1 系统结构及工作原理

　　该系统的硬件结构图， 以单片机作为本系统的核心控制芯片， 可实现数据存储、处理、输入输出控制等功能， 外围电路包括采样电路、通讯电路和报警停机电路。

　　1 1 监测点的确定和传感器的选择及安装

　　（ 1） 油位的监测。本系统采用安装传感器的方法在线监测油位。油位监测点选择在大油池油位和小油池油位， 大油池是高速轴所连接的齿轮所在的位置， 小油池是低速轴所连接的齿轮所在的位置。

　　减速器内部的润滑油会长时间维持在高温状态， 液位传感器必须能够长时间工作于高温环境， 因此，本系统采用俄罗斯微电子传感器工业集团生产的MIDA 型硅- 蓝宝石压力传感器。液位传感器安装在减速器的底部。传感器输出的信号经信号调理电路处理后送到数模转换芯片对应通道， 信号调理电路。

　　（ 2） 油温、轴温的监测。本系统共设置 4 个温度监测点， 分别为高速轴轴温、低速轴轴温、大油池油温、小油池的油温。温度传感元件采用Pt100 铂热电阻。Pt100 输出的温度信号经过专用芯片 XTR105 将信号条理到标准的 4 20mA 电流信号， 其电路原理图。

　　XTR105 是美国 BURR- BROWN 公司生产的带传感器激励和线性化的 4 20mA 电流发送器，用于热电阻温度传感器的信号条理和桥测量电路的信号条理上， 具有高共模抑制比、高噪声抑制能力、电路输出的低噪声、低温漂、宽电压供电等优点， 通过配置不同的调零电阻、量程调整电阻和线性化电阻的方法来选择不同的量程范围。

　　1 2 采样电路

　　A/ D 转换选用 M AX197， 这是一种 8 路模拟输入 12 位数字输出的集成系统， 转换时间为 6 s，采样速率为 100 103 次/ s， 转换精度 1/ 4096， 具有三态输出数据锁存器， 能够满足输送机对信号监测转换精度的需要。采样电路共 6 路， 分别对高速轴轴温、低速轴轴温、大油池油温、小油池的油温、大油池油位和小油池油位参数进行采集。单片机 P89C51DB2 通过对 MAX197 的控制， 实现 6 路模拟信号的切换， A/ D 转换后的数字信号送到单片机 P0 口供处理。

　　1 3 微控制器

　　单片机采用 Philips 公司生产的 P89C51RD2.

　　该芯片不仅具有 M CS- 51 系列单片机的所有特性， 而且片内集成了 64kb 并行可编程的非易失性FLASH 程序存储器， 可实现对器件的在系统编程（ ISP） 和在应用编程 （ IAP） .此外还有 3 个 16 位定时器， 一个增强型 U ART .该芯片价格低、功能强， 是目前性能价格比较高的单片机之一， 完全满足本系统需要。

　　1 4 静态存储电路

　　静态存储电路采用 CATA LYST 公司生产的CA T24C021 芯片。它有3 种功能： 看门狗定时器、电压监控和 EEPROM 功能。在系统出现故障或上电/ 掉电期间， CAT24C021 能给 CPU 提供一个复位信号， 以确保系统的正确操作。当系统出现故障时， 由于失去正确操作， CPU 1 6 秒内没有触发SDA， 看门狗定时器将溢出， CAT 24C021 产生一个复位信号给 CPU .而 I2C 串行 CM OS E2PROM可以存储单片机系统的重要参数。

　　1 5 通讯电路

　　本系统从煤矿井下现场的具体工况等多方面考虑， 确定采用 485 通讯标准， 并且制定了自己的高层用户协议。通讯模块以 485 芯片 M AX1487 为核心构成。利用光耦 6N137 来隔离通讯模块与主处理单元， 提高系统的稳定性和抗干扰能力。

　　2 软件设计

　　在软件的设计过程中， 综合了系统的功能、性能要求， 兼顾软件的易维护性， 采用了模块化结构设计思想。系统软件主要由主程序和 4 个专用子程序以及延时等几个通用子程序组成。4 个专用子程序分别是数据采集子程序、故障判断子程序、通讯子程序和参数存储子程序， 其主要内容包括： 控制采样次数， 采样数据数值比较、判断和处理， 参数和故障信息的存储、读取， 与上位机的通讯等。

　　3 监测数据分析

　　试验时刮板输送机加装了 2 个温度传感器 1 个液位传感器。

　　度传感器 1 安装在输入轴处减速器的顶部，温度传感器 2 安装于输出轴的顶部。液位传感器安装在大油池底部， 电动机空载运行， 进行了测试，测试数据。