【正文】 的掉電模式。 （ 4） 芯片擦除 整個(gè) PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門(mén)電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。低功耗的閑置和掉電模式 5個(gè)中斷源 32可編程 I/O線 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 4K字節(jié) 可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000寫(xiě) /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 11 (1) AT89C51單片機(jī)有以下特點(diǎn)： 由于 MCS51 系列在我國(guó)使用最廣且該系列的資料和能夠兼容的外圍芯片也比較多，故本文采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51單片機(jī)作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件。由于一般 室礦內(nèi)環(huán)境惡劣，這對(duì)單片機(jī)的干擾較大，所以應(yīng)采用抗干擾性能較好的單片機(jī)機(jī)型。 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)選用 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)因具有集成度高、體積小、速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)而在許多領(lǐng)域如過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用，從而使這些領(lǐng)域的技術(shù)水平、自動(dòng)化程度大大提高。 時(shí)鐘 電源模塊 顯示電路 報(bào)警電路 可編程看門(mén)狗電路 單片機(jī) 敏感元件 小信號(hào)放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 圖 31 工作原理圖 10 在催化元件電源端加上一正電壓，使催化元件開(kāi)始工作，輸出與甲烷濃度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，此電壓經(jīng)過(guò)放大電路放大后，送到 A/D 轉(zhuǎn)換， A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī) , 單片機(jī)對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，處理后，驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出被 測(cè)氣體中的甲烷濃度值，若被測(cè)氣體中甲烷濃度超過(guò)報(bào)警電路預(yù)定的數(shù)值時(shí)，報(bào)警電路即發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。利用該原理的甲烷測(cè)定器是當(dāng)前國(guó)內(nèi)測(cè)量低濃度甲烷的傳感器中采用最廣泛的一種，而且還在不斷的提高和發(fā)展。當(dāng) 含有甲烷的空氣在高溫和催化劑的作用下，發(fā)生無(wú)焰燃燒，而在白元件上則不致使甲烷燃燒，從而使黑元件的溫度比白元件的溫度高，黑元件中的鉑絲既是加熱元件，又是感應(yīng)溫度的熱敏元件，根據(jù)鉑絲的正溫度系數(shù)的特性，溫度升高時(shí)電阻增大，黑元件上的電壓降即增大，電橋失去平衡，輸出一個(gè)電壓信號(hào)△U，該電壓值的大小反映了甲烷濃度的高低，檢測(cè)此電壓便可測(cè)量出甲烷濃度。但由于它處于與黑元件相同的工作環(huán)境中，所以，對(duì)非甲烷濃度變化引起的催化元件阻值變化起補(bǔ)償作用，以提高儀器零點(diǎn)穩(wěn)定性和抗干擾能力。 黑元件載體是催化燃燒式元件，當(dāng)甲烷氣體在元件表面與氧氣產(chǎn)生無(wú)焰燃燒時(shí)，電橋失去平衡，輸出一個(gè)電壓信號(hào)。此 9 外，傳感器電源應(yīng)是經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的穩(wěn)壓源。 探頭內(nèi)部的主要元件是黑元件 (催化元件 )和白元件 (補(bǔ)償元件 )，兩個(gè)元件分別配置在電橋電路中，作為一組橋臂，另一組橋臂是兩個(gè)固定電阻，作為電橋的比率臂。當(dāng)載體催化元件遇到甲烷與空氣的混合氣體時(shí)，在催化劑的作用下，甲烷氣體在元件表面發(fā)生無(wú)焰燃燒，產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高。三氧化二鋁載體有定型、傳熱和載附催化劑等功能。 載體催化元件最里層是用 ～ 的高性能鉑絲繞制的螺旋圈，外面是由三氧化二鋁和催化劑組成的催化外殼。其優(yōu)點(diǎn)是快速，可以連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)，靈敏度高，測(cè)量準(zhǔn)確，可測(cè)二氧化碳濃度。 氣體在放射性元素的輻射作用下發(fā)生電離，在氣體介質(zhì)中的兩個(gè)電極之間便有電流產(chǎn)生。