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1、兰州工业学院兰州工业学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目题目 煤矿安全检测系统设计煤矿安全检测系统设计 学学 院院 电气工程学院电气工程学院 专专 业业 生产过程自动化生产过程自动化 班班 级级 过控过控 11 2 班班 姓姓 名名 马成伟马成伟 学学 号号 201102102222 指导教师 职称 指导教师 职称 秦雯 副教授 秦雯 副教授 日期日期 I 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 电气工程 学院学院 2014 届届 生产过程自动化 专业专业 毕业设计 论文 题目 煤矿安全参数检测装置的设计 校内 外 指导 教师 职 称工作单位及部门联系方式 秦雯 副教授电气工程系
2、18919080646 一 题目说明 目的和意义 煤炭作为一种重要的能源 在煤炭开采中采取现代安全监测措施在煤炭 开采中势在必行 通过对这一课题的设计 是学生进一步学习和掌握电子技术 单片机 传感器 为基测控技术等知识的综合应用 进行以单片机为控制核心 的智能系统设计 培养理论联系实际 以及分析 解决工程问题的能力 二 设计 论文 要求 工作量 内容 成果 1 说明 以单片机为核心 设计一个煤矿安全参数检测装置的设计 完成对瓦斯 浓度 二氧化碳浓度 温度等安全参数的检测 根据题目提供的参数指标 当 检测值超过上限指标时能打出声光报警 报警上线指标如下 1 瓦斯或二氧化碳浓度超过 0 75 时
3、发出绿色声光报警 2 瓦斯或二氧化碳浓度超过 1 时 发出橙色声光报警 3 瓦斯或二氧化碳浓度超过 1 5 时 发出红色声光报警 4 温度超过 26 发出红色声光报警 2 设计内容 1 系统主电路设计 2 检测电路设计 能实时测量瓦斯浓度 二氧化碳浓度 温度等安全 参数 3 系统显示电路设计 能循环显示测量值 4 报警电路设计 5 设计软件流程框图并编写主程序清单 6 控制装置面板设计 3 设计成果 1 毕业设计设计报告字数 1 5 2 万字 2 1 设计图纸 2 张 一张为硬件电路 一张为系统总体流程图 3 根据检测参数要求 选择传感器 设计传感器应用电路并计算电路 元件参数 4 报警电路有
4、放大器电路参数计算 II 三 进度表 日 期内 容 2020 2011 学年秋 第十五周 第十六周 第十七周 第十八周 第十九周 第二十周 2010 2011 学年春 第一周 第二周 查阅资料 熟悉设计任务书 总体方案论证 方案设计 硬件线路分析 硬件电路分析 参数计算 撰写论文 准备答辩材料 撰写论文 准备答辩材料 答辩 答辩 完成日期 答辩日期 四 主要参考文献 资料 设备和实习地点及翻译工作量 主要参考文献 资料 1 胡汉才 单片机原理及接口技术 北京 清华大学出版社 2004 2 孙涵芳 MCS 51 96 系列单片机原理及应用 北京 北京航天空航天 出版社 2005 3 陈杰美 电子
5、仪器 北京 国防工业出版社 2003 4 潘新民 单片微型计算机实用系统设计 北京 人民邮电出版社 2005 教研室意见 教研室主任 签字 201 年 月 日 系意见 系主任 签字 201 年 月 日 III 摘 要 本设计用单片机 电子技术 传感器 微机控制技术等知识设计了一个简 单的煤矿安全参数检测装置 本装置以单片机为控制核心 完成对瓦斯浓度 温度 二氧化碳浓度 温度等参数的检测 并且具有对危险情况的报警功能 满足了用户对井下生产状况的实时监控和对险情及时发现和排除的要求 能有 效杜绝多数矿难事故的发生 是保障煤矿安全生产 防止瓦斯事故的重要手段 在煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产
6、中有着重要地位 关键词关键词 煤矿安全生产监测 二氧化碳浓度 温度 IV AbstractAbstract This design with a monolithic integrated circuits the electronic sensor and microcomputer technology and control technology knowledge and design a coal mine safety of the parameters of the inspection unit this device in a monolithic integrated ci
7、rcuits to control centre on the gas concentration temperature carbon dioxide concentration temperature and other parameters and in danger of the alarm functions and satisfy the users to the production of the situation of the real time monitoring and timely find out about the dangers and demand can e
8、ffectively eliminate most of the ore difficult the accident Is to protect the coal production safety accident an important means to prevent gas in the security environment monitoring system of production safety in coal mines in an important position Keywords coal mine safety monitoring carbon dioxid
