【正文】 在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠的感謝。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。 對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 參考文獻(xiàn): [1] 詹福如,袁宏永,疏學(xué)明,[J].激光與紅外,2002,(6). [2] 武衛(wèi)華,[J].礦業(yè)快報(bào),2001,(7). [3] 楊邦朝,[J].傳感器技術(shù),2001,(12).通過單片機(jī)的智能化處理,完成相應(yīng)的動(dòng)作。并有零點(diǎn)、靈敏度自動(dòng)補(bǔ)償功能、不用定期校準(zhǔn)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。本文研究的智能化礦用CO檢測儀正是符合了這個(gè)發(fā)展方向。完成后,判斷是否要求繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)讀入環(huán)境溫度和壓力信號實(shí)現(xiàn)溫度和壓力補(bǔ)償。系統(tǒng)工作時(shí)首先需要自檢,主要是LCD檢測、存貯器檢測以及通道檢測,判斷LCD能否正常顯示、存貯器能否正常讀寫數(shù)據(jù),檢測A/D轉(zhuǎn)換器的CO接口、溫度接口和壓力接口能否正常傳輸數(shù)據(jù)。 (2)標(biāo)準(zhǔn)濃度值的確定 取純凈的CO氣體和凈化空氣混合,配成不同濃度的氣體,在一定進(jìn)氣流速及溫度下分別進(jìn)行測量,得到的數(shù)據(jù)就是存貯在單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)值。對壓力的補(bǔ)償,把測得標(biāo)準(zhǔn)壓力下的準(zhǔn)確CO濃度,轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的修正系數(shù),并存貯在單片機(jī)中。使用這種方法需要做大量的實(shí)驗(yàn)才能測得標(biāo)準(zhǔn)值。對溫度的補(bǔ)償采用了線性插值的方法。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 對系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),需要考慮如何對環(huán)境的溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償,以及標(biāo)準(zhǔn)值如何確定?？蓪y得的數(shù)據(jù)通過井下事先敷設(shè)的通信線直接上傳到地面測控室,實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度。 (6)信號上傳 得到的信號實(shí)時(shí)地傳輸給地面的測控室(上位機(jī))。若超過標(biāo)準(zhǔn),則根據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)的程度,進(jìn)行提示、報(bào)警。 (5)結(jié)果處理 系統(tǒng)自動(dòng)判斷并處理測得的CO濃度數(shù)值。通過按鍵選擇確定MCU的工作狀態(tài)。 (4)鍵盤、顯示器、報(bào)警器與MCU的接口 鍵盤、顯示器與MCU的接口芯片采用8279可編程接口芯片。打開電源開關(guān),就可以連續(xù)自動(dòng)地進(jìn)行測量。這里主要是轉(zhuǎn)換探測器、環(huán)境溫度和壓力信號,它通過MCU的脈沖開關(guān)循環(huán)讀入這3種信號。 (2)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D) 在信號進(jìn)入單片機(jī)處理以前,需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。(1)放大濾波 由前一級(紅外探測器)輸出的是很弱的毫伏級電壓信號,需要進(jìn)行放大處理后才能進(jìn)行后續(xù)的工作。計(jì)算結(jié)果通過D/A轉(zhuǎn)換后,可由上位機(jī)通信接口上傳或下載。 只要測出吸收度A,就可以用(7)式計(jì)算出CO的濃度。l為光路長度。入射光強(qiáng)度I0與剩余光強(qiáng)度I關(guān)系如下: I=I0exp(μcl) (6) 式中:μ為氣體吸收系數(shù)。最后由探測器接受并探測能量的大小,確定待測CO濃度。 。探測器探測到能量的變化,產(chǎn)生輸出信號輸出信號2。這是光學(xué)技術(shù)探測氣體的理論基礎(chǔ)。 帶補(bǔ)償?shù)募t外雙光源雙探測器結(jié)構(gòu) 光經(jīng)過媒質(zhì)時(shí),其能量就會被媒質(zhì)吸收、散射而減弱。探測器1和探測器2的輸出電壓分別為 V 3=I2 R1τaτ0 (3) V 4=I2 R2 (4) 綜合(1)～(4)式有: S= V 2 V 3 /V 1 V 4=τ2 aτ20 (5) 這樣消除了發(fā)光二極管能量(II2)和探測器接受靈敏度(RR2)不穩(wěn)定的影響。 