基于单片机的矿井瓦斯检测报警系统

1、毕业论文（设计）材料 题 目：基于单片机的矿井瓦斯检测报警系 统 设计 学生姓名： 夏 成 毅 学生学号： 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 自 动 化 届 别： 2012 指导教师： 杨 国 诗 填 写 说 明 1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文（设计）任务书、 开题报告以及毕业论文（设计）评审表三部分内容。 2、本材料填写顺序依次为： （1）指导教师下达毕业论文（设计）任务书； （2）学生根据毕业论文（设计）任务书的要求，在文献查阅的 基础上撰写开题报告，送交指导教师审阅并签字认可； （3）毕业论文（设计）工作后期，学生填写毕业论文（设计） 主要内容，连同毕业论文（设计）全文一并送

2、交指导教师审阅，指导 教师根据学生实际完成的论文（设计）质量进行评价； （4）指导教师将此表连同学生毕业论文（设计）全文一并送交 评阅教师评阅。 3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文（设计）的成绩评 定均采用百分制。 4、毕业论文（设计）答辩记录不包括在此表中。 一、毕业论文（设计）任务书一、毕业论文（设计）任务书 要求完成的主要任务及达到的目标要求完成的主要任务及达到的目标 论文（设计）完成的主要任务：论文（设计）完成的主要任务： 1. 了解所选项目的背景和设计需要。 2. 掌握设计所选项目的基本步骤。 3. 学会检索及查阅文献的方法及学习论文书写的格式要求。 4. 将理论知识转化到实际应用

3、中，并理解理论与实际的差距，通过实践 探索减小理论与实际之间差距的办法。 5. 在指导老师的指导下运用所学知识和查阅的课外知识进行一定的研究 工作并届时完成一篇有价值的论文。 论文（设计）达到的目标：论文（设计）达到的目标： 瓦斯检测广泛用于社会上各个大小矿井的安全系统，瓦斯是开采矿石时 矿井下最大的安全隐患。本论文设计系统采用合适的 AT89C51 单片机控 制，采用 AT89C51 进行控制比较简单、易控制、可靠性高、抗干扰能力 强、精度高且体积大大减小。利用合适的气体传感器（对于气体传感器 的选择，应当满足实用、合适、灵敏度高的特点）采集瓦斯气体浓度， 将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行

4、比较，当瓦斯气体浓度高过一定 浓度值时候，由单片机控制进行相应的声音报警。本设计旨在解决实现 “系统应当操作简单、实用、灵敏、误差较小”的特点。本次设计应完 成以下任务： （1）实时检测矿井瓦斯气体的浓度并传给控制系统； （2）当浓度超过标准值时，蜂鸣器报警； （3）由 AT89C51 单片机控制并按要求完成一篇完整的论文设计。 工作进度要求工作进度要求 2011 年 12 月 1 日-12 月 28 日：在指导教师的指导下按照任务书要求撰写开 题报告。 2011 年 12 月 29 日-12 月 31 日：提交任务书、开题报告电子档和纸质档到 指导教师。 2012 年 1 月 1 日-201

5、2 年 4 月 30 日：按照指导老师的要求查阅、收集资料， 展开理论和实验的研究，撰写毕业论文（设计）初稿。 2012 年 5 月 1 日-2012 年 5 月 14 日：在指导老师的指导下修改、完善毕业 论文（设计） ，并将定稿后的论文（设计）正文按统一格式打印，并上交。 2012 年 5 月 26 日-2012 年 5 月 27 日：进行毕业论文答辩。 指导教师签名： 年 月 日 2 2、毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告 课题研究目的课题研究目的 当前，随着采矿技术的不断发展，井下作业的安全越来越有保障，但是 仍然有许多采矿企业的机械化程度低，对现场采矿的工作人员的生命安

6、全造 成潜在的威胁，特别是针对瓦斯气体的检测和报警仍旧存在隐患，每年由于 瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。目前已经使用的瓦斯报警设备具有体积 小、结构简单、安装方便等优点，但存在的问题是传感器漂移大，要定期维 护，并且需要维护的周期很短；维护方法复杂，成本较高，抗机械干扰能力 较差。为了解决这些问题，本课题充分利用单片机的强大功能，对瓦斯浓度 进行实时采集、数据处理，对瓦斯浓度超过标准值进行及时的报警，对提高 瓦斯检测的可靠性和系统的性价比具有十分重要的意义。 本课题研究主要达到以下目的： 1.能够实现实时的检测矿井瓦斯气体的浓度，并能通过液晶显示出来。 2.当矿井内瓦斯气体浓度高于标准值（危

