù)據(jù)。4） 體積小，克服了傳統(tǒng)大直徑壓力計(jì)存在的弊端，給現(xiàn)場的使用帶來了方便，節(jié)省了人力財(cái)力。 本次設(shè)計(jì)的堵塞器型壓力計(jì)的大多數(shù)指標(biāo)都已經(jīng)趕上或者超過國際水平

16、。1.2.1 總體設(shè)計(jì)方案 井下存儲(chǔ)式壓力計(jì)不需要傳輸電纜，利用電池供電。因?yàn)槭窃诰聨浊走M(jìn)行測量，沒有辦法利用地面電源對(duì)壓力計(jì)供電，只能采用電池供電。這就要求硬件部分要有著低功耗的特點(diǎn)，否則儀器無法在地下工作十幾個(gè)月。為了延長儀器的一次下井時(shí)間，應(yīng)該在采用同類小功耗元件的前提下盡可能的減少元件個(gè)數(shù)，并且還應(yīng)該尋找進(jìn)一步省電的方法。 整個(gè)儀器將工作在幾千米的地下，必須可耐125的高溫。這要求系統(tǒng)的元器件要有耐高溫的特性。一般民用元件耐溫在0+70之間，根本無法滿足設(shè)計(jì)要求，其實(shí)工業(yè)級(jí)的元件也只能耐溫在-40+80之間，所以要達(dá)到指標(biāo)要求，必須采用軍品元件并進(jìn)行高溫篩選以得到耐高溫元件。本次設(shè)

17、計(jì)中所用到的器件均選用功耗低的軍品元件。 為了達(dá)到大容量的存儲(chǔ)空間，我們可以采用單片大容量存儲(chǔ)器或多片小容量存儲(chǔ)器。因?yàn)榇鎯?chǔ)器也必須耐高溫，所以如果采用前者則價(jià)格極其昂貴，如果采用后者則難免要增大功耗，影響井下的工作時(shí)間。但無論采用哪種方式，適當(dāng)?shù)牟捎靡恍?shù)據(jù)壓縮算法都是應(yīng)該的。對(duì)于數(shù)據(jù)壓縮，應(yīng)該注意的事項(xiàng)是，壓縮時(shí)間應(yīng)該不大，以免影響數(shù)據(jù)的采集。1.2.2 系統(tǒng)工作原理 壓力計(jì)進(jìn)行工作參數(shù)設(shè)定以及在測量完畢后進(jìn)行數(shù)據(jù)回放時(shí)，地面系統(tǒng)框圖如下所示： 打印機(jī) 堵塞器壓力計(jì)打印機(jī)線PC 機(jī)專用通信線 圖 1.1 在工作前，需要通過專用通訊線，用隨機(jī)配制的系統(tǒng)軟件進(jìn)行壓力計(jì)的初始化，設(shè)置各項(xiàng)工作參數(shù)

18、（時(shí)間表和工作表）。使用時(shí)，系統(tǒng)便在CPU的控制下，按照預(yù)先設(shè)置的工作表進(jìn)行定時(shí)采樣，并將采集到的壓力、溫度數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器中。然后壓力計(jì)電路進(jìn)入低功耗狀態(tài)，此時(shí)消耗電流只有6uA，等待下一次采樣開始。壓力計(jì)的工作原理框圖如圖1.2所示。當(dāng)存滿數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，系統(tǒng)只進(jìn)行采集，但不再對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。儀器工作結(jié)束后，重新接上專用通訊線，在上位機(jī)上運(yùn)行隨機(jī)配制的系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，并可以根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、繪圖等操作。 溫度傳感器 單元壓力傳感器 單元CPU 數(shù)據(jù)放大轉(zhuǎn)換單元 時(shí)鐘單元 電源單元 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 單元 圖 1.21.2.3傳感器選擇 由前述可知：有待測量的物理量有溫度、壓

19、力兩種。溫度、壓力傳感器一般可以分成兩類：模擬傳感器、石英晶體傳感器。1） 模擬傳感器：普通國產(chǎn)壓力模擬傳感器的壓力精度一般為0.5%0.8%，溫度模擬傳感器的精度為0.10.5.可見要想提高測量精度，就必須選擇精度高的壓力傳感器。此外模擬傳感器的體積很小，因此符合本次小直徑壓力計(jì)的設(shè)計(jì)目的。2） 石英晶體傳感器：石英晶體傳感器的相對(duì)精度很高，壓力計(jì)石英晶體分辨率可達(dá)到0.02%，精度可達(dá)到0.05%；溫度石英晶體傳感器分辨率可到達(dá)0.005，精度可達(dá)到0.01.但是石英晶體傳感器的體積相對(duì)很大，鑒于本次設(shè)計(jì)的要求，最終選擇體積小，精度較高的模擬傳感器。通過對(duì)眾多廠家的壓力傳感器的比較選擇，我

