【正文】 答辯小組組長 ： 年 月 日 目 次 I 目 次 目 次 ......................................................................................................................... I 引 言 ............................................................................................................................ 1 1 文獻綜述 ...................................................................................................................... 2 本設(shè)計所研究的背景及意義 ........................................................................... 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ........................................................................... 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................................................... 3 國內(nèi)外研究發(fā)展趨勢 ............................................................................ 3 2 總體設(shè)計方案 .............................................................................................................. 5 礦井 瓦斯?jié)舛妊芯糠桨冈O(shè)計 ........................................................................... 5 礦井瓦斯?jié)舛葯z測報警系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 ........................................................... 5 礦井瓦斯?jié)舛妊芯肯到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) ............................................................... 5 儀器設(shè)備的基本選型 ....................................................................................... 6 測量傳感器的選擇 ................................................................................ 6 單片機的選擇 ...................................................................................... 10 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選 擇 ........................................................................... 12 示模塊的選擇 ...................................................................................... 15 片外擴展程序存儲器 .......................................................................... 17 片外擴展數(shù)據(jù)存儲器 .......................................................................... 17 38 譯碼器 74LS138 ............................................................................ 18 地址鎖存器 .......................................................................................... 18 3 具體實施方案 ............................................................................................................ 19 甲烷氣體采集電路設(shè)計 ................................................................................. 19 ADC0809 工作接口要求 ....................................................................... 20 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................................................... 20 時鐘電路設(shè)計 ...................................................................................... 20 復(fù)位電路設(shè)計 ...................................................................................... 21 單片機最小系統(tǒng)電路 .......................................................................... 21 電源電路設(shè)計 ................................................................................................. 22 報警電路設(shè)計 ................................................................................................. 23 目 次 II 顯示電路設(shè)計 ................................................................................................. 24 片外程序存儲器模塊設(shè)計 ............................................................................. 25 片外數(shù)據(jù)存儲器模塊設(shè)計 ............................................................................. 