【正文】 設(shè)計的瓦斯監(jiān)測報警器具有操作簡便，運行穩(wěn)定，檢測比較準(zhǔn)確的特點。 附錄 2 軟件系統(tǒng)程序代碼 ........................................................... 錯誤 !未定義書簽。 瓦斯?jié)舛葯z測儀器在煤礦是數(shù)量最多，使用最普遍，而且也是煤炭系統(tǒng)研制種類最多的儀器。因此 鑒于瓦斯在礦井中存在的普遍性及其可能造成災(zāi)害的嚴(yán)重性， 選擇瓦斯?jié)舛葯z測儀器作為畢業(yè)設(shè)計課題。為了防止事故發(fā) 生，保障礦工的健康和安全，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要對井下的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行檢測，對可能造成災(zāi)害事故的各種有害氣體及礦塵進(jìn)行及時而準(zhǔn)確的監(jiān)測和嚴(yán)格控制，這就需要有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀這樣的儀器。瓦斯爆炸事故的結(jié)果觸目驚心，因此提高瓦斯監(jiān)測監(jiān)控水平，已經(jīng)成為中小型煤礦確保安全生產(chǎn)最迫切的任務(wù)之一。日本是最早發(fā)明瓦斯氣體報警器 的國家，己有 50 多年的歷史。日本政府和生產(chǎn)企業(yè)大力推廣報警器的使用，使 瓦斯氣體 爆炸等事故的事故率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家。 我國在 70 年代初期開始研制 瓦斯 氣體報警器 ，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應(yīng)用范圍也由單一的 煤礦 系統(tǒng)擴(kuò)展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進(jìn)步。擬設(shè)計的 瓦斯氣體報警器 是一種 低成本， 并 能監(jiān)測礦井 內(nèi) 瓦斯氣體的濃度，顯示測量結(jié)果，并對當(dāng)前的環(huán)境做出判斷，發(fā)出報警信息等 。 2） 以 STC89C52 單片機(jī)為中央處理器， 設(shè)計 的 硬件電路主要分為 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 STC89C52 單片機(jī)接口電路、聲音報警控制電路、顯示電路四個部分。在程序的編寫過程中，分別對主程序和各部分子程序進(jìn) 行流程圖的繪制。 系統(tǒng)組成框圖 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀 主要由六個部分組成：瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⑦\算放 大 電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 單片機(jī)控制電路， LED 顯示器和報警 電路 。由于這種電信號是連續(xù)變化的模擬信號，需要經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化離散的數(shù)字信號，才能夠被單片機(jī)識別。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸鲈O(shè)定報警閾 值時進(jìn)行報警。它和 LED 顯示器的配合使用，可以有效地提醒工作人員身邊工作環(huán)境的變化，幫助工作人員提高警惕。 瓦斯?jié)舛葌鞲衅鬟\算放大電路單片機(jī)控制電路A/D轉(zhuǎn)換電路LED 顯示報警電路 圖 1 瓦斯報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 微控制器的選 型 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 ： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器 ， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié) 構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、 定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 STC89C52 主要性能有以下幾點： 1） 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 3） 1000 次擦寫周期 4） 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 5） 三級加密程序存儲器 6） 32 個可編程 I/O 口線 7） 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 8） 八個中斷源全雙工 UART 串行通道 9） 低功耗空閑和掉電模式 10） 掉電后中斷可喚醒 11） 看門狗定時器 12） 雙數(shù)據(jù)指針 13） 掉電標(biāo)識符 瓦斯傳感器的選 型 瓦斯報警器 是一個氣 — 電變換器，它的作用是把可燃性氣體在空氣中的濃度變成電信號，進(jìn)而由單片機(jī)采集信號、數(shù)據(jù)處理、濃度顯示以 便 報警控制。因此，傳感器的選型是非常重要的。因此，它具有優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性，在正常使用條件 7 下，其壽 命可達(dá) 5 年。 瓦斯報警器 由于用于礦井巷道的氣體檢測，根據(jù)各類型瓦斯傳感器的比較，氣體傳感器采用的是 MQ2，它適用于工業(yè)上對瓦斯，天然氣，煤氣的檢測裝置 。 