基于单片机的井径测量系统软件设计

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1、基于单片机的井径测量系统软件设计-电气论文基于单片机的井径测量系统软件设计杨晨娜（西安职业技术学院，陕西西安710032）摘要：针对传统油井测量仪器体积大、价格贵等问题，设计了一种新型高效的智能三臂测井仪器。该测井仪器将传统的仪器做成以SPCE061A单片机为核心的嵌入式系统，其集成度高，大部分功能用软件实现，包括测量、计算、结果校正、显示、仪器量程自动校正和存储、语音提示、报警等模块。实验证明，该系统能够稳定工作，可靠性高，测量精度可达2%，能够满足实际油井直径测试要求。关键词：SPCE061A；软件设计；测量精度；自动校正中图分类号：TN702?34文献标识码：A文章编号：100

2、4?373X（2015）18?0053?04目前，我国油井直径测量需求量大，井径测量仪作为采油设备工具之一，随着科学技术的快速发展不断的更新，但普遍存在着体积大、价格贵、灵活性低等缺点。基于这种现象，本文设计了一种基于凌阳单片机的智能井径测量系统，其集成度高、测量误差小、操作简单、便于携带，具有很高的实用价值。1系统总体方案设计系统功能的实现建立在硬件基础之上，但也离不开质量较好的软件设计，只有硬件和软件无缝连接，所设计出的系统性能稳定，具有较高的可靠性及使用性。在对仪器使用状况充分了解的基础上，设计了以单片机为核心的硬件电路。功能框图及硬件原理图如图1所示。但是在测量系统中，不能只

3、靠硬件来实现，功能强大的软件是驱动硬件不可或缺的。一个好的软件大大简化了硬件的设计，软硬件必须两者紧密结合起来。既要看到硬件的效率高、又要发挥软件功能强的特点。2井径测量仪软件实现本井经测量软件主要由6部分组成：测量、滤波、标度变换、存储、显示、报警、LED指示和校正。井径测量软件是一个包含键盘操作、LED显示和主板控制存储的小型操作系统。它用汇编语言和C语言联合编写而成。汇编和C语言相结合，既显现出了汇编语言的精炼，又不失C语言的简练。本程序合理安排汇编和C的比例，使程序精炼而高效。2.1主程序模块程序采用模块化设计。主程序模块是整个程序的核心，其流程如图2所示。进入系统后，首先对

4、仪器的标准点进行设置，然后对系统进行初始化。接着采用永为真的while语句进行不断循环扫描，进行数据采集以及标度变换工作。在循环中，先对键盘进行初始化操作，之后进行键盘扫描，直到有一个键按下，并读取键值，若再有一键按下，则进入系统矫正程序，当有第三键按下时进行FLASH擦除工作。接着进入A/D转换程序，对采样的4组数据进行A/D转换后，进行求平均值，所得结果作为最后采样数据。接着对采样数据进行判断，其值是否处于有效范围之内，若结果小于最小值，则显示LLL，当结果大于最大值时，则显示HHH并进行报警，之后才进行标度变换。具体程序如下：2.2A/D转换模块及其误差校正A/D转换模块是整个

5、程序数据的入口，如图3所示，其关系着测量的速度和精度。为了提高精度和减少函数数量便与传递参数，误差校正模块嵌入在主程序中，而A/D转换函数则用汇编语言编写，函数无入口参数，返回值为A/D转换的10位2进制结果。如图4所示，进入误差校正程序后，首先对标志变量清0，调用A/D转换函数，并将A/D转换的结果累加，判断4次转换是否结束，未结束则继续进行转换，结束后求出平均值存入全局变量AD_average中。在A/D转换函数中，首先选择模拟量输入通道为LINEINIOA0，允许A/D转换，延时后查询A/D转换标志，判断A/D转换是否结束，未结束继续转换，结束后将结果左移6位，然后返回给调用函

6、数。2.3标度变换模块量程校正模块是一个结构简单的模块，它主要完成复杂的4次牛顿插值计算，所以它用C语言编写，代码精炼简单，如图5所示。2.4系统初始化模块系统初始化模块是对系统运行前各个参数的设置，如图6所示，包括I/O口的初始化，系统时基的初始化，中断初始化等，其中时基选择为32Hz，中断为IRQ5?2Hz用于存储数据计时，IRQ6?32Hz用于LED动态显示中断。32Hz频率适中，使LED即能达到亮度，又不回闪烁，显示稳定。RAM校正表的缓存作为一个程序在这里被调用，这段程序首先从FLASHROM中读出参考的校正数据，然后根据计算生成4次牛顿插值表，并将表存入RAM等候被调用。

7、2.5LED显示模块LED显示是人机交互最直观的部分，要让他即能及时显示，又能不受其他程序的影响，所以LED显示被放在32Hz中断中被调用，当每次进入中断时首先就是进行压栈保护，然后取出入口参数，入口参数为4位要显示的数字如：23.87，入口参数就为2，3，8，7。然后初始化了位选标志位寄存器，接着进入相应位的显示程序，在那里查表，找到LED位选和段选的编码送IOB口显示，延时显示完1位后就给位标志位加1显示下1位，当位选标志为5时表示一轮显示完毕，即出栈