【導(dǎo)讀】得礦難事故的的增多，對(duì)煤礦安全也產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)。新中國(guó)成立以后，收到。保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)，就更需要好的財(cái)產(chǎn)保護(hù)設(shè)計(jì)。文中首先闡述了CH4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展及狀況，其次著重介紹了我們。此次基于瓦斯傳感器MQ-5和單片機(jī)AT89C52的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警器。制電路，動(dòng)態(tài)顯示及濃度控制等。在原件選擇中，在達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡耐瑫r(shí)，也要。盡可能減少實(shí)驗(yàn)成本。設(shè)計(jì)出來(lái)的裝置，便宜實(shí)用，顯示直觀，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)在。環(huán)境惡劣的井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)十分受用。既然能在惡劣的環(huán)境下使用，那么就可以更。好的保護(hù)井下礦工的生命，為他們?cè)谏刑峁┝艘槐K生命的保護(hù)燈。

　　

【正文】 S1， S2， S3， S4幾個(gè)按鍵，目的是對(duì)瓦斯?jié)舛鹊目刂撇糠诌M(jìn)行調(diào)節(jié) ，如果在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，就可以用 S1這個(gè)按鍵來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，重新進(jìn)行調(diào)節(jié)； S4按鍵相當(dāng)于一個(gè)程序選擇器，通過(guò)的 S4按鍵的使用，可以跳轉(zhuǎn)到對(duì)瓦斯?jié)舛鹊目刂埔约伴y值部分。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了，程序運(yùn)行起來(lái)出現(xiàn)卡機(jī)的情況，為了找到解決辦法，通過(guò)多方面的資料查閱，對(duì)源代碼出現(xiàn)的 BUG，進(jìn)行多方面的調(diào)試，可能是 CPU性能的緣故，出現(xiàn)的不兼容現(xiàn)象，刪改之后，完成了程序的調(diào)節(jié)，使得瓦斯?jié)舛仍陲@示過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。 27 6 PCB 設(shè)計(jì) PCB 設(shè)計(jì)軟件 Protel DXP 2020 拓展了 原來(lái)該 軟件 原有的 設(shè)計(jì) 范圍 ， Protel DXP 的 功能更加 強(qiáng)大 、風(fēng)格 越發(fā)獨(dú)特 ， 同時(shí) 界面 也越發(fā)的好用 ， 特別 在 PLD 電路 的 設(shè)計(jì)和仿真領(lǐng)域 有了 很大進(jìn)步 ， Protel 以前包含 的 作用 它都 繼承 。 Protel 現(xiàn)在已經(jīng)是 國(guó)內(nèi)使用最廣的 EDA 軟件，它 把 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) PCB 板圖 、 仿真電路、 電路原理圖 和設(shè)計(jì)PLD等 許多 實(shí)用 功能 組合 在一起 來(lái) 完成 EDA 的 工作， 她是第一個(gè)吧 EDA 軟件 做 成基于 操作系統(tǒng) 的 應(yīng)用 產(chǎn)品。 和 Protel 99SE軟件 比較 ， Protel DXP 有著更加完善的功能和更加成熟的風(fēng)格 ，更加靈活 的 界面，尤其 是 在設(shè)計(jì) PLD 電路和仿真方面有了重大改 進(jìn)。擺脫了 Protel 前期版本基于 PCB 設(shè)計(jì)的產(chǎn)品定 ,顯露出一個(gè)普及型全線 EDA 產(chǎn)品嶄新的面貌。 PCB 原理圖設(shè)計(jì) Protel 2020 加入 了 超級(jí) 庫(kù)的概念， 這就使得能夠找到更多元器件的封裝 ，Protel 2020 附帶了 六萬(wàn)八千 多個(gè)元件的 元件 庫(kù)， 其中 原理圖 FPGA 的 設(shè)計(jì) 課隨時(shí)調(diào) 用及預(yù)綜合元件集成庫(kù)，并且 所有 封裝都 可以全部 符合 需要 ， 若找不到合適的封裝 ，也可以 在 PCB 庫(kù) 的 編輯器 里 制作 所需要 的封裝。 下面將對(duì) Protel 2020 的作圖流程做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。如圖 所示。 