【正文】 伴隨氣體傳感器的發(fā)展。最后通過 ADO connection connection 。程序采用“”編寫標(biāo)準(zhǔn)的SQL記錄添加語(yǔ)句，它將“當(dāng)前時(shí)間值”和板卡采集的數(shù)據(jù)同時(shí)寫到SQL語(yǔ)句— INSERT INTO mydata(日期 時(shí)間，中繼站序號(hào))VALUES(’%s’，%s’%s’)之中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的添加。為便于工作人員對(duì)各類數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行綜合分析和歷史查詢，要將板卡循環(huán)采集到的數(shù)據(jù)作定時(shí)存儲(chǔ)。⑤通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，提供對(duì)監(jiān)控參數(shù)歷史數(shù)據(jù)的報(bào)表顯示和打印。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。200mV，即差分輸入端VA—VB≥+200mV，輸出邏輯1，VAVB≤200mY，輸出邏輯0；而A、B端電位差的絕對(duì)值小于200mV時(shí)，輸出為不確定。這種情況尤其表現(xiàn)在某個(gè)分機(jī)出現(xiàn)異常情況下(死機(jī))。通過軟硬件降低功耗策略，在一定程度上降低了系統(tǒng)的系統(tǒng)功耗。程序執(zhí)行時(shí)從最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)開始掃描各任務(wù)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)值為0的任務(wù)時(shí)即執(zhí)行該任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行后返回該任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間并將其自身關(guān)閉，開始另一輪的循環(huán)。中斷處理程序完成各種隨機(jī)事件和各種實(shí)時(shí)操作的處理。再次觸發(fā)“RECORD”鍵，關(guān)閉定時(shí)器A，停止數(shù)據(jù)采集。為此，本系統(tǒng)采用了MAX706和AT89S52構(gòu)成的“看門狗”硬件電路。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字節(jié)后都會(huì)作出響應(yīng)，即釋放SCL線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。SCL線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)下跳為低電平，將使SCL線一直保持低電平，使SCL線上的所有器件開始低電半期。由于MAX7219易受干擾影響，因此在程序執(zhí)行過程中應(yīng)經(jīng)常對(duì)顯示進(jìn)行更新。器件上電后所有控制寄存器復(fù)位。每片可控制顯示8個(gè)七段LED數(shù)碼管、條形圖或64個(gè)發(fā)光二極管，控制字簡(jiǎn)單。自動(dòng)低功耗模式是AD7810的一大特色，一般當(dāng)數(shù)據(jù)吞吐率小于100kSPS時(shí)，應(yīng)使器件工作在此模式下。1LSB4)電源電壓范圍：—5)電源功耗：，低功耗方式時(shí)為5μW6)參考電壓VREF范圍：～VDD7)模擬電壓輸入范圍：OV～Vref8)輸出形式：SPI同步串行輸出，與TTL電平兼容。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端(同相端)的電壓非常接近VI時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化。其中．HVCC是輸入電壓，VE是氣體傳感器的加熱電壓，VH是監(jiān)測(cè)回路的工作電壓，GND為氣體傳感器加熱地，Vss為信號(hào)采樣地，Rs為氣體傳感器的敏感體電阻，RL為取樣電阻。LM317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)整流穩(wěn)壓器集成電路。在該設(shè)計(jì)中，要得到正負(fù)12V的電壓，一般選擇產(chǎn)生高于12V的變壓器。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，單片機(jī)型號(hào)的選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮：一是要有較強(qiáng)的抗干擾能力。目前國(guó)內(nèi)有一些用于煤礦中CH4氣體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是很少有能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本文針對(duì)煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，閱讀了大量文獻(xiàn)及資料，設(shè)計(jì)了煤礦瓦斯報(bào)警系統(tǒng)．