基于主从式MSU2964单片机的静力测量系统

　　1　引言

　　本静力测量装置用于铁路系统野外地质勘探。静力测量通过单桥、双桥桥式测量电路进行。在初始状态,该桥平衡,桥路输出的电压差为零;由于土层压力,导致桥臂的一个阻值发生变化,从而使桥臂不平衡,这个不平衡反映在电压差上。该电压经过放大电路放大,最终作为AD转换器的的输入电压信号。本系统所要采集的信号既有探头锥尖压力、也有探头侧壁的压力,故单桥、双桥电路都采用。

　　2　系统硬件结构

　　系统采用主从式结构。该系统包含进行信号模数转换的AD转换器,存储数据的Flash、存储程序代码的ROM,显示操作界面的液晶显示屏、用户进行操作的小键盘、完成系统管理任务的主处理器和完成子程序功能模块的从处器。并口用来下载程序、实现同PC机通讯及数据的传输。压力探头有可能碰到石头等硬物,蜂鸣器则用来报警提示。系统组成原理如图1所示。

　　MSU2964主单片机的主要功能是对用户界面进行菜单管理、对各个I/O外设的控制、以及响应用户的各项操作。从单片机则负责响应主单片机传来的每一个函数调用指令。这样分配既可以平衡主、从单片机之间的运算量,即主单片机使用的每个功能函数实际的执行由从单片机完成,主单片机只需通过通讯端口发出对应函数的编号,然后再从端口接受从单片机返回的数据。

　　显示设备采用128×220像素的点阵型液晶,通过该设备可以提供菜单、操作对话框和图形曲线的显示。而用户的输入则通过小键盘实现, AD转换器选用ICL7135,此AD为BCD码4位半,精度比较高,有4个通道,满足地质勘测对压力数据精度的要求,同时也可以测量多个压力量。由于土层静力测量的数据量很大,采用128KB字节的Flash。

　　3　系统软件设计

　　本系统软件设计有两个主要特点。①采集的数据均以文件的形式存储。也就是说,在物理上并不要求存储空间是连续的,本系统自动保证同一个文件里面的数据在逻辑上是连续的,这样方便了在界面实现过程中不必在意存储单元的分配,而专注于界面和功能实现;方便了在本单片机系统上直接实现上位机的数据处理功能,比如数据的修改、删除或者整个数据文件的删除和建立。尤其是在执行删除操作之后,存储单元中就会出现“空洞”,即浪费了一部分空间;采用逻辑连续后,只需改变尾指针即可,不用整体移动其他没有被操作的数据,从这个意义上来说,提高了使用效率和操作速度。②用户操作均以菜单形式实现。特点是操作界面非常友好,所有操作均以菜单形式操作,功能实现一目了然。本压力测量系统菜单的总体设计如图2所示.