20、們最終選擇瑞典KELLER公司的壓阻式壓力傳感器。KELLER公司作為歐洲著名的壓阻式傳感器生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品具有體積小，重量輕，精度高，靈敏度高、穩(wěn)定性好、一體化結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。本次選用精度為0.05%的KELLR-1型壓力傳感器。為了測量并下溫度，并考慮到系統(tǒng)小型化，這里選用帶有時(shí)鐘功能的溫度傳感器DS1629，其在-30+125的溫度范圍內(nèi)，其測量精度高達(dá)±0.3，滿足了本次設(shè)計(jì)要求。1.2.4 系統(tǒng)總線選擇 90年代，單片機(jī)（MCUMicro controller Unit）及其外圍器件技術(shù)有了驚人的發(fā)展，新一代單片機(jī)的出現(xiàn)，使人們可以按對(duì)象需要選擇合適的單片機(jī)；單片機(jī)的內(nèi)外串行總

21、線大大地簡化了單機(jī)、多機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)?？梢哉f，新一代單片機(jī)技術(shù)的顯著特點(diǎn)之一就是串行總線的推出。在沒有專門的串行擴(kuò)展總線時(shí)，只能通過并行總線擴(kuò)展外圍器件。而由于并行總線擴(kuò)展時(shí)連線過多，外圍器件工作方式各異，外圍器件與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器混合編址等，都給單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來較大困難?，F(xiàn)在退出芯片間的串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其設(shè)置了芯片間的串行傳輸接口或串行總線，起到了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)可靠性的作用。新一代單片機(jī)中，除了必須的儲(chǔ)存器擴(kuò)展要用到并行接口之外，其他外圍器件都可以通過串行方法進(jìn)行擴(kuò)展。由此，我們可以得到新一代單片機(jī)并行總線、串行總線擴(kuò)展的優(yōu)選模式如圖1.3所示： 芯片間串行接口與串行總線分類：

22、 目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的串行擴(kuò)展總線主要有MOTOROLA公司的串行外圍接口SPI（Seral Peripheral Interface）、NS公司的MICROWIRE/PLUS串行同步雙工通訊口和Philips公司I2C BUS(Inter IC BUS),下面介紹一下它們的特性：a） 串行外圍接口SPI LED驅(qū)動(dòng) LED顯示 P2.0 單 P0.0片SCLSDA機(jī)鎖存器EPROM時(shí)鐘I/O 口RAMA/D,D/A數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器I/O口鍵盤8并行擴(kuò)展8串行擴(kuò)展I2C總線 圖1.3 并行總線、串行總線擴(kuò)展的優(yōu)選模式 SPI是一種三線同步接口，其通過串行數(shù)據(jù)線（MISO、MOSI）和

23、串行時(shí)鐘（SCK）實(shí)現(xiàn)芯片間的數(shù)據(jù)傳送。圖1.4為SPI串行擴(kuò)展電路。 SK MOSI SPI MISO CSI主機(jī)端 CS2 CS3SK SPISI 從機(jī)SOCSSK SPISI 從機(jī)SOCSSK SPISI 從機(jī)SOCS 圖1.4 單主機(jī)SPI串行擴(kuò)展電路 從圖1.4可以看出從機(jī)的選通是依靠每個(gè)人從器件的CS引腳的選通信號(hào)，因而數(shù)據(jù)送軟件十分簡單，省去了從器件的地址選擇，但在擴(kuò)展器件較多時(shí)，連線不會(huì)簡潔。而且，其采用硬件片選，難免會(huì)占用I/O口線，使得口線使用緊張。在口線數(shù)目一定的情況下，從器件的數(shù)量會(huì)得到限制（與后面的I2C總線技術(shù)比較）；反之，如果要增大從器件數(shù)目，無疑增加額外的I/O

24、口擴(kuò)展器件，又增大了系統(tǒng)的功耗 b）串行通訊接口MICROWIRE/PLUSSI為串行數(shù)據(jù)輸入；SO為串行數(shù)據(jù)輸出；SK為串行移位時(shí)鐘。圖1.5為MICROWIRE/PLUS接口串行擴(kuò)展圖。 COP800 HPC 系列 單片機(jī) 主機(jī) SI SO SK CSEPPROMDO DICLK CS A/DDO DICLKCOP800 HPC 系列 單片機(jī) 主機(jī)SOSISK 圖1.5 MICROWIRE/PLUS接口串行擴(kuò)展圖 從圖1.5可以看到MICROWIRE/PLUS的優(yōu)點(diǎn)同SPI相同，但同樣沒有能夠避免SPI總線的缺點(diǎn)。 C） I2C串行擴(kuò)展總線 I2C與SPI、MICROWIRE/PLUS接口

