钻井倾斜角附方位角微机测量仪.docVIP

本科生毕业设计 钻井倾斜角及方位角微机测量仪 digital instrument of dip angle and azimuth of drilling 学生姓名 霍兆权 所在专业 电气工程及其自动化 所在班级 电气1081 申请学位 工学学士 指导教师 刘丹 职称 副教授 副指导教师 职称 答辩时间 2012 年 6 月 2 日  目 录 设计总说明 I introduction II 第一章 绪论 1 1.1 钻井测量系统研究的意义 1 1.2 钻井测量系统的国内外研究现状 1 1.2.1 国内钻井测量系统研究现状 2 1.2.2 国外钻井测量系统研究现状 2 1.3 本文主要的研究内容 3 第二章 系统总体设计 4 2.1 系统总体方案 4 2.2 传感器类型选择 4 2.3 单片机选择 6 2.4 数据传输方式选择 7 第三章 系统硬件设计 8 3.1 硬件设计整体方案 8 3.2 硬件各部分设计 8 3.2.1 单片机最小系统电路 8 3.2.2 USB-TTL驱动电路 10 3.2.3 T-Flash驱动电路 11 3.2.4 L3G4200D驱动电路 12 3.2.5 MMA7455驱动电路 13 3.2.6 电源电路 14 第四章 下位机软件设计及调试 15 4.1 下位机软件整体方案设计 15 4.2 软件各模块设计 16 4.2.1 STC12C5608AD的SPI模块 16 4.2.2 MMA7455读写模块 18 4.2.3 L3G4200D读写模块 19 4.2.4 T-Flash卡读写模块 23 4.2.5 内部EEPROM模块 24 4.2.6 串口通信及下位机通信协议模块 26 4.2.7 定时采集模块 29 第五章 上位机软件设计 32 5.1 上位机整体方案设计 32 5.2 上位机各模块设计 33 5.2.1 上位机界面设计及控件使用 33 5.2.2 串口接收数据和配置下位机 33 5.2.3 数据格式转换及存储 35 5.2.4 数据滤波 36 5.2.5 数据处理 36 5.2.6 出错处理 38 第六章 系统样机测试 40 6.1 系统样机测试总体方案 40 6.2 上位机和下位机联合测试 40 6.2.1 下位机数据校正和传输 40 6.2.2 下位机配置设置 41 6.2.3 上位机数据滤波及处理 42 6.2.4 出错处理调试 42 第七章 设计总结 43 鸣 谢 44 参考文献 45 附 录 46 附录 A 46 A1 元件清单 46 A2 下位机原理图 47 A3 系统硬件连接图 48 附录 B 49 B1 下位机程序代码 49 B2 上位机程序代码 62  设计总说明 数字化数据采集和存储可以提高数据的处理效率和可靠性，很多优秀的数据处理算法也可以比较方便的实现。本文针对传统钻井倾角和方位角以照相和人工处理繁琐方法加以大大的改进，提出使用数字式三轴陀螺仪和数字式三轴加速度传感器，实时测量钻井相应深度下的倾斜角和方位角。考虑到测量过程中采用有线或无线传输数据的困难及高成本，转而采用大容量的TF卡来离线记录数据，从而大大简化数据传输及存储的问题。 本系统由8位单片机STC12C5608AD为控制核心，采用L3G4200D数字式3轴陀螺仪，MMA7455数字式3轴加速度传感器，以一定的下降速度，通过设定采集时间的方法，对一定深度的钻井通过定时测量来测量出整个钻井各个部分的倾斜角和方位角的信息，并采用特殊格式记录到TF卡，采集完成可以通过串口或读卡器上传数据到电脑上，使用相应的上位机处理数据。由于单片机只需完成采集和记录数据的功能，不需要进行对硬件要求很高的各种浮点运算，大大简化下位机的设计和成本。本设计可以在陆上或海上复杂电磁环境的钻井平台上。 关键词： 倾斜角；方位角；陀螺仪；加速度传感器；上位机 introduction Digital data acquisition and storage can improve the data processing efficiency and reliability, many excellent data processing algorithm can also be more convenient realization. This article in view of the traditional drilling to take a picture and azimuth Angle and artificial processing method can greatly improve red tape, and puts forward three ax