【正文】 56 字節(jié) 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ， 5個外部雙向 8位 輸入 /輸出（ I/O）口，4個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個 全雙工串行通信安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 23 口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 （ 3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。 1 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 WR ALE 地址所存 START 寄存器清“ 0” A/D 啟動 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 21 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V). MCS51 單片機與 ADC0809 的接口 ADC0809 與 MCS51 單片機的連接如圖 所示 電路連接主要涉及兩個問題。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志 ，又可作為中斷請求信號使用。 START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應保持低電平。 傳輸電纜 : 電纜最大長度： 2021m 分布電容 ≤ ／ km 分布電感 ≤1mH ／ km 外形尺寸： 200 mm110 mm35mm 質(zhì)量： ADC0809 引腳圖與接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡介 8 路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有 8 路模擬選 通開關(guān)，以及相應的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為 100μs 左右。2℃ 分辨率 : 高濃 0. 1%CH4， 溫度 ℃ 顯示方式 : 六位 LED，其右三位顯示甲烷，左三位顯示溫度 響應時 間 : ≤20s 報警點 : 可調(diào) ,儀器出廠時設(shè)定在 %CH4； 在 %%CH4 內(nèi)可調(diào) 斷電點 : 可調(diào) ,儀器出廠時設(shè)定在 %CH4 復電點 : 可調(diào) , 儀器出廠時設(shè)定在 %CH4 高低濃度轉(zhuǎn)換點： 1）從低到高： % CH4 2）從高到低： % CH4 調(diào)節(jié)方式：使用本公司生產(chǎn)的 FYF 型遙控器 防爆標志： ExibI 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 14 防爆合格證號： 1044440 安全標志證號： 20212726 報警方式 :聲光，其中 : 音量 : ≥85dB 光可見度 : ≥20m 工作方式 :擴散式 防爆型 式 :礦用本安兼隔爆型； 防爆標志： ExibdI。 目前 該傳感器 已廣泛應用于全國大、中、小型煤礦，在國內(nèi)市場占有率超過 60％，在煤礦預防瓦斯災害方面經(jīng)常發(fā)揮重要作用，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益 。當瓦斯體積分數(shù)增加時，減少脈沖的寬度 T以減少通過元件的平均電流。 變流瓦斯檢測方法的原理 變流檢測方法是一種使載體催化傳感元件在檢測瓦斯氣體時保持恒溫狀 態(tài)的新型檢測方法。 變流瓦斯檢測方法的原理 變流瓦斯檢測方法的基本思想 為了解決上節(jié)所提到催化傳感器存在的問題，就必須拋開連續(xù)電流供電的傳統(tǒng)方法，以保證測量元件與參比元件溫度永遠相等，設(shè)計出真正的恒溫檢測橋路。當 C2上的充電電壓超過 2/3VDD 時， 555 復位， 3腳輸出低電平， BG2 相應截止，可控硅 SCR 斷開。此時報警器便進入報警守候狀態(tài)。電路如圖 10 所示： 圖 10 電壓比較器電路 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 7 Fig10 voltage paring circuit 這里選用的電壓比較器的型號為 AD790，它有同相和反相兩個輸入端，同相端接鋸齒波電壓信號，反相端 接瓦斯檢測電路的輸出電壓，也就是脈沖電壓寬度的控制信號。在圖 8 中有： 12042 )1( ofo URRU ?? 取204RRf 為 14 左右，則可將瓦斯催化燃燒產(chǎn)生的電壓放大到合適的幅值與鋸齒波電壓進行比較。在一系列鋸齒波作用下，比較器就輸出一矩形脈沖電壓系列； D 部分由高準確度可控穩(wěn)壓管 TL431 構(gòu)成的脈沖穩(wěn)幅電路，當通過 TL431 的電流在 (1～ 100)mA 范圍內(nèi)時，只要分壓電阻的溫度系數(shù)相同，則輸出電壓有很高的穩(wěn)定性，從而保證了在輸入脈沖幅值變化時，輸出脈沖的幅值恒定。這些系統(tǒng) 的運用，極大 的降低了煤礦瓦斯事故。同時，監(jiān)控軟件還可以對這些數(shù)據(jù)進行匯總、 處理 、 分析和存檔，可以作為相關(guān)負責人員決策的重要依據(jù)。 1983 年以后，國內(nèi)有多種型號礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實現(xiàn)了對煤礦礦井安全、生產(chǎn) 多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測 、 監(jiān)控 、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理。利用火焰的高度來檢測瓦斯?jié)舛龋?0 世紀 30 年代，日本發(fā)明了光干涉瓦斯 檢定器，一直沿用至今； 20 世紀 40 年代，美國研制了檢測瓦斯?jié)舛鹊拿舾性?— 鉑絲催化元件； 1954 年，英國采礦安全所研制了最早的載體催化元件。 3 硬件電路介紹 ........................................................... 12 甲烷傳感器 ........................................................ 12 KG9701 型智能低濃度沼氣傳感器 ............................. 12 高濃度瓦斯傳感器 (國產(chǎn) ) 型號 :ZR14GJW4/100 ................... 13 ADC0809 引腳圖與接口電路 ......................................... 14 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡介 ................................. 14 . ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ......................................... 16 ．信號引腳 ................................................... 17 MCS51 單片機與 ADC0809 的接口 ............................... 18 A/D 轉(zhuǎn)換應用舉例 ........................................... 