25、不同，它以兩根連線實(shí)現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送。I2C總線采用了器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統(tǒng)具有最簡而靈活的擴(kuò)展方法。按照I2C總線規(guī)范，總線傳輸中的所有狀態(tài)都生成相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)碼，系統(tǒng)中的主機(jī)能夠依照這些狀態(tài)碼自動(dòng)的進(jìn)行總線管理，用戶只要在程序中裝入這些標(biāo)準(zhǔn)處理模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)操作要求完成I2C總線的初始化，啟動(dòng)I2C總線就能自動(dòng)完成規(guī)定的數(shù)據(jù)傳送操作。圖1.6為I2C總線應(yīng)用系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。處理器件外圍器件 單片機(jī) 或微處 理器 單片機(jī) 或微處 理器 外圍接口模塊 I2C總線驅(qū)動(dòng)器 遠(yuǎn)程I2C系統(tǒng) 圖1.6 為I2C總線應(yīng)用系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

26、 為減少功耗，我們應(yīng)該盡量減少元器件的數(shù)量。因此，我們在系統(tǒng)中采用新一代單片機(jī)總線技術(shù)串行總線。綜上所述，我們采用I2C串行總線技術(shù)。1.2.5 要完成的工作 本次設(shè)計(jì)的主要工作有結(jié)合工藝進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、標(biāo)定試驗(yàn)、現(xiàn)場下井試驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)回放分析等。由于壓力傳感器的輸出信號(hào)受到環(huán)境溫度的影響，因此在壓力計(jì)投入使用之前要進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)。標(biāo)定中心采用加拿大先鋒石油技術(shù)裝備有限公司提供的全自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)。整套系統(tǒng)采用對(duì)比法進(jìn)行標(biāo)定，完全使用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。精度高，操作簡單，標(biāo)定范圍大，效率高。1.3本章小結(jié)在本章中，首先介紹壓力計(jì)的用途，并將我們設(shè)計(jì)的壓力計(jì)同國內(nèi)外使用較多的壓力計(jì)做了性能

27、比較；然后，概述性的介紹了壓力計(jì)的工作原理；并對(duì)壓力計(jì)的總線選擇、數(shù)據(jù)壓縮做了概念性介紹。在以后的各章里，本論文將在此基礎(chǔ)上，就系統(tǒng)硬件，系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)容錯(cuò)，數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)回歸各方面做進(jìn)一步討論。第2章 系統(tǒng)硬件 上一章，對(duì)本論文將要闡述的個(gè)部分做了概述性的介紹。在本章中，我們將詳細(xì)介紹壓力計(jì)的硬件組成及功能實(shí)現(xiàn)。2.1 硬件組成 這套系統(tǒng)的硬件基本有以下幾部分組成：1）測量；2）計(jì)算：3）存儲(chǔ)：4）電源；5）時(shí)鐘；6）系統(tǒng)監(jiān)控。其中測量部分由傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換器組成；計(jì)算部分有單片機(jī)構(gòu)成；存儲(chǔ)部分由24C1024組成；電源控制采用MAX619集成芯片；時(shí)鐘用DS1629；系統(tǒng)監(jiān)控用MAX6

28、315。各部分芯片簡介如下：1） 壓力采樣環(huán)節(jié)：壓力傳感器采用瑞典KELLER公司的壓阻式壓力傳感器，其輸出為與壓力成比例關(guān)系的電壓信號(hào)，因此需要加上A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。為了提高測量精度，這里選用美國Analog推出的具有24位精度的轉(zhuǎn)換器AD7710。AD7710為美國Analog Devices推出的性能優(yōu)越，高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換集成電路。它具有兩路差模輸入，1128八檔程控增益放大器，程控低通濾波器等特點(diǎn)，能完成24位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換頻率為101000赫茲。AD7710是低頻測量應(yīng)用中的一個(gè)完整模擬的前端，能直徑接受低頻信號(hào)，并以串行數(shù)字方式輸出，用轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)24位無誤碼性能，而且具有片內(nèi)