9、e concentration temperature the gas 兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计 V 目录目录 摘摘 要要 IIIIII 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1 1 煤矿安全生产的背景 1 1 2 我国煤炭安全生产的状况和趋势 1 1 2 1 煤矿事故统计 1 1 2 2 重特大事故多发的主要原因 2 1 3 煤矿安全生产的发展趋势 3 第第 2 2 章章 方案论证方案论证 4 4 2 1 设计方案 4 图 2 1 煤矿安全参数检测装置系统框图 4 2 2 单片机的选型 4 2 3 温度检测传感器的选择 4 2 4 二氧化碳检测传感器的选择 5 2 5 瓦斯
10、传感器的选择 5 2 6 A D 转换 6 2 7 显示电路的选择 6 2 8 存储器选择 7 2 9 声光报警 7 第第 3 3 章章 硬件设计硬件设计 8 8 3 1 系统框图 8 3 2 8051 单片机的介绍 8 3 2 1 8051 单片机的基本结构及管脚说明 8 3 2 2 MCS 51 的中断源和中断标志 10 3 3 外部存储器 ROM 2764 介绍 11 3 3 2 8031 和 2764 的连接 12 3 4 ADC0809 转换器 13 3 4 1 ADC0809 的内部结构 13 3 4 2 引脚功能 14 3 5 显示与键盘设计 16 3 5 1 LED 数码显示管
11、显示原理 16 3 5 3 8155 对 LED 的显示 17 3 5 4 键盘 显示系统 17 3 6 传感器电路设计 18 3 6 1 AD590 的应用电路 18 3 6 2 GMM221 矿用二氧化碳传感器参数 19 3 6 3 瓦斯传感器电路设计 20 3 7 报警电路 20 第第 4 4 章章 软件程序设计软件程序设计 2121 4 1 8155 流程图 21 兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计 VI 4 2 显示子程序 22 4 3 数据采集终端中的程序 23 4 4 键盘扫描子程序 24 结结 束束 语语 2727 致致 谢谢 2828 参考文献参考文献 2929 毕业
12、设计 论文 评语 兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计 1 第 1 章 绪论 1 1 煤矿安全生产的背景 煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形 成的固体可燃性矿物 一种固体可燃有机岩 主要由植物遗体经生物化学作用 埋藏后再经地质作用转变而成 俗称煤炭 煤炭被人们誉为黑色的金子 工业 的食粮 它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一 煤炭作为一种重要的能源 在煤炭开采中采取现代安全监测措施在煤炭开 采中势在必行 瓦斯 二氧化碳 温度等则成为矿井开采中安全最大的威胁 瓦斯爆炸有一定的浓度范围 我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范 围称为瓦斯爆炸界限 瓦斯爆
13、炸界限为 5 16 当瓦斯浓度低于 5 时 遇火不爆炸 但能在火焰外围形成燃烧层 当瓦斯浓度为 9 5 时 其爆炸威 力最大 氧和瓦斯完全反应 瓦斯浓度在 16 以上时 失去其爆炸性 但在空 气中遇火仍会燃烧 二氧化碳是无色 略带酸臭味的气体 相对密度为 1 52 不助燃也不能供 人呼吸 略带毒性 易溶于水 二氧化碳比空气重 常常积聚在煤矿井下的巷 道底板 水仓 溜煤眼 下山尽头 盲巷 采空区及通风不良处 当空气中的 二氧化碳浓度过高时 轻则使人呼吸加快 呼吸量增加 严重时也能造成人员 中毒或窒息 矿井中二氧化碳的主要来源有 煤和有机物的氧化 人员呼吸 井下爆破 井下火灾 瓦斯 煤尘爆炸等 有
14、时也能从煤岩中大量涌出 甚至 与煤或岩石一起突然喷出 给安全生产造成重大影响 二氧化碳窒息同缺氧窒 息一样 都是造成矿井人员伤亡的重要原因之一煤矿安全形势严峻 大的事故频 繁出现 给人民 社会带来巨大的损失 煤矿作为一个高危行业 由于生产环境的 特殊性 条件多变性和不可知性 发生事故的机率较高 安全工作历来成为全社会 关注的话题 矿难频发可以看作是高能耗 粗放式的经济发展模式的市场反应 1 2 我国煤炭安全生产的状况和趋势 长期以来 全国煤矿通过坚持 安全第一 预防为主 的方针 依靠科技 进步 推进安全综合治理 重视安全思想教育 强化安全技术培训和开展各种 形式的安全宣传活动等 促进了全国煤矿
15、安全生产状况的好转 如国有重点煤 矿百万吨死亡率曾连续多年以平均每年近 20 的速度递减 1994 年以后国有重 点煤矿百万吨死亡率降到 1 2 以下 但受诸多方面的因素制约与限制 全国煤 矿事故多 伤亡重 经济损失大的状况尚未得到根本好转 致使每年煤矿事故 死亡人数一直徘徊在六七千人左右 位于全国各行业之首 煤矿事故多 伤亡 大 不仅给职工家属带来了极大痛苦 也会给国家造成巨大的经济损失和严重 的政治影响 每发生一起特大事故 尤其是瓦斯爆炸事故 都在社会上引起广 泛影响 它直接涉及到社会安定与政治稳定 1 2 1 煤矿事故统计 据煤炭工业经济运行中心的统计数据 在 1990 2000 年的
16、11 年间 全国 煤矿共生产煤炭 126 83 亿 t 共死亡 66196 人 平均百万吨死亡率为 5 22 其中 国有重点煤矿生产煤炭 52 16 亿 t 事故死亡 6357 人 平均百万吨死 亡率为 1 22 国有地方煤矿产煤 22 77 亿 t 事故死亡 10329 人 平均百万 吨死亡率为 4 54 乡镇煤矿产煤 50 26 亿 t 事故死亡 47673 人 百万吨死 兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计 2 亡率为 9 49 详细情况见表 1 1 安全状况最好的一年是 1992 年 全年共死 亡 4942 人 当年全国煤矿共生产煤炭 10 61 亿 t 百万吨死亡率为 4 65 其 中 国有重点煤矿生产煤炭 4 81 亿 t 事故死亡 488 人 百万吨死亡率为 1 01 国有地方煤矿产煤 1 87 亿 t 事故死亡 843 人 百万吨死亡率为 4 50 乡镇煤矿产煤 3 93 亿 t 事故死亡 3611 人 百万吨死亡率为 9 20 死亡人数最多的年份是 1994 年 全年共死亡 7016 人 当年全国煤矿共生产煤 炭 12 55 亿 t 百万吨死亡率为 5 15 其
