【正文】 該設計的子系統(tǒng)包括：檢測與變送單元、無線收發(fā)單元、數據處理單元、報警單元、顯示單元等。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。PTR2000的CS引腳和GND連接，即使固定通信頻道為頻道1。10BIN基準電源電壓輸入端11VEE負電源輸入端，輸入15V電源12bipoff正電源輸入端，輸入+15V電源1310Vin10V量程模擬電壓輸入端1420Vin20V量程模擬電壓輸入端15DG數字地端16～27DB0DB1112條數據總線。 (1) 分辨率：12位(2) 非線性誤差：小于177。在不同的測試條件下。它的優(yōu)異特性使其非常適合于應用在便攜式及手持產品的設計中，符合本設計的要求，其具體性能指標如下：(1) 該器件將接收和發(fā)射合接為一體(2) 工作頻率為國際通用的數傳頻段433MHz(3) 采用FSK調制/解調，可直接進入數據輸入/輸出，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合(4) 采用DDS(直接數據合成)＋PPL頻率合成技術，因而頻率穩(wěn)定性好(5) 靈敏度高達105dBm(6) 工作電壓低(),功耗小，接受待機狀態(tài)電流僅為8uA(7) 具有兩個頻道，可滿足需要多信道工作的場合(8) 工作頻率最高達20kbit/s(也可在較低頻率下工作，如9600bit/s),超小體積，約40275(9) 可直接與CPU串口進行連接(如AT89C51),也可以用RS232與計算機接口連接，軟件編程方便(10) 標準的DIR管腳間距更適合于嵌入式設備(11) 由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏的設計，因此使用無需申請許可證，開闊地時使用距離最遠可達1000m 單片機型號選擇隨著計算機技術的發(fā)展，單片機因具有集成度高、體積小、速度快、價格低等特點而在許多領域如過程控制、數據采集、機電一體化、智能化儀表、自動化程度大大提高。2℃ Vc:6V177。隔爆型儀表的主要特點是有一個可靠的隔爆外殼，它將把可能產生火花和危險溫度的儀表傳感器、電阻電路及接線端子等，都放在隔爆外殼里，達到外殼內可能發(fā)生的爆炸不影響周圍易燃易爆物質，它的設計方法與隔爆型電器和電機基本相類似。第四、大量的瓦斯從通風井排入大氣，污染大氣環(huán)境。光學干涉儀的特點是：使用的條件要求不高，一般礦井中的瓦斯安全員用的多為這種儀器。②巷道截面對無線傳輸的影響程度與波長有關，當巷道截面等效半徑與波長相差不大于10倍時(無論等效半徑大于波長，還是波長大于等效半徑)，巷道截面對無線傳輸的影響較大；巷道截面等效半徑遠遠小于波長，或遠遠大于波長時，巷道截面對無線傳輸的影響較小。(6) 綜合機械化采掘工作面，應在采煤機和掘進機上安設機載式斷電儀，當其附近瓦斯?jié)舛冗_到1%時報警，%時必須停止工作，切斷采煤機和掘進機的電源。礦井瓦斯是指從煤體和圍巖中逸出的以及在生產過程中產生的多成分的混合氣體，包括、CO、等。因此，實時檢測瓦斯氣體的濃度變化，對礦井安全運行，人身安全及環(huán)境保護有著十分重要的作用。 瓦斯氣體性質了解瓦斯的特點和性質是搞好瓦斯管理的先決條件。%時，必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理。 礦井無線傳輸受工作頻率、導體、巷道截面(包括形狀尺寸)、拐彎、分支、傾斜、風門等影響，其特點有：①礦井無線傳輸受巷道截面和傳輸頻率影響。當兩個氣室的溫度等條件相同時，由于甲烷的折射率n=，而空氣的折射率n=，便可以利用測量干涉條紋的移動對甲烷的濃度進行定量分析。第二、瓦斯煤塵爆炸，瓦斯爆炸所產生的巨大沖擊波和高溫火焰，往往導致群死群傷，而且揚起的煤塵又會參與爆炸，摧毀巷道，毀壞設備，甚至毀滅整個礦井，給國家和人民生命財產造成巨大損失。其工作原理是現場瓦斯?jié)舛韧ㄟ^瓦斯傳感器MQ214探頭及信號調理電路轉變成相應的電信號，電信號通過A/D轉換器轉成相應的數字信號送入單片機，單片機處理數據后通過連接在串行口的無線傳輸模塊PTR2000傳輸到手持部分進行濃度顯示和報警操作。 標準工作條件符號參數名稱技術條件備注Vc回路電壓6V177。以往設計無線數傳產品常常需要相當多的無線電專業(yè)知識和昂貴的專業(yè)設備，而且傳統(tǒng)的電路設計方案不是電路太復雜就是調試困難，而令人望而卻步，以至影響了用戶的使用和新產品的開發(fā)研制工作。因現場部分的電路中需使用到不同的電源電壓值，例如：傳感器需要+6V的標準電壓，而A/D轉換器則需要177。6CE芯片允許信號，高電平有效。PTR2000的DI腳連接AT89C51的TXD腳。該電壓比較器的特點有：(1) 失調電壓小，典型值為2mV(2) 電源電壓范圍寬，單電源為236V，雙電源電壓為177。(2) 各部分元器件的選擇。