29、基準(zhǔn)電壓，SO24封裝，工作溫度可達(dá)到125.2） 溫度采樣及系統(tǒng)時(shí)鐘：為了節(jié)約設(shè)計(jì)空間，這里采用集溫度傳感器與實(shí)時(shí)時(shí)鐘于一體的高性能芯片DS1629.DS1629是美國DALL公司最新推出的帶有二線制串行接口（I2C）的時(shí)鐘數(shù)字化溫度計(jì)，測量精度為±0.3，測溫度范圍是-55125，并且具有可編程、寬電壓、低功耗等特性，特別適合于電池供電系統(tǒng)中。 DS1629內(nèi)部集成了時(shí)鐘及溫度監(jiān)控。數(shù)據(jù)傳輸采用I2C總線技術(shù)。其工作電壓范圍廣。時(shí)鐘/日歷單元提供秒、分、小時(shí)、星期、天、月、年單元。每月天數(shù)隨月份不同自動(dòng)調(diào)整，且可以根據(jù)閏年調(diào)整。DS1629提供12或24小時(shí)模式，在12小時(shí)模式下

30、提供AM/PM位。無論是測量溫度超過設(shè)置溫度，或是當(dāng)前時(shí)間達(dá)到設(shè)定的報(bào)警時(shí)間，DS1629的開環(huán)報(bào)警輸出端都可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。使用者可以設(shè)定報(bào)警情況（只有時(shí)間、只有溫度、或是不報(bào)警）。為存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)或是時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。DS1629提供了32字節(jié)的SRAM，因?yàn)槠洳幌拗谱x寫次數(shù)，我們將浮動(dòng)工作表存在其中。 DS1629特點(diǎn)： 時(shí)鐘可以自動(dòng)調(diào)節(jié)2100年以前的時(shí)間；用戶設(shè)定時(shí)間或穩(wěn)定報(bào)警；內(nèi)含32字節(jié)SRAM；I2C總線數(shù)據(jù)輸出；寬供電范圍：（2.2V5.5V）：8腳SOIC封裝。其引腳如圖2.1所示。 引腳功能如下： SDA、SCL：I2C總線數(shù)據(jù)線及地址線 ALRM： 溫度、時(shí)間報(bào)警輸出端 X1

31、、X2：32.768HZ晶振輸入端及反端 OSC： 晶振輸出端 圖2.1 DS1629封裝圖 3） 系統(tǒng)CPU采用Philips公司推出的新型單片機(jī)P87LPC769.其采用CHMOS工藝，采用SO-20表貼封裝，具有低功耗的特點(diǎn)。而且，P87LPC769為軍品元器件，其可以耐高溫度到125.經(jīng)過篩選可以耐到150 4）我們采用24C1024作為存儲(chǔ)器件，24C1024是一種新型I2C總線存儲(chǔ)器件，其內(nèi)有125K*8位電可擦除PROM，其可工作電壓范圍廣（1.8V5.5V）?？捎糜诘凸耐ㄓ嵓皵?shù)據(jù)存儲(chǔ)，它具有頁寫功能，一次頁寫最大字節(jié)數(shù)可達(dá)256字節(jié)，在讀取數(shù)據(jù)方面，其可以按字節(jié)讀也可以采用連

32、續(xù)讀的方式。地址總線允許最多外掛2騙24C1024在同一總線上，這樣最大可達(dá)到2M位的地址空間。本機(jī)選用24C256的主要原因是其低功耗和小體積。 24C1024主要特點(diǎn)如下： 低功耗CMOS技術(shù)：串行內(nèi)部總線（兼容I2C）；256字節(jié)頁寫功能；硬件寫保護(hù)；10萬次擦寫；電壓保護(hù)大于4000V；數(shù)據(jù)可保持200年；有PDIC以及SOIC兩種封裝；為耐高溫，在本應(yīng)用系統(tǒng)中采用24C1024，其可工作在-40+125之間，典型工作電流在寫數(shù)據(jù)時(shí)為：3Ma,讀數(shù)據(jù)時(shí)：400mA，靜態(tài)電流：1uA。 引腳功能如下：AO：片選地址SDA：串行數(shù)據(jù)總線SCL: 串行地址總線WP： 寫保護(hù)端當(dāng)WP端為高電平

33、時(shí)，24C1024只允許讀操作，當(dāng)其為低電平或懸空時(shí)，24C1024允許讀寫操作。具體24C1024的讀寫操作見第三章 。圖2.2 24C1024封裝圖 5）由于系統(tǒng)在井下工作時(shí)間一節(jié)3.6V的高能電池供電，而整個(gè)系統(tǒng)需要+5V的供電電源，因此需要直流變換器升壓至5V。這里選用MAXIM公司推出的直流變換器MAX619。MAXIM公司研制的可調(diào)節(jié)5V充電泵直流變換器MAX619，由2節(jié)電池（23.6V）輸入，就可轉(zhuǎn)換成5V±4%的電壓輸出。并且它的外圍元件極少，在0.1平方英寸的印制板上，即可把整個(gè)的MAX619及外圍元件裝下。外圍元件只有2個(gè)充電電容、2個(gè)輸入輸出電容。變換器自身最

