【導(dǎo)讀】能源工業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。近年來(lái)，隨著石油價(jià)格的飆升，煤。炭行業(yè)的重要地位和不可替代性也日益顯現(xiàn)。然而，中國(guó)煤炭行業(yè)的安全形勢(shì)。卻不容樂(lè)觀，尤其是重、特大煤礦事故屢見(jiàn)報(bào)端。在這些事故中，瓦斯爆炸占。這其中，固然有很多誘發(fā)因素，但是煤礦生產(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的重要因素之一。論文首先闡述了CH4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同的發(fā)展及狀況。我們給出了其硬件。組成及軟件的設(shè)計(jì)方案，使其能達(dá)到進(jìn)行瓦斯監(jiān)測(cè)的預(yù)期目標(biāo)。設(shè)計(jì)包括濃度采集，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理，動(dòng)態(tài)顯示,聲光報(bào)警及上傳監(jiān)控主機(jī)等。時(shí)知曉的報(bào)警效果。主要子程序的框圖。此次設(shè)計(jì)的瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警器具有操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)。比較準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

　　

【正文】 AN 適配卡提供， 本設(shè)計(jì)采用 PHILIPS 公司的SJA1000CAN 總線控制器，該控制器具有舵主結(jié)構(gòu)、總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)、成組與廣播報(bào)文功能及硬件濾波功能。輸入時(shí)鐘頻率為 16M 赫茲時(shí)鐘，輸出可編程控制。S CM １ ． ． ． S CM ｎ 控制器１ 控制器ｎ 收發(fā)器１ 收發(fā)器ｎ 適配卡 ＰＣ機(jī) CAN總線 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 PCA82C250 為 CAN 總線收發(fā)器，是 CAN 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，可為總線提供不同的發(fā)送性能，為 CAN 控制器提供不同的接收性能 ,6N137 為光電耦合器，起電氣隔離作用 。工作過(guò)稱為 ： A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)報(bào)送到 SJA1000 通過(guò) CAN 總線收發(fā)器 PCA82C250 上傳總線，完成采集工作。 CAN 總線測(cè)控系統(tǒng)的通訊軟件分為 3 部分： CAN 初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。 圖 315 CAN 總線通訊電路圖 CAN 總線與上位機(jī)的連接 本設(shè)計(jì)采用 PCI9810CAN 適配卡完成 CAN 總線與上位機(jī)的連接。 PCI9810 非智能單通道 CAN 接口卡采用標(biāo)準(zhǔn) PCI 接口，能讓 PC 方便的連接到總線上，實(shí)現(xiàn)（兼容 ）的連接通訊。 PCI9810 接口 卡采用 4層板工藝，自帶光電隔離，保護(hù) PC 機(jī)避免由于地環(huán)流的損壞，增強(qiáng)系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性，采用 WDM 驅(qū)動(dòng)程序，支持 win9 win2020 和 XP 操作系統(tǒng)，并支持多個(gè)設(shè)備。 PCI9810CAN 適配卡外觀如圖 316所示： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 圖 316 9810 適配卡外觀圖 PCI9810CAN 適配卡通過(guò)一個(gè) DB9 針形插座 CZ1 與實(shí)際的 CAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，適配卡可直接插入 PC 機(jī)的 PCI 插槽，從而實(shí)現(xiàn) CAN 總線與 PC機(jī)的通訊。 CZ1 的管腳信號(hào)定義如表 32所示 ： 表 32DP9 插座的引腳定義 引腳 信號(hào) 描述 1 . 2 CANL CANL 信號(hào)線 3 CANGND 參考地 4 . 5 CANSHIELD 屏蔽線 6 CANGND 參考地 7 CANH CAN信號(hào)線 8 . 9 . 本設(shè)計(jì)通過(guò)選配 DB9OPEN5 轉(zhuǎn)換器，將 CZ1 的信號(hào)連接至 5引腳，然后接入適配卡的 DP9 針形插座，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 電源模塊硬件設(shè)計(jì)電路圖 單片機(jī)的工作電壓是 DC5V，而 工業(yè)用電的 電壓是 AC220V這里就需要提供不同的電壓裝換。在單片機(jī)供電電路上我選用集成 的穩(wěn)壓電路，電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路很多，這里選用三端穩(wěn)壓集成電路 7805 它由三條引腳輸出，分別是輸出端、接地端、和輸出端。電源穩(wěn)壓輸出硬件電路圖如 下 圖所示 ： 圖 315 電源電路 電源電路工作過(guò)程： 220V 交流電經(jīng)降壓變壓器 T 降壓后獲得低電壓，然后經(jīng)橋式整流器 BR1 整流， 電解 電容濾波，三段穩(wěn)壓器 CW7805 穩(wěn)壓后，最后得到+5V 穩(wěn)定直流電壓。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)編制的程序易于調(diào)試、修改，可讀性好，軟件的設(shè)計(jì)是一個(gè)將需求轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖愂龅倪^(guò)程。