【正文】 但 還沒(méi)有一種真正適合于中小型煤礦使用的產(chǎn)品，我國(guó)從八十年代初期開(kāi)始引進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，歷經(jīng)了直接引進(jìn)、消化吸收、仿制配套、自主開(kāi)發(fā)的過(guò)程，但迄今為止的產(chǎn)品大多都是面對(duì)大型礦井設(shè)計(jì)的，而且自身尚有一些有待解決的問(wèn)題，如 : 造價(jià)高，系統(tǒng)最基本的配置過(guò)于龐大，運(yùn)行費(fèi)用大 傳感器測(cè)量穩(wěn)定性差，調(diào)校頻繁，壽命短 系統(tǒng)安裝、維護(hù)復(fù)雜，操作不便，人機(jī)界面較差 系統(tǒng)設(shè)備可靠性差 必須依賴專業(yè)的維護(hù)隊(duì)伍，對(duì)人員技術(shù)，素質(zhì)有較高的要求。在去年又接連發(fā)生了多起甲烷爆炸事故，事故的結(jié)果觸目驚心，因此通過(guò)強(qiáng)化甲烷管理，提高通風(fēng)、甲烷檢測(cè)監(jiān)控水平，已成為中小型煤礦甲烷檢測(cè)監(jiān)控的最迫切的任務(wù)之一。介紹了軟件設(shè)計(jì)采用的方法和所遵循的原則，并給出了部分主要程序的軟件流程圖及程序。闡述了該傳感器的基本原理以及對(duì)組成系統(tǒng)的單片機(jī)、時(shí)鐘電路、敏感元件、小信號(hào)放大電路 、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、通信電路以及看門(mén)狗監(jiān)控電路都作了詳細(xì)介紹。 第三章是對(duì)瓦斯傳感器的原理及主要元器件單片機(jī)及敏感原件的簡(jiǎn)介。 第二章是礦內(nèi)空氣品質(zhì)的基本介紹。 本文的結(jié)構(gòu)安排 第一章是文章概述。監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過(guò)規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報(bào)警并自動(dòng)發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛取? 關(guān)鍵字： AT89C51 瓦斯 數(shù)碼管 目 錄 1 緒論 ................................................................... 1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ........................................................... 1 本文的主要研究?jī)?nèi)容 ........................................... 1 本文的結(jié)構(gòu)安排 ............................................... 1 項(xiàng)目提出的背景 ..................................................... 2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ..................................................... 3 測(cè)量?jī)x器儀器概況 ................................................... 5 測(cè)量?jī)x器的概念 ............................................... 5 測(cè)量?jī)x器的基本性能 ........................................... 5 2 礦內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的基本介紹 .................................................. 6 礦內(nèi)主要污染物 ..................................................... 6 ...................................................... 6 3 礦內(nèi)空氣傳感器的原理及主要元器件 ........................................ 7 甲烷濃度檢測(cè)儀原理分析 ............................................ 7 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................................... 10 單片機(jī)選用 .................................................. 10 AT89C51 單片機(jī)的擴(kuò)展 ........................................ 14 瓦斯傳感器的選用 .................................................. 14 4 礦內(nèi)空氣傳感器的硬件 .................................................. 17 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 ..................................................... 17 放大電路 .......................................................... 17 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模塊 ................................................ 18 看門(mén)狗電路 ....................................................... 20 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ................................................ 22 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) ................................................ 23 電源電路設(shè)計(jì) ...................................................... 24 本章小結(jié) .......................................................... 24 5 礦內(nèi)空氣傳感器的軟件設(shè)計(jì) .............................................. 25 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 .................................................. 25 總體設(shè)計(jì)思想 ................................................ 25 編程語(yǔ)言的選擇 .............................................. 26 軟件模塊設(shè)計(jì) ...................................................... 