34、大耗電為150uA，帶有可關(guān)斷功能。邏輯控制負(fù)載開路時(shí)，耗電最大只有1uA。有雙列直插（DIP28P）和SO軟封裝形式，能適應(yīng)各種需直流變換的場合。 MAX619輸入23.6V（2節(jié)電池）電壓，可提供5V輸出。內(nèi)部充電泵和外部濾波電容保證5V的輸出。當(dāng)輸出電勢有下降趨勢時(shí)，充電泵受脈動(dòng)控制，使電壓保持在5V±4%范圍內(nèi)。當(dāng)ON/OFF為邏輯高電平時(shí)，MAX619就處于輸出關(guān)斷狀態(tài)，充電泵開關(guān)停止工作，輸出為0V。 MAX619輸入23.6V（2節(jié)電池）電壓，可提供5V輸出。內(nèi)部充電泵和外部濾波電容保證5V的輸出。當(dāng)輸出電勢有下降趨勢時(shí)，充電泵受脈動(dòng)控制，使電壓保持在5V±4

35、%范圍內(nèi)。當(dāng)ON/OFF為邏輯高電平時(shí)，MAX619就處于輸出關(guān)斷狀態(tài)，充電泵開關(guān)停止工作，輸出為0V。MAX61典型應(yīng)用電路如圖2.3所示。 圖2.3 MAX619典型應(yīng)用電路 充電電容C1和C2的參數(shù)選擇：C1和C2充電泵電容是關(guān)鍵元件，它的電容值保證輸出電壓和輸出電流的穩(wěn)定。其值應(yīng)在0.22uF到1.0uF選擇。大容量的電容（達(dá)50uF）也可用，但是，大容量電容使用后，輸出電壓的紋波將增加。所以，選擇電容值不宜太小和太大，而且，應(yīng)選用陶瓷和鉭電容。設(shè)計(jì)時(shí)選擇0.22U的陶瓷電容。2.2 工作原理 本系統(tǒng)為存儲(chǔ)式壓力計(jì)，其采用斷電工作方式：即依照工作表（時(shí)間表）在特定時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理

36、、存儲(chǔ)，而在其它時(shí)間卻處于斷電狀態(tài)（只有時(shí)鐘工作）。這這種方式下，使得應(yīng)用系統(tǒng)處于省電狀態(tài)，又使得采樣數(shù)據(jù)不至過多，以免系統(tǒng)存儲(chǔ)不下。2.2.1壓力測量部分 第一章中已經(jīng)介紹過，壓力傳感器采用KELLR-1型壓阻式傳感器，其量程為0-100Mpa，輸出為0-600mV。的電壓信號(hào)，有AD7710進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，變?yōu)閿?shù)字最后進(jìn)入CPU進(jìn)行存儲(chǔ)等處理。壓力測量的原理如如下： AD7710引腳排列及外圍電路如圖2.4所示。（1）腳SCL K：串行時(shí)鐘脈沖。當(dāng)MODE為高電平時(shí)，則SCLK引腳輸出串行時(shí)鐘脈沖，器件狀態(tài)為內(nèi)時(shí)鐘模式；當(dāng)MODE為低電平時(shí)，則為外時(shí)鐘模式，SCLK為輸入端。（2）腳XI

37、N：器件的主時(shí)鐘信號(hào)。如主時(shí)鐘信號(hào)為CMOS兼容時(shí)鐘，則直接從該引腳饋入。（3）腳XOU:T器件的主時(shí)鐘信號(hào)。主時(shí)鐘為石英晶體時(shí)，石英晶體聯(lián)接在XIN和XOU T之間。（4）腳AO：地址輸入。低電平時(shí)，對(duì)控制寄存器進(jìn)行讀和寫，高電平時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)寄存器和校準(zhǔn)寄存器的存取。（5）腳SYNC：邏輯輸入，低電平有效（6）腳MODE：模式選擇，邏輯輸入，高電平時(shí)，為內(nèi)時(shí)鐘模式；低電平時(shí)，為外時(shí)鐘模式。（7）腳AINI（+）：通道1的正模擬輸入。圖2.4 壓力測量原理圖（8）腳AIN1（-）：通道1的負(fù)模擬輸入。（9）腳AIN2（+）：通道2的正模擬輸入。（10）腳AIN2(-)：通道2的負(fù)模擬輸入。（1