圖 作圖流程 PCB 板制作方法 確定合適的元件封裝 生成網(wǎng)格表 ：查看各元件的封裝 Design— NetList for Project— Protel 生成 .NET 文件 規(guī)劃電路板 System— Files— PCB Board Wizard 載入元件封裝和網(wǎng)絡(luò) Design— Import Changes From? — Validate Changes（使變化生 Execute Changes（執(zhí)行變化） 元件布局 構(gòu)思原理圖 新建原理圖 原理圖環(huán)境 加載文件庫(kù) 元器件調(diào)整 放置元器件 原理圖連接 注釋與修改 規(guī)則檢查 打印輸出 28 Tools— Component Placement— Auto Placer（把右邊的網(wǎng)格刪掉，但可能把左邊元件也刪掉，可以先關(guān)閉軟件，重啟軟件再刪。） 按照元件信號(hào)走向手動(dòng) 布局 。 布局 均勻，導(dǎo)線不要有交叉。 Design— Board Options? — Visible Grid— Grid2 選擇大的。就看不見(jiàn)背景網(wǎng)格 設(shè)置布線規(guī)格 （線的寬度和布線層面） Design— Rules? — Routing— Width— Width— All Width— 右鍵 — New Rules? — 網(wǎng)絡(luò) — 在 All 上選擇 GND 或者 ? Routing Layers— Enabled Layers— 選擇 Bottom Layer 自動(dòng)布線： Auto Route— ALL （ 布線原則 ：安全間距原則和安全載流原則） PCB 的 EMC 設(shè)計(jì) 元器件布局的基本原則 （ 1）連接器及其引腳應(yīng)該根據(jù)元器件在板上的位置確定。所有連接器最好在硬紙板的一側(cè)，應(yīng)該避免從兩側(cè)映出電纜，一邊減小共模電流輻射。因?yàn)?PCB板上 有高頻數(shù)字信號(hào)，假如有共模輻射產(chǎn)生，那么電纜就是共模輻射理想的天線。 （ 2） I/O 驅(qū)動(dòng)器需要連接器緊靠，要避免 I/O 信號(hào)走線距離過(guò)長(zhǎng)。如果其他連接器和高速的數(shù)字芯片之間 信號(hào)沒(méi)有直接的交換時(shí)，高速的數(shù)字集成芯片需要放在距離連接器比較遠(yuǎn)的位置。否則，高速的信號(hào)很可能利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)的耦合對(duì)輸出 /輸入環(huán)路造成差模干擾，同時(shí)利用接口電纜對(duì)外輻射。如果連接器與高速器件必須相連，就用該把高速器件丟在鏈接器處面。盡可能讓走線短，然后依次安放中速器件和低速器件。否則，我們的高速信號(hào)就會(huì)穿過(guò)印制板才可以到達(dá)連接器，中、低速的電路產(chǎn)生較大的干擾。 （ 3）高速器件走線要盡量短，在我們的線路板上。 （ 4）發(fā)熱器件必須要離集成電路遠(yuǎn)，最好的做法就是放在邊緣，以便于器件的散熱。 （ 5）電感在布局的時(shí)候 時(shí)，千萬(wàn)不可靠在一起，如果這樣就會(huì)形成一個(gè)變壓器并相互之間感應(yīng)從而造成干擾信號(hào)，所以他們之間的間隔至少要保證具有一個(gè)器件高度，或者把兩個(gè)電感成直角排列。 （ 6）很多的電磁干擾都來(lái)至于電源，集成電路的去偶電容應(yīng)該盡量靠近 IC的電源引腳，且去耦電容的引線盡量短。 元器件布局分布如圖 所示。 29 圖 元器件布局分布圖 布線設(shè)計(jì)原則 走線長(zhǎng)度盡可能短； 避免 PCB 導(dǎo)線的不連續(xù)性，跡線寬度不能突變，避免 90176。拐角走線。 PCB 走線中應(yīng)該遵循 3W 法則；所有走線的間隔距離滿足：走線 邊緣間隔距離應(yīng)大于或等于 2 倍走線寬度，也就是中心之間的距離為走線寬度的 3 倍。 短截線； 最小化環(huán)面積；信號(hào)路徑和他的返回線緊靠在一起將有助于最小化地環(huán)。 過(guò)孔。 印制電路板 印制電路板簡(jiǎn)稱電路板或 PCB 板，是用印制的方法制成導(dǎo)電線路和元件封裝，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)電子元器件的固定安裝以及管腳之間的電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)電器的各種特定功能。 30 印制電路板的結(jié)構(gòu) 印制電路板是電子元件裝載的基板，它要提供元件安裝所需的焊盤(pán)，要有實(shí)現(xiàn)元件管腳電氣連接的導(dǎo)線，要保證電路設(shè)計(jì)所要求的電氣特性 ，以及為元件裝配、維修提供識(shí)別字符和圖形。 圖 電路板結(jié)構(gòu) 圖 電路板焊接結(jié)構(gòu) 印制電路板的種類 根據(jù)元件導(dǎo)電層面的多少可以分為單面板、雙面板、多層板。 單面板所用的絕緣基板上只有一面是敷銅面，用于制作銅箔導(dǎo)線，而另一面只印上沒(méi)有電氣特性的元件型號(hào)和參數(shù)等。 雙面板：在絕緣基板的上、下二面均有敷銅層，都可制作銅箔導(dǎo)線，底面和單面板作用相同，而在頂面除了印制元件的型號(hào)和參數(shù)外，和底層一樣可以制作成銅箔導(dǎo)線。