26 主程序模塊 .................................................. 26 AD 轉(zhuǎn)換模塊 ................................................. 27 比較判斷函數(shù) ............................................... 28 顯示報(bào)警函數(shù) ................................................ 29 液晶顯示模塊 ................................................ 29 聲光報(bào)警模塊 ................................................ 30 本章小結(jié) .......................................................... 30 結(jié) 論 .................................................................... 30 致 謝 ................................................................... 30 附錄 A ................................................................... 32 1 1 緒論 本文的主要研究?jī)?nèi)容 本 課題設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?，該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51 為核心，包含甲烷濃度采樣器、把 220V 的交流電轉(zhuǎn)換成 5V 的直流電源、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、 LCD 顯示器和報(bào)警裝置等組成。設(shè)計(jì)這種智能傳感器采用閉環(huán)控制來(lái)確保采樣的平穩(wěn)。本文針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測(cè)高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 信息工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 題 目： 基于單片機(jī)的礦用氣體傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2021 年 5 月 中文摘要 隨著我國(guó)經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)煤炭的需求急劇增加，而各種礦難事故的發(fā)生， 使得煤炭安全生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 人們對(duì)礦內(nèi)環(huán)境問(wèn)題及工作人員健康問(wèn)題日益重視，礦內(nèi)空氣品質(zhì)狀況受到越來(lái)越多的關(guān)注。同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)，系統(tǒng)立即提醒正在井下作業(yè)的工人緊急撤離，避免人員傷亡，并且還運(yùn)用紅外遙控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該傳感器以 AT89C51 單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的檢測(cè)、報(bào)警和控制，安全可靠，經(jīng)久耐用，適合各類煤礦瓦斯的監(jiān)控，可以大大降低煤礦事故的發(fā)生，降低企業(yè)成本，提高煤炭開(kāi)采率，為我國(guó)煤炭事業(yè)做出貢獻(xiàn)。該傳感器可以有效的監(jiān)測(cè)井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣泛。 該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價(jià)比， AT89C51 的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的 提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實(shí)用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。介紹了該課題提出的必要性和國(guó)內(nèi)外研究水平與動(dòng)向以及測(cè)量?jī)x器的基本性能，同時(shí)給出整個(gè)論文的結(jié)構(gòu)安排。闡述了礦內(nèi)污染物種類及來(lái)源分析礦內(nèi)環(huán)境品質(zhì)監(jiān)測(cè)方法及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 第四是硬件設(shè)計(jì)。 第五是軟件設(shè)計(jì)。 2 從我國(guó)煤炭生產(chǎn)的現(xiàn)狀及我國(guó)能源結(jié)構(gòu)規(guī)劃均可看出，在本世紀(jì)中葉以前，煤炭仍是支持我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，煤炭生產(chǎn)，作為我國(guó)能源工業(yè)的支柱，其地位將是長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的，但是煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)狀況卻不容樂(lè)觀，中小型煤礦的情況尤為嚴(yán)重，已經(jīng)直接威脅到整個(gè)煤炭工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失，作為“萬(wàn)惡之首 ”的甲烷爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。 煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是目前為止實(shí)際通風(fēng)甲烷管理工作中最重要和最有效的自動(dòng)化手段，已經(jīng)裝備監(jiān)控系統(tǒng)的煤礦的甲烷事故發(fā)生率大為下降，實(shí)踐證明，煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)率，提高煤礦自動(dòng)化程度以及促進(jìn)煤礦管理現(xiàn)代化水平，都有著舉足輕重的作用。 國(guó)外的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)理論上講高于國(guó)內(nèi)發(fā)展水平，但應(yīng)用于國(guó)內(nèi)煤礦尚有一定的局限性， 如煤礦管理模式生產(chǎn)方式的不同，價(jià)格過(guò)高不適于國(guó)內(nèi)煤礦現(xiàn)有條件，除在傳感器技術(shù)方面可供借鑒外，其它僅具一定參考價(jià)值。 沼氣 (甲烷 CH4 的俗稱 )礦井在我國(guó)煤礦生產(chǎn)礦井中所占比重很大，隨著礦井開(kāi)采強(qiáng)度和深度的增加，沼氣涌出量也在不斷增加，沼氣積聚可能引起沼氣事故，及時(shí)掌握煤 3 礦井下沼氣動(dòng)態(tài)是一件十分重要的工作。鑒于沼氣在礦井中存在的普遍性及其可能造成災(zāi)害的嚴(yán)重性，甲烷濃度傳感器在煤礦是數(shù)量最多，使用最普遍的安全傳感器，而且也是煤炭系統(tǒng)研制種類最多的儀器，需要說(shuō)明的是，由于我國(guó)煤礦習(xí)慣