【正文】 在軟件設(shè)計(jì)方面，其實(shí)也很重要， 一個(gè)好的軟件設(shè)計(jì)會(huì)是系統(tǒng)運(yùn)行都更加準(zhǔn)確和快速。進(jìn)而根據(jù)已有的設(shè)計(jì)思想將基于無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為采集與傳輸系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng) 。間接地址是通過(guò)綁定的方式獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂罚诒镜毓?jié)點(diǎn)中需要調(diào)用 ZDApp_SendEndDeviceBindReq 函數(shù)尋找與本節(jié)點(diǎn)端口描述 匹配的設(shè)備，并發(fā)出綁定請(qǐng)求信息。控制寄存器控制各個(gè)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器選擇基本的轉(zhuǎn)換條件。 ADC12 可以通過(guò)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)控制寄存器 ADC12MCTLx 靈活地設(shè)置參考電壓發(fā)生器的工作。 Zigbee 節(jié)點(diǎn)間的距離大概為 70~100 米，具體網(wǎng)絡(luò)布置 如圖 所示，如果 在檢測(cè)區(qū)域中有盲點(diǎn)， 可以通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)的辦法來(lái)解決。低 14 成本對(duì)于 Zigbee 也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。 瓦斯超標(biāo)時(shí)就是發(fā)出報(bào)警。氣敏元件在低瓦斯?jié)舛认履軌虮３至己玫男阅?，但?dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò) 4% 時(shí)，氣敏元件容易受到瓦斯沖擊而損壞。 熱效式瓦斯傳感器 (又稱熱催化式瓦斯傳感器 )，其工作原理是利用可燃?xì)怏w在催化劑的作用下進(jìn)行無(wú)焰燃燒產(chǎn)生熱量，使元件電阻因溫度升高而發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電阻端電壓來(lái)測(cè)知瓦斯的濃度。最后又以 CC2530 做為 ZigBee 無(wú)線技術(shù)的發(fā)射裝置將最終的信息傳回監(jiān) 控室。 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要組成部分。 27 五、心得體會(huì)及建議 9 聲光報(bào)警電路 1 目 錄 一、設(shè)計(jì)要求 5 煤礦瓦斯傳感器的電路設(shè)計(jì) 28 六、附錄 瓦斯傳感器作為煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的檢測(cè)終端，它的工作狀況和傳輸方式直接關(guān)系到煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和建設(shè)成本。 其中 MSP430 與 CC2530 通過(guò) SPI進(jìn)行通信。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，輸出信號(hào)較大 (1%CH 時(shí)，輸出電壓可達(dá) 15～ 20mV)，且不受其它燃?xì)夂突覊m存在的影響。本課設(shè) 中 設(shè)計(jì)了一個(gè)瓦斯氣敏元件保護(hù)電路， 如圖 所示。 液晶顯示電路 帶中文字庫(kù)的 12864是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3線串行多種接口方式 。 （ 3） 時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延 30ms，休眠激活的時(shí)延是 15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為 15ms。 圖 井下巷道節(jié)點(diǎn)布置 本次課設(shè)射頻模塊采用的核心芯片 CC2530。 （ 2） 模擬多路器：當(dāng)對(duì)多個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，為了共用一個(gè)轉(zhuǎn)換內(nèi)核，模擬多路器需要分時(shí)地將多個(gè)模擬信號(hào)接通，即每次接通一個(gè)信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換。 A/D 的配置寄存器 應(yīng)用程序?qū)?A/D 的使用和配置都要通過(guò)對(duì)寄存器的操作來(lái)完成。 互相匹配的兩個(gè)終端設(shè)備都發(fā)出綁定請(qǐng)求信息并得到處理后即完成了綁定。硬件設(shè)計(jì)從它的功能開(kāi)始考慮，建立了由傳感器模塊、控制器模塊、無(wú)線 通信模塊和電源模塊組成的硬件模型，對(duì)各模塊又分別進(jìn)行了元器件的選型和具體電路的設(shè)計(jì)。 但平常在程序的設(shè)計(jì)上沒(méi)有下功夫所以也使得整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度的加大。