基于单片机的矿井瓦斯监测系统Word文档格式.docx

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它将气体的成份、浓度等有关的信息转换成电信号，从而能够进行检测、监控、报警。

目前，人们对气体传感器的测试方式要紧停留在人工手动操作，因此开发出一种有效高效的智能化传感器测试装置是极为必要的。

本设计利用Protel软件设计电路，运用Keil软件对它编程，利用Proteus仿真来实现其功能。

实验证明，本设计不但操作方便，而且还能更好的防御和减少由于瓦斯而引发的矿难事故。

关键词：

单片机；

传感器；

甲烷；

报警

MineGasDetectionSystemBasedonSingleChipDesign

ABSTRACT

Inrecentyears,withChina'

srapideconomicdevelopment,coalconsumptioncontinuedtogrow,especiallyinrecentyears,coalpricesrising,hasputforwardhigherrequirementsforthecoalproduction.However,intheactualproductionofcoal,coalmineaccidentscontinuetooccur.TheannualcoalproductioninChinakillednearlytenthousandpeople,therefore,wehavetopaymoreattentiontothesafetyofcoalproduction.Minereasonsarevaried,whichcausedbythegasaccidentsaccountedforaconsiderableportionof.ThedesignisbasedontheresearchofcoalminegasdetectionsystembasedonAT89S52.

ThisdesignusesAT89S52microcontrollerasthecore,combinedwithperipheralcomponentofmethanesensor,A/Dconverterchip,LCDliquidcrystaldisplayetc..Designofminegasdetectionsystemdisplayandconcentrationofrecognition,onmethanealarmthegauscomponent,thedensityandsoontherelatedinformationtransformedtheelectricalsinal,thuswasallowedtocarryontheexamination,themonitoring,reportstothepolice;

Atpresent,thepeopletoweremadthesensitivesensortherestmethodmainlypausesisusingtheartificialmanualwaytooperate,developsonekindofpracticalhighlyeffectiveintellectualizedsensortestingdeviceisextremelydesignusingPortalsoftwarecircuitdesign,usingKielsoftwaretoprogramming,toachieveitsfunctionbyusingProteussimulation.Experimentsprovethatthisdesignnotonlyconvenientoperation,butalsobetterdefenseanddecreaseduetogasaccidents.

Keywords:

MCU;

Sensor;

Methane;

Alarm

1绪论

本设计所研究的背景及意义

随着我国经济的快速进展，煤炭的消费量持续增加，专门是近几年，煤炭的价钱在不断提升，对煤炭的产量提出了更高的要求。

瓦斯是多种易燃易爆气体的总称，其要紧成份是甲烷，它是在成煤进程中形成并大量贮存于煤层中的气体，浓度太高时会致使人缺氧、呼吸困难、窒息等。

当它与空气混合的百分比达到%到16%时，碰到明火就会发生爆炸，给国家和人民的生命财产造成庞大的损失。

因此，对瓦斯的浓度进行实时的检测和报警和对其采取相应的操纵方法在煤矿系统中有着超级现实的意义。

由于我国检测技术应用较晚，因此我国当前对瓦斯的检测设备还存在很多的问题，例如，检测设备的寿命周期短，易受矿井不良坏境的阻碍而且会致使检测设备的工作性能不稳固、检测结果不准确，容易显现误报警等现象，保护周期短且费用高。

考虑到现代单片机的体积小、集成度高、速度快、稳固性好、价钱低且应用领域广等特点，因此基于单片机的矿井瓦斯检测系统设计是势在必行的。

本设计中是以AT89S52单片机作为硬件电路核心开发出一种操作简单的检测系统来实现对甲烷的识别、浓度监测、阈值报警和浓度显示，为更好的防御和减少由于瓦斯而引发的矿难事故。

AT89S52不仅具有AT89C51的全数功能，而且还增加了高靠得住性、平安性的功能。

从经济的角度来看，AT89S52不但硬件结构简单，而且价钱低、功能强、性价比高，符合我国工业设计制造的要[1]。

国内外的进展状况

世界各国均有煤矿瓦斯监测系统，如法国的TF200、德国的MINOS、英国的Senturion-200、美国的HIMASS等。

国外的监控系统技术理论上讲高于国内的进展水平，但要用于国内的煤矿生产中还有必然的局限性，咱们可在技术上借鉴和参考。

1815年，那时工业最发达的英国发明了平安灯，它是利用火焰的高度测量瓦斯的浓度。

1897年瑞典造出了第一台容积存力式瓦斯浓度测量仪。

随着矿井开采深度的增大和检测技术的进展，矿井平安设施也取得了进一步的提高，1927年日本制造出光干与原理甲烷检定器，尔后又慢慢显现热催化、热导原理等各类不同原理的瓦斯检测仪器，其测量精度也愈来愈高，检测的方式也从“中断”、“当场”检测进展到“持续”、“集中自动”遥测。