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 采用自頂向下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，把總的編程過(guò)程逐步細(xì)分，分解成一個(gè)個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊相互獨(dú)立，其正確與否不依賴其它模塊，每個(gè)模塊都能完成一個(gè)明確的任務(wù)、實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。 主程序 系統(tǒng)上電后，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，掃描看是否有鍵按下，有鍵按下則依據(jù)設(shè)定來(lái)修改參數(shù)，若無(wú)則按初始設(shè)定值操作，采樣井下瓦斯?jié)舛炔@示，超過(guò)安全值聲光報(bào)警；并通過(guò)通訊程序?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)上，上傳到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 圖 41 主程序流程圖 中斷子程序 為 了較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛?，我們需要?duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這里是調(diào)初始化程序 開機(jī)及上電自檢 鍵盤掃描 有鍵按下？ 依據(jù)不同的按鍵校準(zhǔn)調(diào)零、報(bào)警值設(shè)定操作 調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序計(jì)算氣體濃度 檢測(cè) 報(bào)警值？ 聲光報(bào)警 調(diào)用 BCD 轉(zhuǎn)換程序 調(diào)用 LED 顯示程序 調(diào)通訊程序上傳給主機(jī) 關(guān)閉報(bào)警 N Y N Y 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 指單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集。其硬件電路包括 MC11 A/D0809 及單片機(jī)，濃度經(jīng)過(guò)傳感 器變換為模擬電壓再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)送入單片機(jī)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢之后是通過(guò)中斷的方式送入單片機(jī)的。通過(guò)外部中斷 INT1 來(lái)完成，由于檢測(cè)瓦斯?jié)舛仍跁r(shí)間上較嚴(yán)格，更不允許丟失數(shù)據(jù)，所以 INT1 的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定為高。其流程圖如 42 所示： 圖 42 中斷子程序流程圖 聲光報(bào) 警子程序 當(dāng)聲光報(bào)警開啟后，當(dāng)達(dá)到提醒人們離開的目的后，我們需要解除聲光報(bào)警，解除報(bào)警有兩種途徑，一種是手動(dòng)解除，一種是系統(tǒng)自動(dòng)解除，若沒(méi)有手動(dòng)解除報(bào)警，則系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)用 20s 的延時(shí)時(shí)間來(lái)自動(dòng)解除報(bào)警。 N Y 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 單片機(jī)從 A/D 轉(zhuǎn)換器中采集數(shù)據(jù) 濃度超限 ? 采集數(shù)據(jù) 啟動(dòng)報(bào)警 中斷返主 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 圖 43 聲光報(bào)警流程圖 N Y Y N 采集濃度值≥設(shè)定濃度 調(diào)用延時(shí)子程序 啟動(dòng)聲光報(bào)警 手動(dòng)解除報(bào)警 ? 延時(shí)到 自動(dòng)解除報(bào)警 返回主程序 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 結(jié) 束 語(yǔ) 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，采用瓦斯傳感器將甲烷濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)信號(hào)處理電路由 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， AT89S51 單片機(jī)接收信號(hào)并進(jìn)行處 理，再由 LED 顯示器和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)上傳上位機(jī)。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)使我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)有了更深理解。到此我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也快要接近尾聲了，本次設(shè)計(jì)完成了煤礦瓦斯 濃度 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下位機(jī)的設(shè)計(jì)， 和 采集數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī) 的設(shè)計(jì) ，設(shè)計(jì)完之后感覺(jué)自己的思維方式更加完善，考慮問(wèn)題的方法也在不知不覺(jué)中有了很大的提高。由于此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊，但設(shè)計(jì)的理論依據(jù)是充分的并且硬件的電路原理圖也已畫出，但也存在一些不足：由于瓦斯傳感器的限制，其瓦斯?jié)舛鹊淖畲蟊O(jiān)控值為 4%，不適用于高瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)，但由于本設(shè)計(jì)并非監(jiān)測(cè)瓦斯爆炸時(shí)所對(duì)應(yīng)的濃度值，而 是根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》對(duì)井下各點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊囊?guī)定設(shè)計(jì)，可以滿足相關(guān)要求。