其優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)不受氣壓影響 。 在溫度為 220℃、氣壓為 101325Pa 條件下，聲波在甲烷中的傳播速度為 432m/s，而在清潔空氣中為 332m/s。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)微量甲烷比較敏感，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。 氣敏半導(dǎo)體的種類(lèi)較多，如氧化錫、氧化鋅等燒結(jié)型金屬氧化物。其優(yōu)點(diǎn)是采用這一原理的儀器精度高，選擇性好，不受其它氣體影響，測(cè)量范圍寬，可連續(xù)檢測(cè) 。其缺點(diǎn)是測(cè)量低濃度甲烷時(shí)輸出信號(hào)小，受氣溫及背景氣體的影響較大。 熱導(dǎo)式是利用甲烷與空氣熱導(dǎo)率之差來(lái)實(shí)現(xiàn)甲烷濃度的測(cè)定。其缺點(diǎn)是探測(cè)元件的壽命較短，不能測(cè)高濃度甲烷，硫化氫及硅蒸汽會(huì)引起元件中毒而失效。 熱催化式 是利用甲烷在催化元件上的氧化生熱引起其電阻的變化來(lái)測(cè)定甲烷濃度。其缺點(diǎn)是濃度指示不直觀，受氣壓溫度影響嚴(yán)重，特別是空氣中氧氣不足或氮、氧的比例不正常時(shí)，要產(chǎn)生誤差 。 3 礦內(nèi)空氣傳感器的原理及主要元器件 甲烷濃度檢測(cè)儀原理分析 甲烷濃度傳感器按其工作原理不同，有下列幾種 : 光干涉式是利用光波對(duì)空氣和甲烷折射率不同所產(chǎn)生的光程差，引起干涉條紋移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同甲烷濃度的測(cè)定。于 2022年 8月 8 日，國(guó)家安監(jiān)總局、國(guó)家煤礦安監(jiān)局對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)再次修訂，聯(lián)合頒布安監(jiān)總煤行〔 2022〕 150 號(hào)《關(guān)于印發(fā) “ 煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及考核評(píng)級(jí)辦法（試行） ” 的通知》。 為做到全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，原國(guó)家煤炭部曾在 1964年就已經(jīng)提出煤礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化， 1986年在全國(guó)開(kāi)展實(shí)施。 （ 7）二氧化碳（ COz）：是一種無(wú)色、微毒、稍有酸味的氣體，它不助燃，也不維持久的呼吸，它比空氣重，常聚集在巷道的下方及通風(fēng)不良的下山盡頭；易溶于水，生成碳酸，對(duì)人的眼、鼻、喉的粘膜有刺激作用。）：是一種無(wú)色氣體，有似氨水的劇臭；它極毒，能刺激皮膚和上呼吸道并能?chē)?yán)重?fù)p傷眼睛?！兑?guī)程》中對(duì)沼氣容許濃度因在井下各點(diǎn)不同。 （ 5）沼氣（ CH。 （ 4）二氧化氮（ NO2）：為紅褐色，易溶于水，是劇毒氣體，對(duì)人的眼睛及呼吸器官有強(qiáng)烈刺激作用。 （ 3）二氧化硫（ SO2）：是一種無(wú)色、有強(qiáng)烈硫磺味及酸味的氣體，同呼吸氣管潮濕表皮接觸能產(chǎn)生硫酸，刺激并麻痹上部呼吸氣管的細(xì)胞組織，使肺及支氣管發(fā)炎。 （ 2）硫化氫（ HzS）：是一種無(wú)色、微甜、有臭雞蛋味的氣體，易溶于水，遇火后能燃燒及爆炸；硫化氫極毒，它能使血液中毒，對(duì)眼睛及呼吸系統(tǒng)的粘液膜有強(qiáng)烈的刺激作用。 （ 1）瓦斯（ CO）：是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體；它可燃燒，當(dāng)含量在 13％～ 75％時(shí)，遇火能引起爆炸；瓦斯極毒，當(dāng)其含量達(dá) 0． 4％時(shí)，人在短時(shí)間內(nèi)就可中毒死亡。所以，工程檢測(cè)儀器的經(jīng)濟(jì)性也是其重要的指標(biāo)之一。但是，如果生產(chǎn)出的儀器價(jià)格太高，使用者無(wú)力購(gòu)買(mǎi)，出就談不上發(fā)揮作用。 5. 經(jīng)濟(jì)性 ：任何工業(yè)產(chǎn)品都要講究經(jīng)濟(jì)性。 ：儀器由于室溫、大氣壓、振動(dòng)等外部狀態(tài)變化及電源電壓、工作條件變化對(duì) 示值的影響統(tǒng)稱(chēng)為環(huán)境影響，為儀器在校準(zhǔn)時(shí)都規(guī)定有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作條件，用影響系數(shù)表示。 ：是指儀器的性能在工作條件保持恒定的情況下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持不變的能力。即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量在相同的規(guī)定工作條件下，由同一測(cè)量者用同一儀器在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)按同一方法連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量示值的不一致程度。