一個系統(tǒng)的設計，論證過程的必不可少的部分。利用此原理，選擇合適的穩(wěn)壓管工作電壓，就可以用相應的發(fā)光二極管來顯示電池的電壓變化，從而顯示電池的電量變化，此法雖誤差較大，但電路簡單，無需外加過多的芯片，具有一定實用性。據此處的具體需要，采用小數點固定的方法，各小數點位單獨控制，所以在選擇譯碼驅動器件時可選擇七段驅動器，這里選擇CD4511作為譯碼驅動器，采用硬件譯碼方式，硬件譯碼減少了軟件設計的麻煩，編程方便，在顯示方式上采用動態(tài)顯示，動態(tài)顯示是單片機常用的顯示方式之一，它是把所有顯示器的同名段互相并聯(lián)在一起，并把它們接到字形口上為了防止各個顯示器同時顯示出相同的字符，每個顯示器還要受到另一組控制信號的控制，當需要輸出數據時，應將LE口置高電平，表示此時可以向CD4511發(fā)送數據，但CD4511I的輸出端a～g不會有輸出，因為LE=1時，CD4511處于鎖存狀態(tài)。AD 轉換器的數據輸出也通過P0口數據總線連至AT89C51，由于我們只使用了8 位數據口，12 位數據分兩次讀進AT89C51， 查詢到STS 端轉換結束信號后，先將轉換后的12 位A/D 數據的高8 位讀進單片機，然后再將低4 位讀進單片機。(3) 轉換速率：25us當到達加熱或恢復時間后，由CH4_KZ端輸入的控制電平，切換2種工作狀態(tài)。根據本課題的實際情況，單片機型號的選擇主要從以下兩點考慮:一是要有較強的抗干擾能力。 MQ214測量電路。(2) 接線盒結構隔爆型儀表設計帶有接線盒的隔爆外殼，且接線盒的防爆類型為隔爆型。 本課題的主要工作內容本課題假設煤礦的礦井巷道無彎道，由甲烷傳感器檢測礦井空氣中甲烷的含量并轉換成相應的電信號，經信號調理和放大而成為標準電信號，然后標準電信號經A/D轉換器轉換成數字信號送入單片機中，然后經無線發(fā)射模塊發(fā)射，由接收模塊接收信號后送入手持部分的單片機，經處理后進行顯示和超限報警。因此十分需要研制一種新型瓦斯?jié)舛葯z測儀以克服現有設備存在的各種問題，使其具有微型化、智能化、低功耗、無線化并能夠準確的測量出現場的瓦斯?jié)舛葯z測儀。 煤礦瓦斯檢測儀的發(fā)展狀況多年來市場上用于瓦斯?jié)舛葯z測的儀器主要有：氣相色譜儀，氣敏元件傳感器，光學干涉儀等。GHz,9KHz300GHz, 10KHz300GHz)。空氣中甲烷濃度超過40%時，空氣中的氧含量將下降到12%以下，此時空氣與甲烷的混合氣體不再發(fā)生爆炸，但將使人窒息。使其實現即走即測、即測即發(fā)的功能,論文研究成果為礦井安全監(jiān)測提供了一套切實可行的新的解決方案。為了確保礦井的生產安全，防止瓦斯爆炸，國內外煤礦研究所在此領域進行了很長時間的研究，開發(fā)出很多種類型的瓦斯檢測儀，但目前已有的瓦斯檢測儀器都普遍存在著體積較大、安裝復雜、操作不便、智能化程度低等缺點。(3) 綜合機械化、水采和煤層厚度小于8米的保護層的采煤工作面，經抽放瓦斯和增加風量已達到最高允許風速后，其回風巷風流中瓦斯?jié)舛热圆荒芙档偷?%以下時，經礦務局局長批準，%，并應符合下列要求：①工作面的風流控制必須可靠；②通風巷必須保持設計斷面；③必須制定安全措施，配有專職瓦斯檢查員并安設瓦斯自動檢測報警、斷電裝置。長距離微波通信干線可以經過幾十次中繼而傳至數千公里仍可保持很高的通信質量。該儀器的缺點是：測量范圍有限、精度較低、響應時間長。其有易燃、易爆等特點，因此煤礦對瓦斯的治理應非常重視。主要由單片機、無線接收模塊、電源時鐘及復位電路、報警電路、顯示電路組成。適用于煤礦井下作業(yè)環(huán)境測量空氣中的甲烷氣體濃度，所以本設計選擇其作為傳感器，對照本設計的所要達到的指標要求，MQ214可燃性氣體傳感器在各方面都達到了要求，是比較理想的選擇。 MQ214靈敏度特性曲線 MQ214溫濕度特性曲線 無線數據傳輸模塊的選擇從模塊內置芯片數據傳輸的編碼方式、芯片外圍元件的數量、功耗、發(fā)射功率、芯片的封裝和管腳數等幾個方面來考慮，本設計采用PTR2000作為無線傳輸模塊。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，其特點如下：(1) 與MCS51 兼容(2) 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 (3) 壽命：1000寫/擦循環(huán)(4) 數據保留時間：10年(5) 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz(6) 三級程序存儲器鎖定(7) 1288位內部RAM(8) 32可編程I/O線(9) 兩個16位定時器/計數器(10) 5個中斷源 (11) 可編程串行通道(12) 低功耗的閑置和掉電模式(13) 片內振蕩器和時鐘電路(14) 工作溫度為55℃～+125℃(15) 正是由于AT89C51單片機具有如上