1961年以后，前苏联、英、法、美、日、德等国家对其进行改良研究，并从此作为瓦斯检测的要紧工作方向。

我国瓦斯监测监控技术的研究工作起步较晚，国内第一台催化原理的瓦斯报警器是1958年显现，采纳铂丝元件位传感器。

1961年，由北京劳动爱惜研究所和和抚顺煤矿平安仪器厂协作开展了研究工作，于1964年研制出我国第一个达到有效水平的载体催化元件，接着制成了以这种元件位传感器的AQR-1型瓦斯测量仪。

随着电子运算机技术的应用，一套监测系统除能检测出甲烷的浓度外，还可测一氧化碳、氢气的浓度，同时又能够对井下设备的工作状态进行监控。

代表了我国煤矿瓦斯监控技术水平的系统有以下系统：

KJ90NB系统、KJ101N系统、KJ333系统、KJ95N系统等，其技术水平要紧表此刻软硬件的功能、稳固性与靠得住性、专业技术的效劳能力、企业的性质和生产规模等方面。

目前要紧有三类瓦斯检测系统在我国矿井中正在被运行：

一是上世纪80年代初期，引进了一批英、法、美、波兰等国家的平安监控系统，并通过消化和吸收研制出适用于我国煤矿实际情形的监控系统，由于那时技术水平低和保护跟不上等缘故系统已面临更新改造的机缘；

二是20世纪90年代后期，国内各要紧科研单位和生产厂家又接踵推出了MSNM、WEBGIS、KJF2000等监控系统，可是整个系统的信息传输速度最高只能达到5000bps；

三是21世纪以来，各个瓦斯监控系统生产厂家都在原有基础上推出了升级系统[2]。

因此，依照我国的煤矿生产和治理模式，依照我国的有关技术标准，其技术的先进性、产品的靠得住性和有效性那么是本项目的关键所在，而且基于单片机的矿井瓦斯监测系统的研究和开发生产具有十分普遍的现实市场和潜在的市场需求。

本章小结

通过以上，了解了矿井瓦斯检测系统在国内外的进展情况和进展趋势，对矿井瓦斯检测系统有了一个新的熟悉，也明确了在研究本设计时需要做哪些方面的研究，明白了研究矿井瓦斯检测系统是很成心义的，增加了更多的热情和动力去完本钱设计。

2矿井瓦斯检测系统的方案设计

本设计的性能指标

显示功能：

检测到瓦斯时就会显示其浓度。

瓦斯浓度监控功能：

采纳模拟系统，设定阈值为某值，当瓦斯浓度达到这一值时，蜂鸣器响同时灯亮给工作人员信号。

复位功能：

设备显现故障或需要调整时，按复位键实现初始化。

转换芯片的选择

A/D转换器是监测系统中一个超级重要的一个环节，它的种类多、性能各异、引脚功能也各不相同。

本设计采纳ADC0809，其管脚引脚图如图2-1所示，它的分辨率为八位。

ADC0809具有8个通道的模拟输入线（IN0～IN7），可在程序操纵下对任意通道进行A/D转换，取得8位二进制数字量（D7～D0）。

模拟输入部份有8路多路开关，可由3位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的不同组合来选择，ALE为地址锁存信号，高电平有效，锁存这三条地址输入信号。

主体部份是采纳逐次逼近式的A/D转换电路，由CLK操纵的内部电路的工作,START为启动命令，高电平有效，启动ADC0809内部的A/D转换，当转换完成，输出信号EOC有效，OE为输出许诺信号端，高电平有效，打开输出三态缓冲器,把转换后的结果送DB。

本设计所采纳的CMOS单片型逐次逼近式的A/D转换器为ADC0809，它由以下的电路所组成，即8路模拟开关、比较器、地址锁存器和译码器、8位开关树型D/A转换器、三态输出锁存器、逐次逼近寄放器等。

因此，该A/D转换器能处置8路模拟量的输入，而且还有三态输出得能力，不仅能连接各类微处置器，还能单独工作。

其输入输出与TTL兼容。

ADC0809芯片采纳了双列直插式的封装，拥有28条引脚，各引脚功能说明如下：

IN0～IN7：

8路模拟量的输入端口；

D0～D7：

8位数字量的输出端口；

ADDA、ADDB、ADDC：

3位地址的输入线，作为选通8路模拟输入中的一路。

ALE：

地址锁存许诺信号输入端，上升沿有效,当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。

在利历时，该信号常和START信号连在一路，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换；

START：

启动信号输入端，负跳变有效；

EOC：

转换终止信号输出端，正在转换时为低电平，转换终止时为高电平；

该信号可作