主要工作包括：（1)甲烷氣體傳感器的選用及實(shí)驗(yàn)（2)單片機(jī)的選用（3)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)（4)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)（5)通訊方式設(shè)計(jì)（6)終端數(shù)據(jù)采集及顯示軟件的設(shè)計(jì)2 煤礦瓦斯報(bào)警系統(tǒng)器件的選擇本課題的研究日標(biāo)，是設(shè)計(jì)一種能夠有效監(jiān)測(cè)煤礦瓦斯氣體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳壘地面監(jiān)控電腦，實(shí)施控制。伴隨氣體傳感器的發(fā)展，氣體監(jiān)測(cè)儀器不斷更新。s underground working environment’s high humidity、has flammable and detonable gasses and smut particularly with other location’s working environment ,so the electric installation must conform blast protection requirement and must have grounding overflowing creepage protector．At third chapter, the dissertation elaborated the CH4 detection instrument’s hardware and software．The whole detection instrument39。本課題采用具有較高性價(jià)比的單片機(jī)AT89S52構(gòu)成煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)氣體傳感器測(cè)量的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CH4的成分識(shí)別和濃度測(cè)量；使用按鍵面板輸入外部命令；采用ATMEL公司的Data Flash存儲(chǔ)器AT24C02存儲(chǔ)設(shè)定的參數(shù)及大量的測(cè)量數(shù)據(jù)；采用RS485協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；通過中繼器的再生還原傳輸?shù)降孛婢褪誔C機(jī)，由地面通訊軟件接收處理。在這二種氣體監(jiān)測(cè)儀表中，載體催化燃燒方式監(jiān)測(cè)可燃?xì)鉂舛鹊姆椒ㄒ蚱渚€性和穩(wěn)定性較好，以爆炸下限百分體積濃度為單位的濃度標(biāo)度方法能統(tǒng)一衡量各種可燃?xì)鉂舛人尸F(xiàn)的爆炸危險(xiǎn)度，且量程符合工業(yè)要求，故被較多的用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所可燃性氣體的測(cè)量。另外，面對(duì)新出現(xiàn)的災(zāi)害，缺乏必要的控制災(zāi)害的專用裝備。=OmV+20mY(V。采用單片機(jī)AT89S52構(gòu)成煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)氣體傳感器及測(cè)量的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CH4的成分識(shí)別和濃度測(cè)量；使用按鍵面板輸入外部命令；采用ATMEL公司的DataFlash存儲(chǔ)器AT24C02存儲(chǔ)設(shè)定的參數(shù)及大量的測(cè)量數(shù)據(jù)；通過8只8段LED數(shù)碼管顯示氣體濃度；也可以在PC機(jī)控制模式下，采用RS485協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。C2，C4的作用是對(duì)LM317電壓調(diào)節(jié)端(ADJ)的電壓進(jìn)行濾波，以提高輸出電壓的穩(wěn)定性；DD2起保護(hù)作用，當(dāng)有意外情況使得LM317的Vin電壓比Vout電壓還低的時(shí)候，防止從C3,C4上有電流倒灌入LM317起其損壞。另外LM2的輸出： （）其中：Vref =，R3=460Ω，R4=150Ω。TL431是TI公司生產(chǎn)的一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)集成電路，引腳分別為：陰極(CATHODE)、陽(yáng)極(ANODE)和參考端(REF)；；，輸出雜波低。它的外圍接線極其簡(jiǎn)單，AD7810的轉(zhuǎn)換時(shí)間為2μs，采用標(biāo)準(zhǔn)SPI同步串行接口輸出和單一電源(2．7V～5．5V)供電。當(dāng)器件被喚醒后，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間也是2μs(圖中t1)。通常小管采用哪種顯示方式，單片機(jī)往往都工作于并行I/O或存儲(chǔ)器方式。停機(jī)寄存器控制顯示器為停機(jī)或正常工作狀態(tài)，停機(jī)狀態(tài)下描振蕩器停止工作，消隱所有顯示位。由于MAX7219是在脈沖信號(hào)控制下工作的，抗干擾非常關(guān)鍵，在線路上，MAX7219應(yīng)盡量與顯示器件相靠近，以減少外部的干擾。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“l(fā)”表示主器件將從從器件讀信息。 看門狗硬件電路在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中為了保證單片機(jī)可靠而穩(wěn)定的運(yùn)行，使單片機(jī)系統(tǒng)盡快擺脫因干擾而產(chǎn)生的程序跑飛或死循環(huán)，需要一種監(jiān)視器，提供某種狀態(tài)使CPU重新回到用戶程序。再次觸發(fā)“CH4”鍵，就可以更新CH4報(bào)警閾值。