但工作可靠性、經(jīng)濟(jì)性也很重要，這些因素在很大程度上影響儀器的使用。 測(cè)量?jī)x器的基本性能 評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x器品質(zhì)的指標(biāo)是多方面的。例如，在采煤機(jī)上安裝采煤機(jī)瓦斯斷電控制儀。在這一過(guò)程中，借助 于專(zhuān)門(mén)的技術(shù)工具，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，求出以所采用的測(cè)量單位表示的未知量的數(shù)值大小。 5 測(cè)量?jī)x器儀器概況 測(cè)量?jī)x器的概念 煤礦安全儀器是用來(lái)檢查測(cè)量礦井安全狀況的物質(zhì)手段。這些系統(tǒng)的運(yùn)用，極大的降低了煤礦瓦斯事故。目前，該省國(guó)有重點(diǎn)煤礦 121 座礦井全部安裝了瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系 統(tǒng)，并全部聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在線運(yùn)行率達(dá) 100%。特別是由瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)所形成的全省煤礦四級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)用于瓦斯安全治理的一項(xiàng)創(chuàng)舉，極大的促進(jìn)了山西煤炭信息化工作。 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的意義不言而喻。同時(shí)，監(jiān)控軟件還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、處理、分析和存檔，可以作為相關(guān)負(fù)責(zé)人員決策的重要依據(jù)。服務(wù)器上面運(yùn)行的是監(jiān)控軟件。井下部分主要通過(guò)各種檢測(cè)設(shè)備（各種 傳感器，如風(fēng)量傳感器、負(fù)壓（壓力）傳感器、一氧化碳傳感器和礦用設(shè)備開(kāi)停傳感器等）來(lái)采集井下各種氣體的濃度與含量、井下空氣狀況、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄稀＿@些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國(guó)煤礦安全監(jiān)控 產(chǎn)品的市場(chǎng)，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距。 1983年以后，國(guó)內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯監(jiān)控檢測(cè)報(bào)警儀、瓦斯報(bào)警礦燈。 20 世紀(jì) 60 年代初期，我國(guó)開(kāi)始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。 我國(guó)礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低水平到高水平的發(fā)展過(guò)程。利用火焰的高度來(lái)檢測(cè)瓦斯?jié)舛龋?20 世紀(jì) 30 年代，日本 發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直沿用至今； 20 世紀(jì) 40 年代，美國(guó)研制了檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊拿舾性?— 鉑絲催化元件； 1954年，英國(guó)采礦安全所研制了最早的載體催化元件。 礦井瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)是伴隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來(lái)的。有時(shí)也單獨(dú)指甲烷。為了防 止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，除了加強(qiáng)井下作業(yè)人員的管理，改善井下的作業(yè)環(huán)境外，還必須建立一個(gè)性能可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)外研究狀況 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭需求量也越來(lái)越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題。甲烷濃度傳感器就是用來(lái)監(jiān)視礦 井沼氣動(dòng)態(tài)的有效工具。 綜上所述，開(kāi)發(fā)研制適用于中小型煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)迫在眉睫，而根據(jù)我國(guó)煤礦生產(chǎn)和管理模式，依照我國(guó)的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)