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 致 謝 驀然回首，校園生活已然十八個(gè)春秋。如果僅以這薄薄的一本論文作為大學(xué)時(shí)代的總結(jié)難免會(huì)讓人感傷，所幸歲月如歌，青春無(wú)悔。本科生活的四年時(shí)間里，經(jīng)歷過(guò)如此那般的體驗(yàn)，倘若日后憶起，我可以坦然的告訴自己 ： 我的時(shí)光年華并沒(méi)有虛度。誠(chéng)然，四年期間我是得到了很多支持和幫助的，一路走來(lái)無(wú)比欣慰。在此一一謝過(guò)。 首先謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師李濤老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，勤懇的 工作作風(fēng)和樂(lè)于助人的優(yōu)良品德都使我受益終身，老師不斷創(chuàng)新的科學(xué)思想和高瞻遠(yuǎn)矚的見(jiàn)識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。 感謝舍友梁永良，從他那里我學(xué)到了許多基本操作和畫圖方面的方法和技巧，在論文的研究過(guò)程中也給予了許多關(guān)心，指導(dǎo)和幫助。 特別感謝我的家人和朋友，他們?yōu)榱宋业某砷L(zhǎng)傾注了大量心血，沒(méi)有他們的堅(jiān)強(qiáng)后盾，我不可能順利完成本科論文。 最后，再次向所有關(guān)心和幫助我的老師，同學(xué)和朋友致以我深深的謝意。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 35 參考文獻(xiàn) [1] 馮博琴編著 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2020 [2] 王文 杰 許文斌主編 單片 機(jī) 應(yīng)用技術(shù) 冶金工業(yè) 出版社 2020 [3] 周監(jiān)編著 單片機(jī)輕松入門 北京航空航天大學(xué)出版社 2020 [4] 張友德編著 單片機(jī)原理應(yīng)用及實(shí)驗(yàn) 復(fù)旦 大學(xué)出版社 1995 [5] 曹玲芝編著 現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)及虛擬儀器 北京航空航天大學(xué)出版社 2020 [6] 殷淑英 主編 傳感器 應(yīng)用 技術(shù) 冶金工業(yè) 出版社 2020 [7] 沙占友主編 集成智能化傳感器原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2020 [8] 陳濤 主編 單片機(jī)應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2020 [9] 王新 主編 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 中國(guó)電力出版社 2020 [10] 余發(fā)山主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2020 [11] 楊凌霄主編 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 中國(guó)電力出版社 2020 [12] 董愛(ài)華主編 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) 中國(guó)電力出版社 2020 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 36 附 錄 1 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 37 附 錄 2 主程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 00013H AJMP INT1 ORG 0030H MAIN： MOV SP, 60H； 設(shè)定堆棧指針 CLR MOV 40H,07H； 40H 存放個(gè)位顯示八段碼 MOV 41H,07H； 41H 存放十位顯示八段碼 初始化時(shí)顯全 8 MOV 42H,07H； 42H 存放百位顯示八段碼 MOV 43H,07H； 43H 存放千位顯示八段碼 MOV 44H, 00H； 44H～ 47H 分別存放個(gè)十百千位的設(shè)定真實(shí)值 MOV 45H, 00H； MOV 46H, 00H； MOV 47H, 00H； CLR ；初始化時(shí)默認(rèn)處于確定狀態(tài) SETB EA；開中斷 SETB EX1；允許外中斷 1 開中斷 SETB PX0；外中斷 1 定為高優(yōu)先級(jí) SETB IT1；邊沿觸發(fā) S1： MOV A, JZ A,KEY1 RET KEY1： LCALL DELAY JB , S2 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 38 ACALL K1 S2:： MOV A, JZ A,KEY2 RET KEY2： LCALL DELAY JB , S3 ACALL K2 S3： MOV A, JZ A,KEY3 RET KEY3： LCALL DELAY JB , S4 ACALL K3 S4： MOV A, JZ A,KEY4 RET KEY4： LCALL DELAY JB , S5 ACALL K4 S5： MOV A, JZ A, KEY5 RET KEY3： LCALL DELAY JB , XSH ACALL K5 XSH： MOV A,40H MOV SBUF,A X1： JNB TI, X1 CLR ACALL DELAY 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 39 SETB MOV A,41H MOV SBUF,A X2： JNB TI, X2 CLR ACALL DELAY SETB MOV A,42H MOV SBUF,A X3： JNB TI, X3 CLR ACALL DELAY