基于AT89C51单片机的矿用气体传感器的设计与应用（已处理）.doc

基于AT89C51单片机的矿用气体传感器的设计与应用 毕业设计(论文)中文摘要 随着我国经济的快速发展,各行各业对煤炭的需求急剧增加,而各种矿难事故的发生, 使得煤炭安全生产面临严峻的挑战。人们对矿内环境问题及工作人员健康问题日益重视,矿内空气品质状况受到越来越多的关注。本文针对瓦斯的特点,设计出同时监测高低浓度的瓦斯系统,全天候不间断的对井下瓦斯浓度进行监测。同时采用声光报警系统,一旦瓦斯超标,系统立即提醒正在井下作业的工人紧急撤离,避免人员伤亡,并且还运用红外遥控系统来进行远程监控。设计这种智能传感器采用闭环控制来确保采样的平稳。该传感器以AT89C51单片机为核心,实现对瓦斯的检测、报警和控制,安全可靠,经久耐用,适合各类煤矿瓦斯的监控,可以大大降低煤矿事故的发生,降低企业成本,提高煤炭开采率,为我国煤炭事业做出贡献。 关键字:AT89C51 瓦斯 数码管 目录 1 绪论 1 1.1系统简介 1 1.1.1本文的主要研究内容 1 1.1.2本文的结构安排 1 1.2项目提出的背景 2 1.3国内外研究状况 3 1.4测量仪器仪器概况 5 1.4.1 测量仪器的概念 5 1.4.2 测量仪器的基本性能 5 2 矿内环境品质的基本介绍 6 2.1矿内主要污染物 6 2.2.安全质量标准 6 3 矿内空气传感器的原理及主要元器件 7 3.1 甲烷浓度检测仪原理分析 7 3.2 AT89C51单片机简介 10 3.2.1 单片机选用 10 3.2.2 AT89C51单片机的扩展 14 3.3瓦斯传感器的选用 14 4 矿内空气传感器的硬件 17 4.1 实时时钟模块 17 4.2放大电路 17 4.3模数转换电路的模块 18 4.4 看门狗电路 20 4.5声光报警电路的设计 22 4.6数码管显示电路设计 23 4.7电源电路设计 24 4.8本章小结 24 5 矿内空气传感器的软件设计 25 5.1系统软件设计思路 25 5.1.1 总体设计思想 25 5.1.2编程语言的选择 26 5.2软件模块设计 26 5.2.1主程序模块 26 5.2.2 AD转换模块 27 5.2.3 比较判断函数 28 5.2.4显示报警函数 29 5.2.5液晶显示模块 29 5.2.4声光报警模块 30 5.3本章小结 30 结 论 30 致 谢 30 附录A 32 1 绪论 1.1系统简介 1.1.1本文的主要研究内容 本课题设计的是基于单片机的井下瓦斯浓度智能传感器,该系统以单片机AT89C51为核心,包含甲烷浓度采样器、把220V的交流电转换成5V的直流电源、存储器的扩展、LCD显示器和报警装置等组成。该传感器可以有效的监测井下低浓及高浓瓦斯,试用范围非常广泛。监测到的信息传输到单片机,经单片机处理后发出指令,如果瓦斯超过规定值,该系统可以立即发出声光报警并自动发出执行指令以降低瓦斯浓度。 该系统可有效的降低瓦斯事故发生率,,结构灵活,扩展性强,具有较高的性价比,AT89C51的应用实现了电子硬件设计的“软件化”,大大的提高了系统的可靠性和抗干扰能力,非常实用于各种大小煤矿井下瓦斯的监测监控,性能优良,经久耐用,可靠性高。 1.1.2本文的结构安排 第一章是文章概述。介绍了该课题提出的必要性和国内外研究水平与动向以及测量仪器的基本性能,同时给出整个论文的结构安排。 第二章是矿内空气品质的基本介绍。阐述了矿内污染物种类及来源分析矿内环境品质监测方法及安全质量标准。 第三章是对瓦斯传感器的原理及主要元器件单片机及敏感原件的简介。 第四是硬件设计。阐述了该传感器的基本原理以及对组成系统的单片机、时钟电路、敏感元件、小信号放大电路、A/D转换电路、通信电路以及看门狗监控电路都作了详细介绍。 第五是软件设计。介绍了软件设计采用的方法和所遵循的原则,并给出了部分主要程序的软件流程图及程序。 1.2项目提出的背景 从我国煤炭生产的现状及我国能源结构规划均可看出,在本世纪中叶以前,煤炭仍是支持我国国民经济发展的主要能源,煤炭生产,作为我国能源工业的支柱,其地位将是长期的、稳定的,但是煤炭工业的安全生产状况却不容乐观,中小型煤矿的情况尤为严重,已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产,给国家财产和人民生命造成了很大的损失,作为“万恶之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故发生率之首。在去年又接连发生了多起甲烷爆炸事故,事故的结果触目惊心,因此通过强化甲烷管理,提高通风、甲烷检测监控水平,已成为中小型煤矿甲烷检测监控的最迫切的任务之一。 煤矿生产安全监控系统,是目前为止实际通风甲烷管理工作中最重要和最有效的自动化手段,已经装备监控系统的煤矿的甲烷事故