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

0 引 言
現(xiàn)代深海探測領域中，需要進行溫度、壓力檢測，并通過電磁閥實時控制水下機械臂采樣動作，通過步進電機控制旋轉水下攝像頭拍攝轉速，以達到研究深海熱液溫度壓力變化并實時控制的目的。海底熱液溫度最高可達300～400℃，最低則不超過10℃；海底壓力最高可達40Mpa。根據(jù)此特殊情況，設計了測溫范圍為0～500℃，測壓范圍為1～45Mpa的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用MOTOROLA公司MC68HC908GP32單片機作為核心控制，并擴展出數(shù)據(jù)存儲，電磁閥和電機控制等功能。整個系統(tǒng)具有實時控制，功耗低，體積小等優(yōu)點。
1 系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)由三組鉑電阻測三點溫度，三個鉑電阻分別編號為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，后經電流－電壓轉換電路輸入至單片機AD轉換口，在單片機內部處理后在數(shù)碼管顯示；由一個壓力傳感器測壓力，編號為4，經壓力變送器輸入單片機AD轉換口，在單片機內部處理后在數(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，后三位顯示溫度值或壓力值，編號1-2-3-4-1循環(huán)顯示，兩編號數(shù)據(jù)顯示間隔時間為10秒（可調）。同時每隔1秒（可調）將溫度和壓力數(shù)據(jù)存入EEPROM存儲器中，需要時通過串口傳至PC機，可供后續(xù)數(shù)據(jù)分析處理。PC機端用Delphi做數(shù)據(jù)處理軟件，可繪制溫度、壓力變化曲線，保存后供進一步分析處理。系統(tǒng)同時根據(jù)溫度、壓力變化實時控制電磁閥吸合控制機械臂動作，并可根據(jù)其他系統(tǒng)控制信號調整步進電機轉速。系統(tǒng)設計框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件包括單片機匯編程序設計和人機交互界面設計兩部分。
2.1 單片機匯編程序設計
匯編程序由各個子程序構成，對采集數(shù)據(jù)進行實時處理。主要有溫度及壓力循環(huán)顯示子程序，A/D轉換及數(shù)據(jù)處理子程序，EEPROM數(shù)據(jù)存儲子程序，數(shù)據(jù)上傳PC機子程序，步進電機轉速調整及電磁閥控制子程序，定時中斷子程序，外部中斷子程序等部分構成。主程序流程圖如圖2所示：

2.2 人機交互界面設計