38、1）腳VSS：負(fù)模擬電源。典型值為0-5V。單電源工作時(shí)，該端與地（A GND）短接。（12）腳AVDD：正模擬電源，使用范圍+5+10。（13）腳VBIAS：偏置電壓輸入。（14）腳REF IN（-）：負(fù)的參考電壓輸入端。（15）腳REF IN（+）：正的參考電壓輸入端。（16）腳REF OUT：內(nèi)部2.5V參考電壓輸出端。（17）腳IOU T：補(bǔ)償電流輸出端。它能提供20uA的恒定電流，能與外部的熱敏電阻連接，進(jìn)行冷端補(bǔ)償。（18）腳AGND：模擬地。（19）TFS：發(fā)送幀同步，低電平有效。在脈沖下降沿后串行數(shù)據(jù)有效。（20）腳RFS：接收幀同步發(fā)送幀同步，低電平有效。（21）腳DRD Y

39、：邏輯輸出，低電平有效，下降沿觸發(fā)。（22）腳SDATA：串行數(shù)據(jù)。（23）腳DVDD：數(shù)字電源，+5V。DVDD電壓不能低于4.75V，否則AD7710不能正常工作。另外DVDD必須小于或等于AVDD。（24）腳DGND：數(shù)字地。 AD7710以一定的速率對(duì)壓力差模輸入信號(hào)（0600mV）進(jìn)行連續(xù)采樣，采樣速率由主時(shí)鐘f CLKIN決定。采樣信號(hào)經(jīng)PGA放大后，使其輸出電平滿足電荷平衡（）ADC的要求，爾后轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖序列。該序列經(jīng)數(shù)字濾波器處理后以濾波器一階陷波頻率確定的速率更新21位的輸出寄存器，寄存器中的數(shù)據(jù)可從雙向串行口采用同步內(nèi)時(shí)鐘或同步外時(shí)鐘方式隨機(jī)讀取，或者以輸出寄存器更新速

40、率周期地讀取。AD7710的讀寫時(shí)序如圖2.5所示。圖2.5 外部時(shí)鐘模式讀寫AD7710時(shí)序 AD7710內(nèi)部具有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和背景校準(zhǔn)等功能。自校準(zhǔn)能消除芯片本身的零點(diǎn)誤差和增益誤差，系統(tǒng)校準(zhǔn)能消除輸入通道的失調(diào)和增益誤差，背景校準(zhǔn)能消除溫度漂移、電源波動(dòng)和時(shí)間漂移的誤差。這些校準(zhǔn)均由微控制器的軟件來實(shí)現(xiàn)。A/D轉(zhuǎn)換器的基本思想是基于過采樣技術(shù)把更多的量化噪聲壓縮到基本頻帶外邊的高頻區(qū)，并由數(shù)字濾波器濾掉帶外噪聲。因此，過采樣A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)： 采用一位編碼技術(shù)，故模擬電路少； ADC前面抗混（模擬低通）濾波器設(shè)計(jì)容易； 提高信噪比。本次設(shè)計(jì)中AD7710的轉(zhuǎn)換速度設(shè)為10

41、HZ，通過實(shí)驗(yàn)得知，其有效精度高達(dá)20位，滿足了設(shè)計(jì)的要求。2.2.2 溫度測量部分 系統(tǒng)測溫傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS1629。在-55125測溫范圍內(nèi)，其測量精度為±2，然而采取擴(kuò)展讀后，其測量井度可達(dá)到±3.DS1629的溫度轉(zhuǎn)換方式有兩種：連續(xù)轉(zhuǎn)換與單詞轉(zhuǎn)換。DS1629出廠時(shí)設(shè)定為一上電即開始連續(xù)測量溫度，即連續(xù)轉(zhuǎn)換方式。這一操作類似后臺(tái)工作，主控CPU可連續(xù)讀取溫度寄存器，而不會(huì)影響穩(wěn)定的測量與轉(zhuǎn)換。由于DS1629的溫度測量轉(zhuǎn)換速度很快，而且在連續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)換模式下DS1629的功耗增加，如果讓其在整個(gè)壓力計(jì)的采樣時(shí)間內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)換，則必然增加系統(tǒng)的功耗。因此程

42、序設(shè)計(jì)時(shí)，讓其一上電就處于單次轉(zhuǎn)換模式，那么DS1629在一次溫度轉(zhuǎn)換完畢后，回到待機(jī)模式，這就降低了整機(jī)的功耗。 DS1629芯片提供I2C協(xié)議接口，與CPU之間接口簡單方便。CPU通過命令A(yù)AH、A8H、A9H分別讀取溫度寄存器（TEMP_READ）、計(jì)數(shù)寄存器（COUNT_REMAIN）、斜率寄存器（COUNT_PER_C）,然后通過下式的計(jì)算以提高轉(zhuǎn)換精度。 T=TEMP_READ-0.25+式（2-1） 實(shí)驗(yàn)證明，選取DS1629進(jìn)行測溫并通過擴(kuò)展讀的方法，溫度精度達(dá)到了±0.3，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。2.2.3 電源控制部分 由單節(jié)電池，升壓片MAX619，模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)MAX46