元件一般仍安裝在頂層，為了解決頂層和底層相同導(dǎo)線之間的連接關(guān)系 ，采用金屬化過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 多層板：它由電氣導(dǎo)電層和絕緣材料層交替粘合而成，成本較高，導(dǎo)電層數(shù)一般為 8 等級(jí)，且中間層（即內(nèi)電層）一般是連接元件管腳數(shù)目最多的電源和接地網(wǎng)絡(luò)，層間的電氣連接同樣利用層間的金屬化過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 印制電路板制作流程 下料：指導(dǎo)選取材料、厚度合適、整個(gè)表面鋪有較薄銅箔的整張基板。 絲網(wǎng)漏印：為了制作元件管腳間相連的銅箔導(dǎo)線，必須將多余的銅箔部分利用化學(xué)反應(yīng)腐蝕掉，而使銅箔導(dǎo)線在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中保留下來(lái)，所以必須在腐蝕前將元件管腳間相連的銅箔導(dǎo)線利用特殊材料印 制到鋪有較薄銅箔的整張基板上，該特殊材料可以保證其下面的銅箔與腐蝕液離，將特殊材料印制到基板上的過(guò)程就是絲網(wǎng)漏印。 腐蝕和去除印料：接下來(lái)將絲網(wǎng)漏印后的基板放置在腐蝕化學(xué)液中，將裸露出來(lái)的多余銅箔腐蝕掉，接下來(lái)再利用化學(xué)溶液將保留下來(lái)銅箔上的特殊材料清洗掉。 31 孔加工：為了實(shí)現(xiàn)元件的安裝，還必須為元件的管腳提供安裝孔，利用數(shù)控機(jī)床在基板上鉆孔。對(duì)于雙面板而言，為了實(shí)現(xiàn)上下層導(dǎo)線的互連，還必須制作過(guò)孔，過(guò)孔的制作較為復(fù)雜，鉆孔后還必須在過(guò)孔中電鍍上一層導(dǎo)電金屬膜，該過(guò)程就是孔加工。 助焊劑和阻焊漆： 在經(jīng)過(guò)以上步驟后，電路板已經(jīng)初步制作完成，但為了更好的裝配元件和提高可靠性，還必須在元件的焊盤(pán)上涂抹一層助焊劑，該助焊劑有利于焊盤(pán)與元件管腳的焊接。而在焊接過(guò)程中為了避免和附近其它導(dǎo)線短接的可能性，還必須在銅箔導(dǎo)線上涂上一層綠色的阻焊漆，同時(shí)阻焊漆還可保護(hù)其下部的銅箔導(dǎo)線在長(zhǎng)期惡劣的工作環(huán)境中被氧化腐蝕。 印標(biāo)注：為了元件裝配和維修的過(guò)程中識(shí)別元件，還必須在電路板上印上元件的編號(hào)以及其它必要的標(biāo)注。 成品分割和檢查測(cè)試：隨后將整張制作完成的電路板分割為小的成品電路板。最后還要對(duì)電路板進(jìn)行檢查測(cè)試。 32 7 仿真調(diào)試 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試過(guò)程，主要看的是程序是否能運(yùn)行起來(lái)，如果程序出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這時(shí)需要對(duì)程序修改。修改過(guò)程需要在相應(yīng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行，更具開(kāi)發(fā)環(huán)境的提示，找到對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤位置，更具設(shè)計(jì)的目的進(jìn)行修改，完成修改后，通過(guò)開(kāi)發(fā)環(huán)境的“運(yùn)行”按鈕，來(lái)對(duì)整個(gè)程序運(yùn)行，如果沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，那么軟件調(diào)試過(guò)程就算成功。 調(diào)試結(jié)果 打開(kāi)仿真軟件，將程序?qū)懭氲姆抡孳浖?，運(yùn)行程序，這是仿真的顯示器中出現(xiàn)了當(dāng)前的濃度值。這時(shí)，我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)定閥值，對(duì)瓦斯?jié)舛仍O(shè)定 在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。傳感器采集到的瓦斯?jié)舛?，?A/D 轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行處理，如果瓦斯?jié)舛雀哂诹嗽O(shè)定值，這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將報(bào)警，反之亦然。 33 結(jié) 論 我國(guó)是煤礦生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)也是消耗大國(guó)，這樣的環(huán)境下對(duì)煤礦的開(kāi)采力度也越來(lái)越大，安全事故也經(jīng)常發(fā)生，煤礦安全也迫在眉睫，其中主要的就是瓦斯安全 。 本設(shè)計(jì)采用 AT89S51單片機(jī)，通過(guò)了信號(hào)串口與上位機(jī)的交換，可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的瓦斯?jié)舛鹊哪康摹? 