當(dāng)LED1發(fā)出脈沖光時(shí),探測器1接受到的是來自LED1的直接輻射,探測器2接受到的光是經(jīng)過氣室被吸收后的紅外輻射。CO紅外檢測儀采用了雙光源雙探測器的補(bǔ)償光路,其模型如圖1所示。常用的模型有Elsasser周期模式、Goody統(tǒng)計(jì)模式和隨機(jī)El2sasser模式。發(fā)光二極管LED光強(qiáng)為II2,探測器靈敏度為RR2,被測氣體的投射比為τa以及氣室的投射比為τ0。 采用具有補(bǔ)償能力的光路實(shí)現(xiàn)對雜質(zhì)氣體和粉塵等的補(bǔ)償。每條吸收線都有確定的參數(shù)，但要找出譜帶吸收的計(jì)算式是很難的,解決的方法之一是逐線積分求得總和,但所得值與實(shí)測值相差5%～10%,精度不高,且計(jì)算量大、不方便。吸收氣體的吸收帶由許多吸收譜線組成。 1 紅外探測的光路原理和探測器結(jié)構(gòu) 雙光源雙探測器的光路原理 CO的紅外吸收屬于輻射度學(xué)的范疇。目前紅外檢測技術(shù)在地面各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都取得了很好的效果。檢測儀 中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B Research on Intelligent Inf rared Detector for Carbon Monoxide Used in Mine L IU Zhong2qi, WAN G Ru2lin (Beijing Campus of China U niversity of Mining and Technology,Beijing 100083,China) Abstract:Using infrared technology to detect the concentration of carbon system was con2t rolled and processed by single2chip microputer lamp2houses and double detectors wasadopted to pensate t he influence of impure gases and dust ure and pressure of surroundings werepensated by algorit hm,and kinds of interface to f ulfill keyboard,display,alarm and up2down functions weredesigned. Key words:coal mine,carbon monoxide,inf rared,double lamphouses,detector 引言 一氧化碳(CO)傳感器在工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測和日常生活等方面有廣泛的應(yīng)用市場。紅外。 關(guān)鍵詞:煤礦。采集環(huán)境溫度和壓力,設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)對溫度和壓力的補(bǔ)償。參考文獻(xiàn)[1] 吳炳勝．80C51單片機(jī)原理與應(yīng)用．北京：冶金工業(yè)出版社，2001．[2] 楊志亮．Protel99 SE電路原理圖設(shè)計(jì)技術(shù)．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001．[3] 胡偉，季曉衡．單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例．北京：人民郵電出版社，2003．[4] 張培仁．基于C語言編程MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用．北京：清化大學(xué)出版社，2003．[5] 周捷．有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器原理及設(shè)計(jì)[J]．科技信息，2008，5(1)：2428．附錄礦用智能紅外一氧化碳檢測儀的研究劉中奇, 王汝琳 ( 中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū),北京 100083)摘要:用紅外技術(shù)檢測一氧化碳(CO)濃度,由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中智能控制和處理。時(shí)間過得飛快，畢業(yè)論文的結(jié)束也預(yù)示著我們大學(xué)生活也就要結(jié)束了，這次的論文寫作也是我在大學(xué)生活的最后一段時(shí)光里最寶貴的收獲。在整個(gè)畢業(yè)論文的寫作當(dāng)中，我對一氧化碳有了更加深刻的了解，同時(shí)也了解到它的危害性。 