43、24以及電源監(jiān)控芯片MAX6315構(gòu)成的電源部分，起到了對(duì)電源的開關(guān)控制。本系統(tǒng)采用了在井下工作時(shí)無法從井上得到電能，只能采用電池供電。為了能夠長時(shí)間井下采集要求，要求系統(tǒng)功耗要小。為了達(dá)到低功耗目的，我們除了選用低功耗的元器件，整個(gè)系統(tǒng)采用了斷電工作方式。在此方式下，MAX619只在工作表所指定的時(shí)間點(diǎn)為儀器供電，其余時(shí)間只為定時(shí)器供電，其余元器件處于斷電方式。由上述可知，本系統(tǒng)要有兩種供電：一路為定時(shí)器及其相關(guān)元件供電：另一路為采樣、計(jì)算、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)供電。電源控制電路見下圖所示。圖2.6 電源控制電路圖如圖2.6所示，系統(tǒng)第一次上電時(shí)（接上電池），MAX6315產(chǎn)生100ms的復(fù)位，RST引

44、腳變化低電平（維持100ms），因此模擬開關(guān)MAX4624的控制腳INI為低電平，此時(shí)COM1與NC1接通，升壓片MAX619接通電源，其輸出V2為5V，V1=1.3V。其中V2給系統(tǒng)供電，V1給時(shí)鐘DS1629供電。系統(tǒng)工作后，讓CPU的P1.2引腳（為開漏輸出）為低電平，因此系統(tǒng)處于常供電狀態(tài)。待采樣結(jié)束后，讓CPU置P1.2為高電平，因此MAX4624的控制腳IN1變?yōu)楦唠娖健４藭r(shí)COM1與NO1接通，NC1與電源切斷，MAX619的輸出電壓為V2=0V，系統(tǒng)停止工作。但此時(shí)V1=2.7V左右，因此時(shí)鐘時(shí)刻有電，保證了時(shí)間的準(zhǔn)確性。下次采樣時(shí)刻到達(dá)后，時(shí)鐘芯片DS1629發(fā)出報(bào)警信號(hào)，即

45、ALARM引腳產(chǎn)生下降沿，因此復(fù)位芯片的手動(dòng)復(fù)位端MR有效，MAX6315產(chǎn)生復(fù)位，RST腳變?yōu)榈碗娖?，從而升壓片產(chǎn)生輸出電壓，系統(tǒng)循環(huán)工作。2.2.4 存儲(chǔ)部位 本儀器采用24C1024作為存儲(chǔ)元件。24C1024采用I2C總線技術(shù)，含禁止寫入腳（WP）。系統(tǒng)要求存儲(chǔ)容量在1M位，所以共用1片24C1024。存儲(chǔ)器分成兩部分：一部分為測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；另一部分為控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。為防止數(shù)據(jù)出錯(cuò)，測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)要求一次只有一片可以寫入。通過對(duì)LPC769的P1.6P1.7編碼，可以實(shí)現(xiàn)此要求。對(duì)于另一部分控制數(shù)據(jù)區(qū)，又可以分為兩部分：浮動(dòng)工作表部分；固定工作表部分。浮動(dòng)工作表部分在數(shù)據(jù)采集時(shí)被下位

46、機(jī)改寫。固定工作表部分存儲(chǔ)的是上位機(jī)傳下來的固定工作表，只有與上位機(jī)通訊時(shí)，才允許下位機(jī)改寫里面的內(nèi)容。硬件電路見附圖部分。2.2.5 定時(shí)控制部分 此部分有DS1629以及MAX6315組成。DS1629同樣為I2C總線元件，其SDA、SCL線連接LPC769的P1.6、P1.7.LPC736通過P1.6、P1.7將控制字、報(bào)警時(shí)間以及浮動(dòng)工作表分別寫入DS1629的控制單元、報(bào)警時(shí)間寄存器及片內(nèi)RAM。當(dāng)當(dāng)前時(shí)間與報(bào)警時(shí)間相同時(shí)，DS1629發(fā)出報(bào)警：ALARM腳發(fā)出低電平。此電平將一直維持到再次對(duì)DS1629的時(shí)間寄存器或報(bào)警時(shí)間寄存器進(jìn)行讀寫操作后，ALARM端才恢復(fù)常態(tài)（DS1629