本文所做的工作有： (1) 完成了瓦斯?jié)舛葯z測(cè) 報(bào)警設(shè)備 的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。 (2) 使用單 片機(jī) AT89S52作為控制芯片，利用 瓦斯 氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示電路、報(bào)警電路構(gòu)成系統(tǒng)， 在選擇原件中，都選用性價(jià)比比較高的原件來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? (3) 設(shè)計(jì)的 組成 系統(tǒng) 有 ：數(shù)據(jù)處理單元、報(bào)警單元、顯示單元等。 這些系統(tǒng)完成后就是連接過(guò)程了，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)都完成了就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? (4) 最后一步就是對(duì)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行查缺補(bǔ)漏的階段了，為了更好的完成設(shè)計(jì)。 這部分的完成也代表著畢業(yè)設(shè)計(jì)也快接近尾聲了，四年的時(shí)光匆匆而逝，帶來(lái)了更多的彷徨與興奮，即將走出大學(xué)的校門(mén)，步入社會(huì)，從此算是結(jié)束了學(xué)生生涯。 34 參考文獻(xiàn) [1] 馬丕梁 ,蔡成功 . 我國(guó)煤礦瓦斯綜合治理現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略 [ , 2020 [2] 劉西青 .論國(guó)內(nèi)煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展 [M]. 山西 .煤炭出版社 2020 [3] 楊居義 . 單片機(jī)原理與工程應(yīng) 用 [M]. 清華大學(xué)出版社 ,2020 [4] 劉文濤 . 單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例 [M]. 清華大學(xué)出版社 ,2020 [5] 肖碩 ,荊剛 ,李莉娜 ,陳岱 . 單片機(jī)數(shù)據(jù)通信典型應(yīng)用大全 [M]. 中國(guó)鐵道出版社 ,2020 [6] 程國(guó)鋼 . 51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例手冊(cè) [M]. 電子工業(yè)出版社 ,2020 [7] 雷伏容 ,張小林 ,崔浩 . 單片機(jī)常用模塊查詢手冊(cè) [M].清華大學(xué)出版社 ,2020 [8] 沈聿農(nóng) . 傳感器及應(yīng)用技術(shù) [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [9] 王煜東 . 傳感器應(yīng)用電路 400 例 [M]. 中國(guó)電力出版社 ,2020 [10] 劉海波 ， 沈晶 . 催化燃燒式瓦斯傳感器技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 智能計(jì)算機(jī)與與應(yīng)用 2020 [11] 郭文川 . 井下車載瓦斯檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì) [J]. 煤炭技術(shù) ,2020 [12] 楊麗娜 ,張麗榮 . 煤礦瓦斯檢測(cè)的數(shù)據(jù)采 集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].煤礦機(jī)械 ,2020 [13] 黨麗琴 . 新型便攜式瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的設(shè)計(jì) [J].武夷學(xué)院學(xué)報(bào) ,2020 [14] 基于 MSP430F247 的溫濕度測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].科技信息， 2020 [15] 丁元杰 .單片微機(jī)原理及應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [16] 楊寧，胡學(xué)軍 .單片機(jī)與控制技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [17] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]北京：高等教育出版社， 2020 [18] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M].北京航空航天出版社， 2020 [19] 王東峰 .單片機(jī) C語(yǔ)言應(yīng)用 100 例 [M].電子工業(yè)出版社， 2020 [20] 陳海宴 .51 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [21] 郭天祥 .新