【正文】 單片機得到迅速推廣應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ) [8]。 MSSP： Master Synchronous Serial Port，兩線式 (I2C)與三線式 (SPI)標準同步串行傳輸協(xié)定，常用于 EEPROM 內(nèi)存資料的燒錄與讀取，或是與其它集成電路溝通與聯(lián)系，形成多芯片網(wǎng)絡(luò)。 Timer ， 內(nèi)部 定時 器 ，有 Timer0 、 Timer1 、 Timer2 等。 PIC16F877 屬于內(nèi)嵌功能較多的單片機，除了 CPU、 POM、 RAM、 I/O 等基本構(gòu)造外，還包括以下各種功能，簡介如下： A/D converter：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，最多可以讀取 8 組模擬輸入訊 10 號?？梢灾貜?fù)燒錄程序適合教學(xué)、開發(fā)新產(chǎn)品 等用途；而其內(nèi)建 ICD(In Circuit Debug)功能，可以讓使用者直接在單片機電路或產(chǎn)品上，進行如暫停微處理器執(zhí)行、觀看緩存器內(nèi)容等，讓使用者能快速地進行程序除錯與開發(fā)。因此，在計算整個井下供風系統(tǒng)時，防爆柴油機本身工作需要的空氣量可以忽略不計 [7]。/min。 按照規(guī)定的要求，礦用柴油機車在煤礦井下正常運行時，排氣中的 CO和 NOx 的排放濃度被巷道中風流稀釋后，井下空氣中的 CO、 NOx 不得超過下列規(guī)定：一氧化碳（ CO）為 %；氮氧化物（ NOx）（換算成 NO2）：25%。如式（ 223）所示。如式（ 222）所示。min)。；則需要的空氣量m1= /=179。 m1=agbL0=(kW對于國內(nèi)增壓中冷柴油機，一般經(jīng)濟油耗率為 206～ 225g/(kWh),標定工況下耗油率為 270～ 290g/(kWh),因此，增壓中冷柴油機在標定工況下需要的新鮮空氣量 m1。 風量的控制 改變井下工作小環(huán)境，除了控制防爆柴油機本身有害物的排放外，另一個更重要的手段就是適當增加和合理配置井下的通風量和布置合理的通風系統(tǒng)，強制稀釋發(fā)動機排出的多種廢氣成分。設(shè)置氣體濃度臨界值，超過臨界值通風系統(tǒng)電路工作，當通風系統(tǒng)出現(xiàn)故障，報警電路響應(yīng)。氣敏傳感器輸出的信號送給 TLC2543 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給單片機 ,監(jiān)測電路可靠工作。在微型結(jié)構(gòu)硅橋結(jié)構(gòu)中嵌入的加熱器上制作一層 SnO2 薄膜，由于硅膜減少了熱傳導(dǎo)的熱損失，從而大大降低了功耗。能夠較為準確科學(xué)的檢測防爆柴油機尾氣排放的 濃度，當氣體達到一定門限值時就會自動通風，如果通風系統(tǒng)出現(xiàn)故障則會自動報警，從而達到實時安全監(jiān)控作用。 系統(tǒng)性能的描述 在生活中如果有一個能及時發(fā)現(xiàn)有毒及易爆氣體，并且能自動加強通風量而且還能報警，這無疑是給井下煤礦工人的工作環(huán)境的安全上了雙重保險。氣敏傳感器檢測儀檢測氣體濃度，再加上濃度 5 監(jiān)測與自動加強通風，通過顯示器顯示礦內(nèi) CO 和氮氧化合物的濃度值 [5]。 課題的主要研究內(nèi)容與要求 設(shè)計的主要內(nèi)容與要求是：設(shè)計一個 CO 與氮氧化合物安全監(jiān)控系統(tǒng)，將 CO 與氮氧化合物氣體濃度許可值上限通過電腦程序輸入系統(tǒng)中，在氣體濃度的一定范圍內(nèi)進行安全檢測，在氣體濃度達到上限時進行自動加強通風，如果通風系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電路實現(xiàn)自動報警功能，及時通知礦內(nèi)工作人員。因此研制煤礦井下柴油機尾氣監(jiān)測控制及報警系統(tǒng)對國家的煤礦井下良好的環(huán)境建設(shè)減少中毒事故發(fā)生有著及 其重要的意義。 從現(xiàn)在的國家煤炭生產(chǎn)的現(xiàn)狀及我國能源結(jié)構(gòu)規(guī)劃均可看出，在本世紀中葉以前，煤炭仍是支持我國國民經(jīng)濟發(fā)展的主要能源。綜合來說，目前市場上的每種系統(tǒng)都可能存在檢測量單一、量程小、體積大、功耗大、 需短期內(nèi)校準、使用壽命短、無數(shù)據(jù)傳輸方式等其中某種或某幾種缺點。我國從八十年代初期開始引進煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，歷經(jīng)了直接引進、消化吸收、仿制配套、自主開發(fā)的過程，但迄今為止的產(chǎn)品大多都是面對大型礦井設(shè)計的，而且自身尚有一些有待解決的問題，如 :造價高，系統(tǒng)最基本的配置過于龐大，運行費用大，傳感器測量穩(wěn)定性差，調(diào)校頻繁，壽命短，系統(tǒng)安裝、維護復(fù)雜，操作不便，人機界面較差，系統(tǒng)設(shè)備可靠性差，必須依賴專業(yè)的維護隊伍，對人員技術(shù)，素質(zhì)有較高的要求。