7、险值）时，蜂鸣器报警。 课题研究计划课题研究计划 本课题研究纲领：本课题研究纲领： 本课题主要研究了基于单片机的矿井瓦斯检测报警系统的实现方法，本 文的内容共分为六部分: 一、引言 二、方案设计 2.1 设计思路 2.2 总体方案组成和结构图 2.3 器件的选择（包括单片机、传感器等） 2.4 程序流程图 三、设计实现 3.1 硬件方面（包括模块的介绍） 3.2 软件方面 四、系统测试 五、总结 5.1 系统完成情况 5.2 系统中的问题 5.3 系统优化与注意事项 6、参考文献 本课题研究计划：本课题研究计划： 2012 年 1 月 1 日-2012 年 2 月 30 日：按照指导老师的要求

8、查阅、收集资料， 展开理论研究。 2012 年 3 月 1 日-2012 年 3 月 31 日：与同学进行交流，结合自己掌握的资 料，开始撰写毕业论文初稿，并上交给指导老师审查。 2012 年 4 月 1 日-2012 年 4 月 30 日：论文经过指导老师的审查，发现问题 和不足，再由自己认真修改和补充。 2012 年 5 月 1 日-2012 年 5 月 14 日：提交毕业论文最后定稿，并准备进行 答辩。 本课题研究现状（需附适量参考文献）本课题研究现状（需附适量参考文献） 研究现状：研究现状： 矿井瓦斯的检测一直是中国乃至全世界关注的课题，它是井下操作的保 障，随着我国国民经济的不断发展

9、，对煤炭需求量也越来越大，这就使得煤 矿的安全生产面临着一个十分严峻的问题。煤矿矿难事故屡屡发生，造成的 原因有很多，其中不少是因为瓦斯爆炸引起的。什么是瓦斯？瓦斯是指矿井 中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称。有时也单独指甲烷。 瓦斯在空气的体积分数达到一定的程度（5%12%）时，在一定条件下可与 空气中的氧气发生剧烈的化学反应而形成瓦斯爆炸，对煤矿安全构成严重威 胁。 为了防止瓦斯爆炸事故的发生，除了加强井下作业人员的管理，改善井下的 作业环境外，还必须建立一个性能可靠的瓦斯监控系统。 关于它的研究可追溯到十九世纪的安全灯，随着科技的发展，该类设备 系统不断改进和创新，先后出现了

10、不同的瓦斯检测系统有的还带有报警装置。 目前现有的检测设备，都采用数字显示或者灯光显示的方式来提供测试数据， 但在这些环境狭窄、能见度低的矿井下工作面很不方便。如果采用直接声音 提示的方式来提醒工作人员，这将是一个很好的方式。我这里采用的方案是 基于单片机的设计方案，将单片机的强大功能实现出来，该方案是采用瓦斯 气体传感器检测出瓦斯气体的浓度，将采集的信号输入到单片机里，控制报 警器发出响亮的声音来警告工作人员，并在该系统上可附带安装一个液晶显 示器，可随时观察瓦斯的实时浓度。 由此可知，为了最大限度的降低煤矿瓦斯事故的发生，除了对工作人员 严格要求外，加紧建设煤矿瓦斯检测监控系统必不可少，它

11、对预防瓦斯事故 的发生具有举足轻重的作用。 参考文献：参考文献： 【1】张永枫.单片机应用实训教程.清华大学出版社，2008. 【2】刘守义.单片机应用技术（第 2 版）.西安电子科技大学出版社，2007. 【3】邹应全.51 系列单片机原理与实验教程.西安电子科技大学出版社， 2007. 【4】康光华.电子技术基础 模拟部分.高等教育出版社，1998. 【5】康光华.电子技术基础 数字部分.高等教育出版社,1998. 【6】田裕鹏.传感器原理.科学教育出版社,2007. 【7】温永康.瓦斯防治.煤炭工业出版社，2011. 【8】周润景.基于 PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真.北京

12、航空航天 大学出版社,2006. 【9】涂时亮.单片机软件技术设计.科学文献出版社，1987. 【10】殷淑英.传感器应用技术.冶金工业出版社，2008. 【11】何学秋.煤矿瓦斯防治技术与工程实践.中国矿业大学出版社，2009. 【12】林立.单片机原理及应用基于 Proteus 和 Keil C.电子工业出版 社，2009. 【13】江思敏.Protel 电路设计教程.清华大学出版社，2006. 【14】郑阿奇.Protel 实用教程.电子工业出版社，2010. 【15】冯博琴.微型计算机原理与接口技术.清华大学出版社，2002. 【16】沙占友.集成智能化传感器原理及应用.电子工业出版社,2004 【17】倪涛.基于单片机的矿井瓦斯检测报警系统.煤矿机械（期刊） ，2010. 第 12 期。 【18】徐军、刘畅.基于单片机的矿井瓦斯检测报警系统设计研究.科技资讯 （期刊） ，2011 第 7 期。 【19】俞启香.矿井瓦斯防治 .中国矿业大学出版社， 1992. 【20】陈桂友、柴远斌.单片机的引脚.机械工业出版社，2011. 学生签名：夏成毅 201