26 系統(tǒng)總電路圖設(shè)計 ......................................................................................... 27 參考文獻 .......................................................................................................................... 28 河北聯(lián)合大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 引言 1 引 言 近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭的消費量持續(xù)增長。 介紹詳細的設(shè)計方案，并對 總體設(shè)計方案進行細化。 對所需要的儀器和設(shè)計院里做一下了解。 先對題目的背景與意義做簡單的介紹，基本掌握本課題領(lǐng)域國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)和研究水平。 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 綜 合 課 程 設(shè) 計 設(shè)計說明書 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 電氣工程 學(xué)院 2021 年 1 月 6 日 電氣工程 學(xué)院 綜合課程設(shè)計 成績評定表 設(shè) 計 題 目 姓 名 班級 答辯小組成員 （職稱）： 說明書主要內(nèi)容 ：由于礦難事故的不斷發(fā) 生，給國家財產(chǎn)造成嚴重損失，所以本文 圍繞著礦難問題展開研究。本課題的題目是礦井瓦斯?jié)舛葘崟r檢測報警系統(tǒng)。之后提出本課題的總體設(shè)計方案，介紹所選擇的研究方案、所選用的原理、方法、儀器設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)、基本選型等較重要的方面。再對課題的具體實施方案進行介紹。 包 括結(jié)構(gòu) 的 設(shè)計、傳感器的選用、測量電路 的 設(shè)計、單片機 的 設(shè)計 等 ，并繪制電路原理圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。但是，在實際的煤炭生產(chǎn)中，礦難事故不斷發(fā)生。礦難的原因有多種多樣，其中由于瓦斯而引起的礦難事故占到了相當(dāng)大的一部分。 本設(shè)計以 8031 單片機為核心 ，并結(jié)合外圍元件氣體傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、 LED液晶顯示 器、看門狗、片外擴展設(shè)備等組成。所以本套檢測系統(tǒng)只要 設(shè)計出 實現(xiàn)對甲烷的識別 、閾值報警及濃度顯示即可。 當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_到預(yù)設(shè)的值時，報警系統(tǒng)立即發(fā)生報警，提醒礦工馬上離開，以防礦難事故的發(fā)生，造成重大國家損失。在實際的煤礦生產(chǎn)中．礦難事故不斷發(fā)生。目前在我國煤礦安全事故中，瓦斯事故已上升到煤礦事故的 80%以上，瓦斯爆炸造成的傷亡人數(shù)占所有重大事故傷亡人數(shù)的 90%左右，瓦斯事故入的生命安全造成巨大損害，成為實現(xiàn)安全生產(chǎn)的最大障礙和困擾煤礦安全 生產(chǎn)的重大難題。避免瓦斯積聚的最重要的一步就是通過瓦斯 監(jiān)測監(jiān)控找到瓦斯超限的地方，這就必須要依靠各類瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)?？紤]到現(xiàn)代單片機的體積小、集成度高、速度快、穩(wěn)定性好、價格低且應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點，所以基于單片機的礦井瓦斯檢測系統(tǒng)設(shè)計是勢在必行的。遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院的李 文江教授、李琨教授和韓瑩教授曾發(fā)表過《礦井瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)》的文章，文章中提到采用性價比高的 P89LPC938 芯片和低成本、 高傳輸效率的藍牙技術(shù) , 設(shè)計一個高效、 高精度的監(jiān)測系統(tǒng) , 以對瓦斯?jié)舛冗M行實時監(jiān)測 , 從而提高了系統(tǒng)的工作效率和準確性。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 1 文獻綜述 3 他們的研究都有各自的優(yōu)點和不足，而本設(shè)計中是以 8031 單片機作為硬件電路核心開發(fā)出一種操作簡單的檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)對甲烷的識別、濃度監(jiān)測、閾值報警以及濃度顯示，為更好的防御和減少由于瓦斯而引起的礦難事故。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷攀新和發(fā)展，瓦斯爆炸的原因、過程及其影響因素等方面的規(guī)律逐漸被認識，近 20 年來，經(jīng)過幾代工程技術(shù)人員的艱苦奮斗，取得了一大批科研成果。美國國家職業(yè)與健康研究所匹茲堡研究中心（ NIOSH）、雷克萊恩（ Lake,Lynn）實驗礦井，澳大利亞的 London Dare 安全研究中心，以及歐洲 的一些研究機構(gòu)相繼建立了可燃氣體和粉塵爆炸試驗管道，并進行了試驗研究。煤科總院撫順分院、中科院力學(xué)所、北京理工大學(xué)爆炸災(zāi)害預(yù)防與控制國家重點實驗室、中國礦業(yè)大學(xué)瓦斯煤塵爆炸實驗室、南京理工大學(xué)動力工程學(xué)院爆炸實驗室也相應(yīng)建立了氣體和粉塵爆炸試驗管道，通過理論分析和試驗研究，取得了一些成果，研究成果大多數(shù)集中在管內(nèi)氣體爆炸傳播特性及影響因素方面。 用于瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)測的甲烷傳感器，一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校期頻繁的缺點，嚴重制約著礦井瓦斯的支持檢測。 在注重其各項功能的同時，更注意現(xiàn)場環(huán)境及其應(yīng)用對象，盡量做到生產(chǎn)出的設(shè)備是面向?qū)ο蟮模毫硪环矫妫蚴褂妹旱V檢河北 聯(lián)合 大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 1 文獻綜述 4 測設(shè)備的人員大部分是平均專業(yè)文化層次稍低的礦工，故設(shè)備的人機接口需盡可能簡單，盡量達到測取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，得到結(jié)果集成的“傻瓜式”的設(shè)備上。 當(dāng) 前， 我國煤礦開采正在向高產(chǎn)高效和集約化方向發(fā)展， 全礦井的生產(chǎn)自動化、管理信息化技術(shù)在一些現(xiàn)代化礦井得到越來越多的應(yīng)用，使礦井在“采、掘、運、風(fēng)、水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理環(huán)節(jié)逐步實現(xiàn)綜合自動化與管理信息化。 3） 實現(xiàn)全面化的網(wǎng)絡(luò)管理 除了在硬件上和檢測理論上的進步外，