根本不能適應(yīng)知識經(jīng)濟時代高速網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，嚴重制約了煤礦企業(yè)企業(yè)信息化的發(fā)展。用來及時掌握生產(chǎn)或通風系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的動態(tài)信息，這對發(fā)揮生產(chǎn)指揮的準確性、靈活性、快捷性起到重要的作用。 煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是目前為止實際通風尾氣管理工作中最重要和最有效的自動化手段，已經(jīng)裝備監(jiān)控系統(tǒng)的煤礦的尾氣易燃事故率大為下降，實踐證明，煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對保障 煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)率，提高煤礦自動化程度，以及促進煤礦管理現(xiàn)代化水平，都有著舉足輕重的作用。物理方法是采用水洗法來降低柴油機顆粒物的排放。不過在 LNC 中只要有小量的 H2（＜ 2%），就能在很寬的溫度范圍（ 200～ 400℃），顯著的提高銀基 LNC的 NOx 轉(zhuǎn)化率 [2]。 LNC 系統(tǒng)也是比較具有吸引力的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用燃油作為還原劑，使用的催化劑（如銀、沸石等）也比較便宜。在稀薄條件下運行時， LNT 中的鉑將 NO轉(zhuǎn)化成 NO2，而 NO2 和堿土金屬或堿金屬和 O2 反應(yīng)生成硝酸鹽，發(fā)動 機每隔 5060s 加濃一次，這些儲藏的 NOx 和廢氣中的還原劑 CO， H2，HC 在貴金屬的作用下形成 N2。日本日產(chǎn)公司的 Hirata 等人的研究成果是在 SCR 系統(tǒng)前加 DOC 用來產(chǎn)生 NO2，使其與 NO 量一樣，這樣在低溫環(huán)境下與 NH3 反應(yīng)的效率更高。 2020 年歐洲在一些大卡車上商業(yè)化使用該技術(shù)。采用 EGR 系統(tǒng)引入廢氣，降低缸內(nèi)的峰值溫度，降低多余的 O2 限制 NOx 的形成；應(yīng)用電子燃油噴射控制措施，提高噴射油壓，改善燃油在缸內(nèi)的霧化，推遲噴油時刻和多次噴射來降低峰值溫度；降低燃油中硫的含量，硫會形成 PM，同時硫還會對發(fā)動機后處理系統(tǒng)中的催化劑中毒。 1992— 1998 年 NOx 的排放量規(guī)定為 （ g/kw/h)、 PM的排放量規(guī)定 為 （ g/kw/h),在 2020— 2020 年期間 NOx 的排放量規(guī)定為 (g/kw/h)、 PM 的排放量規(guī)定為 （ g/kw/h)。為了保證井下空氣質(zhì)量，防爆柴油機尾氣污染監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計也成為了我們經(jīng)常探討的一個話題。如何應(yīng)對及處理柴油發(fā)動機排放的尾氣在井下安全的重中之重。柴油機尾氣排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、惡心，影響人的身體健康。因此，對防爆柴油機排放的尾氣進行控制和凈化具有十分重要的意義。尤其在煤礦井下巷道，尤其是在煤礦井下巷道，由于空間和通風條件的限制，柴油機排放的有害氣體嚴重危害工人的健康。它們具有安全、靈活、經(jīng)濟等優(yōu)點。研究結(jié)果表明，除了控制防爆柴油機尾氣排放外，合理的通風量也是改善井下環(huán)境的重要途徑之一。 關(guān)鍵詞： CO 及 NOx 報 警系統(tǒng) 單片機 氣敏傳感器 通風系統(tǒng) II ABSTRACT Because of explosionproof diesel engine can be potentially explosive gas, bustible gas, steam and dust under the environment of work, has the explosion protection performance, in the blast environments work never lit environment gas, steam and dust, so often used as coal mine explosionproof power plant all kinds of fixed and mobile equipment. However, as the coal mine explosionproof diesel engine, due to the increasing use of coal mine explosionproof diesel engine exhaust pollution caused more and more serious, makes the coal mine safety production facing the severe challenges The design main points of two parts: one