結(jié)論 本文從CO傳感器的原理出發(fā)，分析了不同工作方式的CO傳感器的原理，信號處理方法，并針對家庭生活中CO氣體的監(jiān)測，確定采用溫度調(diào)制模式方法，采用MOTOROLA公司生產(chǎn)的MGS1100 CO傳感器，根據(jù)不同的CO氣體濃度采用不同的報(bào)警方式，設(shè)計(jì)報(bào)警電路，經(jīng)過調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明可以在實(shí)際生活中使用。由此一種帶有濕度、溫度同步修正, 同時(shí)顯示的新型智能CO報(bào)警器, 正在積極的研制之中。調(diào)試結(jié)果證明, 其性能穩(wěn)定, 重復(fù)性好, 抗干擾能力強(qiáng), 特別是系統(tǒng)采用的帶參數(shù)實(shí)時(shí)校正方式, 對降低電路CO 檢測誤差, 提高CO報(bào)警的準(zhǔn)確率, 克服傳感器參數(shù)離散性的影響, 具有決定的意義。 調(diào)試和結(jié)果 采用如圖35所示電路實(shí)現(xiàn)的CO報(bào)警器, 由于MOTOROLA MGS1100傳感器具有的低功耗、穩(wěn)定性好、靈敏度高的特點(diǎn)。C),l即可判斷出實(shí)際CO濃度值X的所屬范圍。 只要預(yù)先記錄60ppm、100ppm、200ppm、400ppm在25176。 CO線性濃度分析。Rs (X, 25)，即Rs (X, 25) = Rs (X, T )/ a，其中R s (X, 25)為在一定CO 濃度下(Xppm) 和25176。 對于溫度變化的特性處理(假設(shè)CO的濃度為60ppm)。 通常傳感器MGS1100不但受環(huán)境溫度的影響, 而且在一定溫度下, 它的靈敏度輸出特性也是非線性的。對于溫度的測量, 由于使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理, 對于傳感器的非線性輸圖出, 可使用查表法得出最終結(jié)果。通常設(shè)定在1V的915s時(shí)刻對MGS1100的CO濃度傳感器進(jìn)行采樣, 同時(shí)對溫度傳感器采樣,采集當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度值, 實(shí)時(shí)進(jìn)行傳感器溫度校正。 控制過程 一氧化碳報(bào)警器的控制過程如圖37所示。而+ 6V電壓主要用來提供給報(bào)警電路和CO傳感器的加熱元件部分的電源。 本系統(tǒng)所需的直流電源, 通過7807805穩(wěn)壓后,提供+ 6V 和+ 5V的工作電壓。 調(diào)試結(jié)果證明, 符合器件工作狀態(tài)的要求。傳感器MGS1100的工作需要周期為15s(5s的電壓為5V,10s的電壓為1V) 的方波驅(qū)動(dòng)。其功能要求根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定如表31所示。 作為一種家用CO報(bào)警器, 它主要是測量環(huán)境CO的濃度, 判斷該濃度CO對人體的危害性, 從而作出相應(yīng)的報(bào)警輸出。(由于在探測60ppm以上的CO濃度時(shí), 環(huán)境濕度的變化對CO傳感器特性的影響較小, 故忽略對傳感器MGS1100的濕度修正)。 一氧化碳報(bào)警器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的CO報(bào)警器采用MOTOROLA半導(dǎo)體公司的CO傳感器MGS1100作為敏感元件。若要得到重復(fù)性較好的CO濃度測量,應(yīng)在低溫段的適當(dāng)時(shí)刻對RS 進(jìn)行測量。在不同的溫度下,傳感器的傳感電阻RS的阻值也不同,Rs 的低值對應(yīng)高溫狀態(tài),Rs的高值對應(yīng)低溫狀態(tài)。其中在大約400176。 器件的工作模式 CO傳感器實(shí)際應(yīng)用時(shí), 通常采用連續(xù)工作模式, 此時(shí)用周期性脈沖電壓對電阻加熱,具體波形參見圖33,V hH = 5V,持續(xù)5 秒,VhL = 1V,持續(xù)10秒。通常加熱器及SnO2層的溫度與加熱電壓VH 、加熱電流IM 有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)不僅使SnO2 薄膜對CO氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)都具有敏感性, 且由于硅膜減少了熱傳導(dǎo)的損失, 從而大大降低了功耗,其結(jié)構(gòu)如圖31所示。 器件的結(jié)構(gòu)原理 MOTOROLA 一氧化碳(CO) 傳感器MGS1100 是一種新型的專門用于家庭的CO氣體檢測器。第3章 一氧化碳報(bào)警器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一氧化碳報(bào)警器，需要根據(jù)其應(yīng)用的場所確定設(shè)計(jì)要求，選擇合適的一氧化碳傳感器，確定設(shè)計(jì)方案。 溫度調(diào)制模式對傳感器選擇性的改善程度起著決定性的作用，溫度調(diào)制模式主要由調(diào)制波形、調(diào)制頻率、調(diào)制溫度的幅度以及偏移量等幾個(gè)參數(shù)決定，而迄今為止，氣體傳感器的溫度調(diào)制模式的選擇仍處于