电气工程及其自动化专业毕业论文煤矿瓦斯监测系统设计.doc

电气工程及其自动化专业毕业论文--煤矿瓦斯监测系统设计 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 绪 论 1 1.1煤矿气体监测系统概述 1 1.2煤矿气体监测系统的国内外发展状况 2 1.3本课题的研究意义 3 1.4本课题的主要工作内容 3 第二章 煤矿气体监测系统设计的特殊要求及设计原理 5 2.1系统设计要求 5 2.1.1技术指标要求 5 2.1.2隔爆仪表设计要求 5 2.1.3系统的功能 6 2.2设计原理 6 2.2.1气体传感器的选择 6 2.2.2单片机型号的选择 10 2.2.3AT89552单片机的特点 11 第三章 基于气敏元件的煤矿瓦斯监测系统设计与试验 12 3.1系统原理框图 12 3.2系统硬件设计 12 3.2.1系统电源 12 3.2.2气体传感器加热及其信号采样 14 3.2.3传感器信号监测回路及A/D转换参考电源 16 3.2.4模数转换芯片AD7810的原理及应用 17 3.2.5 7219显示电路 20 3.2.6 I2C总线接口电路 24 3.2.7 RS?485串口通讯 27 3.2.8看门狗硬件电路 31 3.3系统软件设计 32 3.3.1主程序 33 3.3.2案件中断程序 35 3.3.3定时器A中断程序 36 3.3.4串行中断程序 37 3.3.5软件的低功耗设计 37 第四章 总结与展望 40 4.1研究工作总结 40 4.2研究工作展望 40 参考文献 42 致谢 43 附录 44 　　 摘 要 能源工业是国家经济发展的命脉，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的腾升，煤炭行业的重要地位和不可替代性也日益显现。然而，中国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，尤其是重、特大伤亡事故屡见报端。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数。这其中，固然有很多诱发因素，但各煤矿生产企业安全监测设备不完备、管理手段落后是造成事故频发的重要原因之一。 本课题采用镇江中煤电子有限公司研发的无火焰燃烧式气体传感器，以AT89552单片机作为硬件电路核心，研制煤矿瓦斯CH4监测系统，开发出实现对CH4的识别、浓度监测、阀值报警以及实时上传数据至地面监控PC，通过串口通讯软件界面显示。论文首先阐述了CH4监测系统的发展及现状，通过对无火焰燃烧式CH4传感器的原理分析确立了系统的研发方向;接着介绍了监测系统的设计要求，由于煤矿井下工作环境特殊，空间狭窄，湿度大，有易燃易爆的瓦斯和煤尘，所以，煤矿电气设备必须符合防爆要求，应有接地、过流、漏电保护装置。在此基础上，详细论述了瓦斯气体监测系统的硬件电路设计与系统软件设计及实用分析。本课题采用具有较高性价比的单片机AT89552构成煤矿气体监测系统的核心部分，根据气体传感器测量的信号，实现对CH4的成分识别和浓度测量;使用按键面板输入外部命令;采用ATMEL公司的 DataFlash存储器AT24C02存储设定的参数及大_量的测量数据;采用RS一485协议，实现数据远传，由地面串口通讯软件接收处理。串口通讯软件对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到电脑端，而且能实现电脑对单片机的控制。 本文设计开发的串口通讯软件，是煤矿气体监测系统标定及其与PC机/之间通讯的配套工具。基于串口通讯协议，使用该软件可以通过PC机实时监控煤矿气体监测系统的运行状态，读取系统存储器中的数据，并可实时显示系统监测到的不同环境下的气体浓度，运用PC强大的数据处理能力分析保存数据，并通过串口通讯软件将所测量的结果显示到软件界面，便于工作人员更直观地了解井下的工况，实施相应处理与控制。 关键词:传感器;煤矿;数据采集;串口通讯 Abstract Energy industry is the vitals of our countrys economy development.In recent years,in company with petroleum resources shortage petroleum prices grow rapidly.The importance and unsubstitutability of coal industry increase everyday.But Chinese coal industry safety in production refuse optimism ,as serious casualty repeatedly appeared in the newspaper.Gas explosion occupy the most part of those accident.It is sure that many factors