基于单片机的矿井瓦斯监测系统的设计

XXXX本科毕业设计(论文)分类编号单位代码密级学号学生毕业设计(论文)标题基于单片机的矿井瓦斯测试系统设计作者医院(系)能源工程学院转业指导教师答复日期2013年6月1日1X X科学院毕业设计(论文)诚信责任我郑重声明：提交的毕业设计(论文)是我在老师的指导下独立进行研究所取得的成果。在毕业项目(论文)中，引用别人已经发表或没有发表的成果、数据、看法等的来源已经明确表明。据我所知，这篇论文除了已经引用的内容外，不包括其他任何个人或团体已经公开发表或写的研究成果。对本论文的研究做出重要贡献的个人和团体都已在本文中以明确的方式表示。如果毕业项目(论文)和资料不是真的，愿意承担所有相关的法律责任。论文作者签名：年月日摘褥子近年来，随着我国经济的快速发展，煤的消费不断增加，特别是近年来煤的价格不断提高，对煤的生产要求进一步提高。但是在实际煤炭生产中，发生了疯狂的事故。在我国煤炭生产中，年矿井造成的死亡人数近万人，因此，我们应该更加注意煤炭生产的安全方面。矿床的原因多种多样，其中瓦斯引起的矿难事故占相当大的一部分。基于AT89S52单片机的矿井瓦斯检测系统研究。该设计以AT89S52微控制器为中心，结合了周围组件甲烷传感器、A/D转换芯片、液晶屏显示器等。甲烷的识别、阈值报警和浓度指示的矿井瓦斯检测系统设计。将有关气体成分、浓度等的信息转换为电信号，使检测、监视、报警成为可能。目前对气体传感器的测试方法主要停留在手动操作上，开发实用高效的智能传感器测试装置是非常必要的。此设计使用Protel软件设计电路，使用Keil软件进行编程，使用Proteus模拟实现其功能。实验证明，该设计不仅操作方便，还可以减少更好的防御和煤气引起的狂乱事故。关键字：微控制器；报警传感器甲烷mine gas detection system based on single chip designABSTRACTIn recent years，with Chinas rapid economic development，cool consumption continued to grow，especally in recent years，Cool priprintinuedthe annual cool production in China killed nearly ten thousand people，therefore，We have to pay more attention to the safety of cool productionthe design is based on the research of cool mine gas detection system based on at89s 52。this design uses at89s 52 micro controller as the core，combined with peripheral component of methane sensor，a/d converter chip，design of mine gas detection system display and concentration of recognition，On methane alarm threshold . it the gase ous component，the dedesignAt present，the people To were mad the sensitive sensor the rest method mainly pases is using the artificial manual way To operate，Develop one密钥words : MCUSensorMethaneAlarm列表摘我ABSTRACTII1简介11.1本设计中研究的背景和重要性11.2国内外发展现状11.3本章摘要22矿井瓦斯检测系统设计32.1本设计的性能指标3选择2.2转换芯片32.3选择显示模块52.4传感器选项72.5整体结构设计92.6本章摘要93硬件电路设计113.1单片机最小系统设计113.1.1 AT89S52微控制器简介113.1.2时钟电路设计123.1.3复位电路设计133.2电源电路设计133.3报警电路设计143.4显示电路设计143.5甲烷气体收集电路设计153.6本章摘要184软件设计194.1 master programming 194.2模数转换程序设计194.3声光报警程序设计204.4液晶显示编程214.5本章摘要225系统模拟和调试235.1普罗米修斯简介245.2 Keil软件简介245.3模拟和调试流程256问题和分析277汇总29参考文献31谢谢33附录a原理图总计35附录b模拟图37附录C PCB图39附录d实物图41附录e一般程序43471简介1.1本设计中研究的背景和重要性随着我国经济的快速发展，煤炭消费继续增加，特别是近几年煤炭价格持续上涨，对煤炭产量的需求进一步提高。