47、的ALARM端常態(tài)電平狀態(tài)及報(bào)警電平狀態(tài)可由控制字設(shè)置）。ALARM腳發(fā)出低電平后，復(fù)位芯片產(chǎn)生手動(dòng)復(fù)位，升壓片MAX619上電，輸出+5V電源。系統(tǒng)開始工作。硬件電路見附圖部分。2.3 本章小結(jié) 在介紹了一些常用的器件后，本章就針對(duì)壓力計(jì)的測量部分，計(jì)算部分，時(shí)間控制部分，電源控制部分，存儲(chǔ)器部分的原理做了詳細(xì)的闡述。 第3章 系統(tǒng)軟件在本章中，將詳細(xì)的闡述壓力計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件流程。首先，就I2C總線的應(yīng)用，給出了基本時(shí)序；然后是存儲(chǔ)單元軟件實(shí)現(xiàn)；其次是測量軟件實(shí)現(xiàn)；再次敘述了對(duì)DS1629的一系列操作；最后給出了壓力計(jì)程序的主流程框圖。3.1 測井?dāng)?shù)據(jù)采集部分 測井?dāng)?shù)據(jù)包括井底壓力和溫度，

48、程序中先測量壓力然后測量溫度，再按照一定的格式存儲(chǔ)起來。氣壓力穩(wěn)定采樣子程序流程圖如下：組成AD7710控制字初始化AD7710組成DS1629控制字初始化DS1629讀取AD7710采樣值存入55H，56H，57H單元讀取DS1629溫度值按個(gè)格式存入1024存入58H,59H,5AH單元返回開始 圖3.1 數(shù)據(jù)采集流程圖 3.2 時(shí)鐘控制部分 這部分主要詳述了對(duì)DS1629的一系列操作，其中包括DS1629的初始化、以及對(duì)DS1629時(shí)間寄存器的讀寫、浮動(dòng)工作表的讀寫操作。A DS1629初始化發(fā)地址、寫控制字有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答發(fā)寫控制字命令發(fā)控制字 否 否 否是是是發(fā)起始信號(hào)發(fā)停止信號(hào)、

49、返回 圖3.2 DS1629初始化流程圖B、讀時(shí)間發(fā)地址、寫控制字發(fā)非應(yīng)答及停止信號(hào)發(fā)應(yīng)答、地址加一發(fā)控制字重發(fā)起始信號(hào)發(fā)地址、讀控制字發(fā)讀時(shí)間控制字發(fā)地址、寫控制字去時(shí)間錯(cuò)誤處理程序讀入一字節(jié)有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答AA讀出時(shí)間正確返回發(fā)起始信號(hào)NNNNNYYYYYYN 圖3.2.1 讀時(shí)間流程圖 C 寫時(shí)間讀出報(bào)警時(shí)間利用報(bào)警時(shí)間極快間隔組成下次報(bào)警時(shí)間利用報(bào)警時(shí)間極快間隔組成下次報(bào)警時(shí)間發(fā)啟動(dòng)信號(hào)寫入一字節(jié)發(fā)寫時(shí)間控制字發(fā)地址、寫控制字地址加一有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答有應(yīng)答返回NNNYYYYN 圖3.2. 寫時(shí)間流程圖3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分 這部分主要將講述一下整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器部件24

50、C1024的讀寫操作，其中應(yīng)用注意的是對(duì)24C1024的片段、頁寫功能。A、 讀24C1024保護(hù)現(xiàn)場回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回回復(fù)現(xiàn)場并返回有應(yīng)答位有應(yīng)答位有應(yīng)答位否否是是 是否 圖3.3 讀24C1024流程圖 B、寫24C1024保護(hù)現(xiàn)場組成地址發(fā)送起始信號(hào)發(fā)送地址寫入一個(gè)字節(jié)發(fā)送停止位待寫單元地址加1024地址加 1發(fā)送停止位、返回置WP腳并返回1024地址加 1發(fā)送停止信號(hào)寫入一字節(jié)讀寫頁狀態(tài)字有應(yīng)答位為頁寫數(shù)據(jù)寫完有應(yīng)答位換頁？也寫模式1BB否否是是是是否否否是否是 圖3.3 寫24CP1024流程圖3.4 I2C總線部分3.4.1 I2C總線的基本原理 I2C總線的時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA都是雙向傳輸線?？偩€設(shè)備用時(shí)SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)，只有關(guān)閉I2C總線時(shí)才使SCL鉗位在低電平。在I2C總線上每傳輸一位數(shù)據(jù)都有一個(gè)時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)，其邏輯“0”和“1”的信號(hào)電平取決于該節(jié)點(diǎn)的正端電源VDD的電壓。A） 總線數(shù)據(jù)有效性I2C總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在時(shí)鐘線高電平期間數(shù)據(jù)線上必須保持穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)為0.只有在