is explosionproof diesel engine exhaust gas monitoring and automatic ventilation system, the second is the ventilation system failure after the automatic alarm system. Firstly expounds the CO and the development of nitrogen oxides monitoring system and condition, then introduces the microcontroller PIC16F877 exhaust monitoring alarm. This design of hardware circuit including concentration detection, A/D conversion, singlechip microputer system, the data display circuit, alarm circuit, the ventilation system circuit and the control circuit。通過軟件設(shè)計可實現(xiàn)對 CO 及 NOx 濃度的監(jiān)測并且當濃度超過設(shè)定值時可進行加強通風，當通風系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進行自動報警。文中首先闡述了 CO 和氮氧化合物監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展及狀況，其次著重介紹了單片機 PIC16F877 尾氣監(jiān)控報警器及通風系統(tǒng)。此次設(shè)計的主要課題是針對防爆柴油機尾氣（ CO 及 NOx）排放的監(jiān)測報警。 I 煤礦井下防爆柴油機排氣污染監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 由于防爆柴油機可以在潛在爆炸性氣體、可燃性氣體、蒸汽及粉塵的環(huán)境下工作，具有防爆性能，在爆炸環(huán)境下工作不會點燃環(huán)境氣體、蒸汽和粉塵，所以經(jīng)常被用作煤礦井下各種固定和移動設(shè)備的防爆動力裝置。然而隨著煤礦井下防爆柴油機的使用量逐年增加，造成煤礦井下防爆柴油機排氣污染越來越嚴重，使得煤礦安全生產(chǎn)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。此次設(shè)計主要分兩大部分來：一是防爆柴油機尾氣的監(jiān)測及自動通風系統(tǒng)，二是通風系統(tǒng)出現(xiàn)故 障后系統(tǒng)的自動報警。本設(shè)計的硬件電路包括濃度檢測， A/D 轉(zhuǎn)換，單片機系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示電路，報警電路，通風系統(tǒng)電路及各控制電路；軟件設(shè)計包括濃度采集，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理，動態(tài)顯示及濃度控制等?？捎行У姆乐姑旱V井下中毒，對避免人員傷亡及財產(chǎn)損失有著積極的作用 [1]。 Through the software design can be realized on the CO and NOx concentration monitoring .Can effectively prevent coal mine poisoning, to avoid casualties and property losses has a positive role. Key words: CO and NOx alarm system single chip microputer ventilation system III and gas sensors 目錄 摘 要 ........................................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第 1 章 緒 論 .............................................................................................................. 1 選題背景及意義 ................................................................................................. 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................. 2 ................................................................................. 4 第 2 章系統(tǒng)功能介紹及方案設(shè)計 ................................................................................. 6