但是在实际煤炭生产中，发生了疯狂的事故。在我国煤炭生产中，年矿井造成的死亡人数近万人，因此，我们应该更加注意煤炭生产的安全方面。矿床的原因多种多样，其中瓦斯引起的矿难事故占相当大的一部分。气体是多种易燃易爆气体的统称，主要成分是甲烷，在形成煤的过程中形成，在煤层中大量储存的气体。浓度过高会导致缺氧、呼吸困难、窒息等。与空气混合的比例达到3.5%到16%，火焰就会爆炸，对国家和国民的生命财产造成巨大损失。因此，实时检测和预警瓦斯浓度，对其采取适当的控制措施，在煤矿系统中具有非常现实的意义。我国的检测技术应用得比较晚，因此目前我国的气体检测设备还有很多问题。例如，检测设备寿命短，易受矿山不良情况的影响，检测设备工作性能不稳定，检测结果不准确，容易发生误报警等，维护周期短，成本高。考虑到现代单片机的体积小、强度高、速度快、稳定性好、价格便宜、应用范围广，基于单片机的矿井瓦斯检测系统设计势在必行。利用AT89S52微控制器作为硬件电路的核心，开发了甲烷的识别、浓度监测、阈值报警和浓度指示的简单检测系统，从而减少了由于更好的防御和煤气发生而引起的矿山事故。AT89S52不仅添加了AT89C51的所有功能，还添加了高可靠性和安全性功能。从经济的角度看，AT89S52不仅硬件结构简单，而且价格低廉、功能强大、性价比高，符合我国的工业设计制造要求1。1.2国内外发展世界各国都有煤矿瓦斯监测系统，例如法国的TF200、德国的MINOS、英国的Senturion-200、美国的HIMASS等。国外的监控系统技术在理论上比国内发展水平高，但在国内煤矿生产中有应用的局限性，我们可以在技术上参考和参考。1815年，当时工业最发达的英国发明了利用火焰高度测量气体浓度的安全灯。1897年瑞典首次制作了容积压力气体浓度测量仪。随着矿山开采深度的增加和检测技术的发展，矿山安全设施也进一步提高，自1927年日本制造了发光干涉原理甲烷测试仪以来，热催化剂、热导原理等各种原理的气体检测器逐渐出现，测量精度也在提高。检测方法也从“间歇性”、“现场”检测发展到“连续”、“集中自动”遥测。自1961年以来，他在前苏联、英国、法国、美国、日本、德国等地进行了改进的研究，从此成为气体检测的主要工作方向。我国的气体监测技术研究起步较晚，国内第一个催化原理气体报警器于1958年问世，采用了铂丝零件位置传感器。1961年，北京劳动保护研究所和抚顺煤矿安全系数工厂共同进行了研究工作，1964年开发了我国第一个达到实用水平的载体催化元件，并以此成分制造了传感器AQR-1型气体测量仪。随着电子计算机技术的应用，一个监控系统不仅可以检测甲烷的浓度，还可以测量一氧化碳和氢气的浓度，并监控地下设备的运行情况。我国煤矿瓦斯监测技术水平的系统包括KJ90NB系统、KJ101N系统、KJ333系统、KJ95N系统等，其技术水平主要表现在硬件和软件的功能、稳定性和可靠性、专业技术的服务能力、企业的性质和生产规模等方面。目前，我国矿山主要启动了3种类型的气体检测系统。一是在20世纪80年代初期引进英国、法国、美国、波兰等国家安全监视系统后，通过消化吸收，开发了适合我们煤矿实际情况的监视系统。当时技术水平低，维护不好，迎来了重新改变系统的机会。第二个是90年代后期，国内主要研究单位和制造商分别发布了MSNM、WEBGIS和KJF2000等监控系统，但整个系统的信息传输速度高达5000bps只是。第三，21世纪以来，各煤气监控系统制造商推出了现有的基础升级系统2。因此，根据我国煤矿生产和管理方式，按照我国相关技术标准，其技术的进步、产品的可靠性和实用性是本项目的核心，基于单片机的矿井瓦斯监测系统的研发和生产有着非常广泛的现实市场和潜在市场需求。1.3本章摘要从而了解了国内外矿井瓦斯检测系统的发展状况和发展趋势，对矿井瓦斯检测系统有了新的认识，明确了研究本设计时应做什么的研究，发现研究矿井瓦斯检测系统具有重要意义，进一步增加了完成设计的热情和动力。2矿井瓦斯检测系统设计2.1本设计的性能指标显示功能：检测到气体时，显示浓度。气体浓度监控功能：使用模拟系统将阈值设置为值，当气体浓度达到该值时，蜂鸣器会响，同时向工作人员发出信号。重置功能：当设备出现故障或需要调整时，按重置键进行初始化。选择2.2转换芯片A/D转换器是监控系统的重要组成部分，种类多，性能多，针脚功能多。此设计使用8位分辨率的ADC0809，如图2-1所示。ADC0809具有8个通道的模拟输入线(IN0到IN7)，通过在程序控制下对任何通道进行A/D转换，可以获得8位二进制数字(D7到d0)。模拟输入部分锁定三位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的各种组合的八向多路复用器、ale锁定地址信号、高级有效、这三个地址输入信号。主要部分是连续近似A/D转换电路(由CLK控制的内部电路的操作