也說(shuō)明了，我們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)中學(xué)得不扎實(shí)，當(dāng)然也缺少實(shí)踐的鍛煉。 本次課程設(shè)計(jì) 分析了現(xiàn)有煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，提出了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。 直 接 地 址 模 式 是 通 過(guò) 調(diào) 用ZDApp_AutoFindDestination 函數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)尋找與本節(jié)點(diǎn)端口匹配的設(shè)備，一般將第一個(gè)找到的匹配節(jié)點(diǎn)地址作為目的地址。每個(gè)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器 ADC12MEMx 都有自己對(duì)應(yīng)的控制寄存器ADC12MCTLx。其中， VR+有 AVCC(模擬電源正端 )、 VREF+(A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部參考電源的輸出正端 )及 VeREF+(外部參考源的正端入端 )， VR 包括 AVSS( 模擬電源負(fù)端 ) 和VREF/VeREF(A/D 轉(zhuǎn)換器參考電源負(fù)端 — 內(nèi)部或外部 )。Zigbee 節(jié)點(diǎn)通過(guò)多個(gè)路由器將信號(hào)從井下傳出。 （ 2） 成本低： Zigbee 模塊的初始成本在 6 美元左右，估計(jì)很快就能降到 ~ 美元，并且 Zigbee 協(xié)議是免 除 專利費(fèi)的。不發(fā)出報(bào)警。國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到%就要報(bào)警。目前這種傳感器在礦 井中應(yīng)用較少 。該模塊的總體設(shè)計(jì)框圖如 下圖 所示，模塊以主控 CPU 芯片 MSP430F169 為瓦斯信息的處理核心，包含有瓦斯信息采集、LCD12864 液晶顯示、串口、按鍵、 LED 指示、報(bào)警電路等外圍電路 。這篇文章就是針對(duì)煤礦的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)控而設(shè)計(jì)的。 現(xiàn)有的瓦斯傳感器與監(jiān)控分站的連接方式多為有線連接，瓦斯傳感器檢測(cè)到信號(hào)通過(guò)有線線路傳輸?shù)奖O(jiān)控分站，線路冗余復(fù)雜，布線成本高，特別是發(fā)生事故時(shí)，有線線路一旦破壞很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)使用，這就給搜救工作帶來(lái)障礙?？梢詫?shí)現(xiàn)將 MSP430 所得的瓦斯信息通過(guò)與 CC2530，把信息 傳送出去，達(dá)到數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。它的缺點(diǎn)是元件表面溫度高 (300～ 450℃ )；壽命短；功耗大 (其加熱功率 1W， 熱催化元件功耗為 ～ )，易受硫、鉛、磷、氯等的化合物干擾而使催化劑中毒，降低其靈敏度，甚至誤報(bào)。 該電路 連接到 單片機(jī)的 IO 端口初始化為高電平，當(dāng)該端口為低電平時(shí)，光耦導(dǎo)通，斷路器工作，使氣敏元件電源供電電路斷開(kāi)， 9 從而實(shí)現(xiàn)瓦斯氣敏元件自動(dòng)斷電的保護(hù)功能。 表 32 12864 液晶 模塊接口說(shuō)明 ： 引腳 名稱 說(shuō)明 引腳 名稱 說(shuō)明 1 VSS GND（ 0V） 11 DB4 數(shù) 據(jù) 4 2 VDD + 12 DB5 數(shù) 據(jù) 5 3 VO 懸空 13 DB6 數(shù) 據(jù) 6 4 RS (CS) H: Data L: Instruction 14 DB7 數(shù) 據(jù) 7 5 R/W (SID H: Read L: Write 15 PSB H: Parallel L: Serial 6 E (SCLK) Enable Signal 16 NC 懸空 7 DB0 數(shù) 據(jù) 0 17 RST Reset Signal 8 DB1 數(shù) 據(jù) 1 18 NC 懸空 9 DB2 數(shù) 據(jù) 2 19 LEDA 背光源負(fù)極（ LEDOV） 10 DB3 數(shù) 據(jù) 3 20 LEDK 背光源正極（ LED+5v） 12 LCD12864 內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí) 簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊 ，其 顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。因此 Zigbee 技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線控制 (如工業(yè)控制場(chǎng)合等 )應(yīng)用。它內(nèi)部包含了一個(gè)工業(yè)級(jí)小巧高效的 8051 控制器和一個(gè)高性能 DSSS(直接序列擴(kuò)頻 )射頻收發(fā)器。 MSP430ADC12配置有 8 路外部通道與 4 路內(nèi)部通道，通過(guò) A0~A7 實(shí)現(xiàn)外部 8路模擬信號(hào)輸入， 4 路內(nèi)部通道可以將 Ve