A/D轉(zhuǎn)換器的選 型 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有 8 位、 10 位、 12 位、 16 位等。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的 A/D 轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 是美國 Analog Device 公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率高，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的 8 位或 16 位的微處理器相連而無需附加邏輯接口電路，且能與 CMOS 及 TTL 兼容，是目前我國應(yīng)用最廣泛，價格便宜的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 3 系統(tǒng)硬件電路 設(shè)計 在 便攜式煤礦瓦斯報警器 的設(shè)計中，單片機(jī)是儀表的核心部件。在單片機(jī)所實現(xiàn)的這些 功 能中，特別是信號處理部分，需要單片機(jī)有較快的運行速度，才能對現(xiàn)場氣體濃 度 做出快速、準(zhǔn)確的檢測，進(jìn)行相應(yīng)的處理。根據(jù)多方面的比較，選用 STC89C52 系列單片機(jī)作為報警器的核心控制器。最后，將濃度值送入 LED 數(shù)碼管顯示。 STC89C52 單片機(jī) 接口電路 STC89C52 采用 PQFP 貼片式的封裝形式，有 40 個管腳。 （ 1） 復(fù)位模塊 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動，因此非常重要。在 此 采用的是阻容 RC 上電復(fù)位電路，通過電容加到 RST 端上一個高電平復(fù)位信號，高電平持續(xù)時間取決于 RC 電路參數(shù)。 STC89C52 單片機(jī) 最小系統(tǒng) 如圖 2 所示。 在此 采用外部獨立時鐘震蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號。 （ 3） 顯示模塊 由 STC89C52 的 32~39 腳以及 21~28 腳構(gòu)成濃度顯示輸出信號。 （ 4） 聲音報警模塊 由 STC89C52 的 15 腳實現(xiàn)聲音報警控制。 9 MQ2 傳感器電路 MQ2 的結(jié)構(gòu) MQ2 氣敏元件由微型 AL2O3 陶瓷管、 SnO3 敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件同定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。 MQ2 工作原理 MQ2 的接線如圖 3 所示， 在實際測量中，可以按照其電路來計算相應(yīng)的校正數(shù)值，其中 Ro 表示的是測量氣體在腔體內(nèi)的等效電阻， RL是外界負(fù)載電阻，用來調(diào)整輸出的模擬量電壓范圍 。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 5% 8） 電路電壓： 5V177。 10） 工作溫度： 10℃～ +50℃ 對于傳感器的調(diào)整參數(shù)計算，可按照表 1 并結(jié)合該傳感器的特性表進(jìn)行調(diào)整。 A/D轉(zhuǎn)換電路 ADC0809 為 28 引腳雙列直插式封裝， 其引腳排列 及與單片機(jī)的連接 見圖 4。 ALE— 地址鎖存允許信號。 START— 轉(zhuǎn) 換啟動信號。本信號有時簡寫為 ST。通道端口選擇線， A 為低地址， C 為高地址，引腳圖中為 ADDA， ADDB 和 ADDC。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需 時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 EOC— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 OE— 輸出允許信號。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vref— 參考電源參考電壓用來與輸入的模 擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。 VIN1 采集傳感器輸出的信號電壓信號，當(dāng)采集的電壓超過 時，即表示濃度超過約 45%時，系統(tǒng)將發(fā)生報警。當(dāng)實際檢測濃度低于設(shè)定濃度時，三極管不導(dǎo)通，揚聲器以及繼電器均不工作，排氣電路處于斷開狀態(tài)；當(dāng)實際檢測濃度等于或超過設(shè)定濃度時，通過 和 與單片機(jī)的連接從而引起電平的變化， 和 都為低電平，三 極管導(dǎo)通，在揚聲器發(fā)出報警聲音的同時，繼電器也進(jìn)行工作，而使排氣電路形成閉 合回路，達(dá)到自動進(jìn)行排氣控制的效果。 如圖所示，蜂鳴器的正極接到 VCC（ +5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極 E，三極管的基極 B 經(jīng)過限流電阻 R27 后由單片機(jī)的引腳控制，當(dāng)引腳輸出高電平時，三極管 P1 截止，沒有電流流過 線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng) 輸出低電平 時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 程序中改變單片機(jī)引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。 聲 光 報警電路如圖 5 所示 。若要使數(shù)碼管顯示一個“ 3”字，只需控制其“ a、 b、 c、 d、 g” 這幾個發(fā)光管點亮即可。