冒號(hào)是串行通訊的起止碼，是數(shù)據(jù)傳輸開始標(biāo)志；回車換行是串行通訊的停止碼，是數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束標(biāo)志。各任務(wù)按優(yōu)先級(jí)順序排列，定義一字節(jié)整數(shù)N描述任務(wù)的幾種狀態(tài)。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功耗正比于CPU的工作時(shí)間。 485通信電路原理圖MAX485 各引腳意義如下：RO：接收數(shù)據(jù)的TTL電平輸出RE：低電平有效的接收允許DE：高電平有效的發(fā)送允許DI：發(fā)送數(shù)據(jù)的TTL電平輸入A：485差分信號(hào)的正向端B：485差分信號(hào)的反向端充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，在電路設(shè)計(jì)中注意了以下三個(gè)問題。在應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集中。這樣的處理會(huì)使總線在狀態(tài)切換時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定的工作過程。在許多情況下，使用虛擬儀器可以代替標(biāo)準(zhǔn)儀器。且有波形圖更加形象的顯示各中繼站的濃度數(shù)據(jù)波動(dòng)。 在控制面板的ODBC數(shù)據(jù)源管理器中，建立名為”mydata”的系統(tǒng)DSN數(shù)據(jù)源，并在該數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建同名Access數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)SQL語(yǔ)句在LabVIEW中的編寫方法，將上述標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢語(yǔ)句送入ADO connection Execute據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年中國(guó)煤炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的35％，可事故傷亡人數(shù)卻占80％。采用具有較高的性能價(jià)格比AT89S52單片機(jī)作為硬件電路的核心。而歷史曲線恰好彌補(bǔ)了這一缺憾，它將監(jiān)控系統(tǒng)采集的歷史數(shù)據(jù)以曲線的形式顯示出來(lái)，同時(shí)具有直觀性。程序設(shè)置為每隔1s添加一條數(shù)據(jù)一記錄，當(dāng)磁盤空間不足20MB時(shí)會(huì)提示用戶刪除數(shù)據(jù)，避免造成磁盤空間不足。但這種工具包比較昂貴，對(duì)于很多LabVIEW用戶來(lái)講，這個(gè)價(jià)格是不可能承受的。其中信號(hào)采集模塊、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、歷史曲線模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊分別代表一個(gè)子循環(huán)。一般情況下，中繼器的兩端連接的是相同的媒體，但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉(zhuǎn)接工作。通過在485電路的A、B輸出端加接3．3K的上拉、下拉電阻RR9，即可很好地解決這個(gè)問題。由于AT89S52在復(fù)位期間，I/O口輸出高電平，“咬”總線的問題。它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長(zhǎng)度及可靠性等方面是其他標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法比擬的。如幾個(gè)任務(wù)都需顯示，可把顯示驅(qū)動(dòng)程序化為一個(gè)任務(wù)，其它任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后將顯示任務(wù)置就緒態(tài)。必要時(shí)才有輸出控制，按同定順序及次數(shù)執(zhí)行各功能模塊，將增加CPU的動(dòng)態(tài)工作時(shí)間，降低資源的利用率。 定時(shí)器A中斷程序 定時(shí)器A中斷程序流程圖本文利用定時(shí)器A定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境氣體的循環(huán)測(cè)量。CPU正常丁作時(shí)．該電路對(duì)其不加干預(yù)，當(dāng)CPU工作失常一段時(shí)間后，看門狗電路動(dòng)作，使系統(tǒng)復(fù)位重新工作。當(dāng)主器件發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對(duì)應(yīng)于 SCL 線上的一個(gè)時(shí)鐘(ACK)認(rèn)可位，在此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放SDA線，一個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號(hào)將SDA線拉成低電平，使SDA在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號(hào)都上跳為高電平時(shí)，低電平期結(jié)束，SCL線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開始它們的高電平期。