22 AT89C51 簡介 ..................................................... 22 AT89C51 概述 ................................................ 22 主要特性 .................................................... 23 管腳說明 .................................................... 24 振蕩器特性 ................................................. 25 芯片擦除 .................................................... 25 8155 簡介 ......................................................... 29 8155 各引腳功能 ............................................. 29 8155 的地址編碼及工作方式 .................................. 30 8155 的定時 /計數(shù)器 ......................................... 30 DAC0832 介紹 .................................................... 31 LED 顯示器 ....................................................... 35 LED 顯示器的結(jié)構(gòu) ............................................ 35 LED 顯示器的工作原理 ........................................ 37 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 ii 4 PID 控制 .............................................................. 38 PID 控制器介紹 .................................................... 38 PID 控制實現(xiàn) ...................................................... 43 5 軟件流程圖 ............................................................. 46 總結(jié) ..................................................................... 48 參考文獻 ................................................................. 49 致謝 ..................................................................... 50 1 1 緒論 引言 隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對煤炭需求量也越來越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個十分嚴峻的問題。 在文章里，我針對瓦斯的特點，設(shè)計出同時監(jiān)測高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對井下瓦斯?jié)舛冗M行監(jiān)測。 該 傳感器 以 AT87C552 單片機為核心，實現(xiàn)對瓦斯的檢測、報警和控制，安全可靠，經(jīng)久耐用，適合各類煤礦瓦斯的監(jiān)控，可以大大降低煤礦事故的發(fā)生， 降低企業(yè)成本，提高煤炭開采率，為我國煤炭事業(yè)做出貢獻。 煤礦瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu) 成的以甲烷為主的有害氣體的總稱。從新中國成立初期到 20 世紀 70年代，煤礦下井人員主要使用光學瓦斯檢定儀、風表等攜帶式儀器檢測井下環(huán)境參數(shù)。 傳統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)大體可以分為兩大部分：井下部分和井上部分。以山西省為例， 近幾年，特別 是 2021 年以來，山西省煤炭系統(tǒng)在黨和各級政府及安全部門的重視下，全省煤礦信息化工作有了新發(fā)展，取得了新成績。該 傳感器 可以有效的監(jiān)測井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣泛 。 恒溫控制信號取樣電路 圖 8為恒溫控制信號取樣電路：這里沒有采用傳統(tǒng)的惠斯通電橋來獲取瓦斯 圖 8 恒溫控制信號取樣電路 Fig8 constant temperature controlling signal sampling circuit 與催化元件反應時產(chǎn)生的不平衡電壓，而是用運放集成塊組成運算電路，對電壓信號進行處理，這樣做的好處是抑制共模信號的能力增強了，同時由于黑元件上催化燃燒產(chǎn)生的電壓只有毫伏級，不能直接與鋸齒波信號進行比較，在 Uo1 的后面加入了同相比例運算電路，對前面輸出的電壓進行放大，以 使其能與鋸齒波電壓進行比較從而輸出所需的脈沖電壓。圖 9為 NE555 和 R2， R3， C1 組成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器： 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 6 圖 9 鋸齒波發(fā)生電路 Fig9 toothed wave generating circuit 振蕩器的輸出頻率為： 1321 CRRRf ??? 由此可算得輸出頻率為 1kHz， C2 起正反饋作用，即在 Q1射級跟隨器輸出鋸齒波的同時，正反饋至 R2的上端，故在 C1 充電期間， R2 上的壓降保持不變，即 C1 的充電速率不變，因而極大地保證了鋸齒波的線性。圖 10 中 C C5 均為去耦電容，用于濾去比較器輸出產(chǎn)生變化時電源電壓的波動， R8是輸出高電平時的上拉電阻。圖中 S為話筒，它將腳步聲或其他聲響轉(zhuǎn)換為電信號，且放大后加至 555 時基電路的觸發(fā)端 ② 腳。 常見故障現(xiàn)象與查找方法 ： 1)發(fā)光二極管不亮： ① ，用萬用表測 12V 供電電源是否正常； ② ，用數(shù)字萬用安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 9 表檢測電阻 R發(fā)光二極管 VDl、三極管 VT2 是否損壞； ③ ．測 lCl所構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，若 ICl的 ③ 腳始終輸出低電平， VT2 將一直處于截止狀態(tài)，發(fā)光二極管不亮，可采用代換法判斷 555 集成電路的好壞。測量元件的溫度是以微小的鋸齒波形狀的軌跡在恒溫區(qū)波動 [26]，如圖 6所示： 圖 6 傳統(tǒng)的檢測橋路與恒溫橋路的濃度溫度特性曲線 Fig6 contrasting curve between two methods 安徽理工大學 畢業(yè)設(shè)計 10 這個波動的溫差很小，只有零點幾度的差別，基本上可以認為參比元件和測量元件的溫度是相等的。 方程式左邊是單位時間內(nèi)工作電流所產(chǎn)生的熱量和瓦斯氣體在載體催化傳感元件表面發(fā)生氧化反應所產(chǎn)生的