本設(shè)計中數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前的外界 瓦斯 濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度小于濃度設(shè)定值時，單片機(jī)對應(yīng)引腳輸出高電平，無 燈 光報警；當(dāng)檢測可燃?xì)怏w濃度大于濃度設(shè)定值時，單片機(jī)對應(yīng)引腳為低電平，進(jìn)行相應(yīng)的 燈 光報警。綠燈不停的進(jìn)行閃爍表示當(dāng)前 工作正常。 主程序 設(shè)計 主程序流程圖如圖 7 所示，由于 MQ2 型氣體傳感器在不通電狀態(tài)下存放一段時間后，再通電時，器件并不能立即投入正常工作，需要一定的時間預(yù)熱，所以采用延時程序?qū)鞲衅黝A(yù)熱。主程序還包括顯示子程序， T0 中斷子程序等，以完善報警器的功能，給檢測人員帶來方便。 對采集的氣體次數(shù)每 3 次進(jìn)行一次處理。同時將濃度值與上限報警設(shè)定值相比較，以判斷是否需要報警控制處理 。但是標(biāo)定時輸出曲線往往不是一條理想的直線，所以要對標(biāo)定曲線進(jìn)行線性化處理，用一條擬合直線近似代替輸出曲線，線性化是智能儀表的典型功能之一。在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成 8 段分別線性化。分段點的電壓值和濃度值分別存儲在兩個表格中。 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序設(shè)計 經(jīng)過線性化處理后的濃度是十六進(jìn)制的，而 LED 顯示的濃度是 十 進(jìn)制的，所以要進(jìn)行 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制 子程序處理 ，再送入顯示子程序。 圖 9 顯示子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)處理 子程序流程圖 如下圖所示。仿真圖中用 05V 的電壓表顯示當(dāng)前輸入的電壓，并代替了傳感器。此模塊使用 LED 數(shù)碼管進(jìn)行選擇動態(tài)顯示 ADC0809 采集的濃度信息。 圖 11 瓦斯 報警器 仿真圖 圖 12 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示濃度信息 結(jié)論 便攜式煤礦瓦斯報警器 由探測器與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。該傳感器是對烷類氣體為主的多種可燃性氣體有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。 該 儀器采用了高性能 STC89C52 單片機(jī)作為核心 電路 ，充分利用了 STC89C52 的高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)設(shè) 置 ，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化，使儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點。 對瓦斯 氣體采用濾波、線性化處理等，不但最大限度地排除現(xiàn)場噪聲干擾，降低 瓦斯 氣體報警器誤報概率，而且易于在單片機(jī)中實現(xiàn)。 便攜式煤礦瓦斯報警器的設(shè)計 也存在著一些需要完善的地方，譬如 傳感器的校正、測量精度不高， 沒有考慮通訊部分 ，如何更加智能化的進(jìn)行報警工作，如何能更好的減少檢測誤差等問題值得去進(jìn)一步的研究和探討。下文為附加文檔，如不需要，下載后可以編輯刪除，謝謝！ 施工組織設(shè)計 本施工組織設(shè)計是本著“一流的質(zhì)量、一流的工期、科學(xué)管理”來進(jìn)行編制的。 一、 工程概況： 西夏建材城生活區(qū) 2 30住宅樓位于銀川市新市區(qū) ，橡膠廠對面。 本工 程耐火等級二級，屋面防水等級三級，地震防烈度為 8度，設(shè)計使用年限 50 年。30樓 m2。 以絕對標(biāo)高 m 為準(zhǔn)，總長 27樓 ； 30樓 m。設(shè)計室外地坪至檐口高度 00m，呈長方形布置，東西向，三個單元。外墻水泥砂漿抹面，外刷淺灰色墻漆。地面除衛(wèi)生間 200 200 防滑地磚，樓梯間 50 厚細(xì)石砼 1： 1 水泥砂漿壓光外，其余均采用 50 厚豆石砼毛地面。本工程窗均采用塑鋼單框雙玻窗，開啟窗均加紗扇。 本工程設(shè)計為磚混結(jié)構(gòu)，共六層。一、二、三、四層墻體采用 M10 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚；五層以上采用 混合砂漿砌 筑 MU15 多孔磚。 本工程設(shè)計給水管采用 PPR 塑料管，熱熔連接；排水管采用UPVC 硬聚氯乙烯管，粘接；給水管道安裝除立管及安裝 IC 卡水表的管段明設(shè)計外，其余均暗設(shè)。 本工程設(shè)計照明電源采用 BV－ 銅芯線，插座電源等采用BV－ 4 銅芯線；除客廳為吸頂燈外，其余均采用座燈。計劃 2021 年 9 月 15 日前 3 完成基礎(chǔ)工程， 2021 年 12 月 30 日完成主體結(jié)構(gòu)工程， 2021 年 6月 20 日完成裝修工種，安裝工程穿插進(jìn)行，于 2021 年 7 月 1 日前完成。 施工順序 ⑴ 基礎(chǔ)工程 工程定位線（驗線）→挖坑→釬探（驗坑）→砂礫墊層的施工→基礎(chǔ)砼墊層→刷環(huán)保瀝青 →基礎(chǔ)放線（預(yù)檢）→砼條形基礎(chǔ)→刷環(huán)保瀝青 →毛石基礎(chǔ)的砌筑→構(gòu)造柱砼→地圈梁→地溝→回填工。 ⑶ 內(nèi)裝修工程 門窗框安裝→室內(nèi)墻面抹灰→樓地面→門窗安裝、油漆→五金安裝、內(nèi)部清理→通水通電、竣工。 三、 施工準(zhǔn)備 4 現(xiàn)場道路