（1）I2C總線的基本結(jié)構(gòu)采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IC器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。該芯片控制的顯示位數(shù)多，控制字少．可對(duì)全部或個(gè)別顯示位的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。其參考電壓Vref連接全參考電源VH，模擬輸入VIN一接至GND，而待由氣體傳感器輸出的信號(hào)從VIN+輸入。在CONVST端輸入一個(gè)負(fù)脈沖，其下降沿將啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證TL431工作的必要條件，即通過陰極的電流要大于lmA。必須把加熱地與信號(hào)地分離開，才能降低干擾。并且引腳3為正端?；驹硎抢谜鞫O管的單向?qū)щ娦?，將雙向變化的交流電變成單向脈動(dòng)的直流電。本文采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為報(bào)警系統(tǒng)的核心部件，它具有89C52的全部功能，是80C51的增強(qiáng)型并且指令完全兼容，AT89S52新增加的功能由特殊功能寄存器完成?；谶@些要求，儀表應(yīng)由敏感探頭、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器、按鍵面板及報(bào)警模塊、通訊模塊等組成。世界各國(guó)也均有煤礦瓦斯氣體監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，如波蘭的DAN6400、法國(guó)的TF200、德國(guó)的MINOS和英國(guó)的Senturion一200等，其中全礦井綜合監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)有代表性的產(chǎn)品有美國(guó)MS^公司生產(chǎn)的系統(tǒng)，德國(guó)BEBRO公司的PROMOS系統(tǒng)。隨著開采技術(shù)的不斷提高，開采深度的不斷加大，相應(yīng)的煤礦瓦斯報(bào)警技術(shù)也需要不斷提高，不斷的創(chuàng)新。這其中，固然有很多誘發(fā)因素，但各煤礦生產(chǎn)企業(yè)安全監(jiān)測(cè)設(shè)備不完備、管理手段落后是造成事故頻發(fā)的重要原因之一。比較典型的產(chǎn)品有礦用光干涉型CH4氣體監(jiān)測(cè)儀，它是利用不同種類、不同濃度的氣體對(duì)光的折射率不同這一性質(zhì)，針對(duì)CH4氣體設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓饴废到y(tǒng)，把CH4氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成光的干涉條紋的位置變化。雖然我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)科技工作已經(jīng)取得了較大成績(jī)，但水平仍然較低，尚不能為煤礦安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的支撐和保障。，其具有抗氣體干擾能力強(qiáng)、選擇性好、反應(yīng)速度快、靈敏度高、線性和穩(wěn)定性好、功耗低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。而且，從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，AT89S52不但硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低、功能強(qiáng)、性價(jià)比高，符合我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)制造的要求。（5） 穩(wěn)壓電路：將直流輸出電壓穩(wěn)定，減小電源電壓波動(dòng)和負(fù)載變化對(duì)輸出直流電壓的影響。這個(gè)電流隨器件的生產(chǎn)廠家而有所差異，一般在38mA不等，可以通過在負(fù)載端接一個(gè)合適的電阻來(lái)解決。Rs與采樣回路電壓VH無(wú)關(guān)，只要保證參考電壓VH穩(wěn)定就可以。NPN是三極管Q1截止，其集電極為高電平，從而使PNP三極管Q2基極為高，Q2截止，這樣不能滿足TL431工作條件，得到VH=OV的輸出電壓。2）自動(dòng)低功耗模式 T作在自動(dòng)低功耗模式時(shí)的時(shí)序圖。發(fā)光數(shù)碼管的優(yōu)點(diǎn)在于防潮防濕，溫度特性極佳，而且有遠(yuǎn)距離視覺效果，很適合礦井下惡劣環(huán)境的需要。 MAX7219串行數(shù)據(jù)格式D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0XXXX地址MSB DATA LSB解碼方式寄存器可設(shè)置各位數(shù)碼管為解碼顯示方式，或非解碼的數(shù)據(jù)位與顯示段直接對(duì)應(yīng)的顯示方式。而在單片機(jī)與MAX7219的時(shí)序配合中，時(shí)鐘脈沖的配合是非常關(guān)鍵的?？偩€上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送的方向。開始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送。運(yùn)用它們各自的獨(dú)立功能及組合功能，配合LED顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面操作。