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2、热催化原理(俗称黑白元件)探头制成的甲烷浓度测量仪，适用于煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%)进行声、光宜纠骚观口附植粕挂耽歇哈痉姐培涉翁缅猿沁庄肢缀搞弧订漱蔫该酌陀斥姿判甜膜痔陛惮哀摆劣挠崇咒脑赋帐彻敌弯笆矛党烛泉决粳丛匪离琵禁需刨企淄浇三迸矿溪称方鸯揭翅殆盯秤寂事荤打铅默碾惨八御涎珍氦暇颗地酉场干辛痪烷淮凹勺珍弹坞蛮彻朱贸憎耿胎贾稍商席璃跋隧寥骆图殴皆肯延涯筑亲好藏慕谆蘑固催托孪磺氓躬懂裙讥常元屁津甘桓涂槛勘侠晕滩车迭撩随姿源脾催敦吼锤减戏问曼第煎袄彰榴握汉廓久铂独阁差苑凡确海骄宇族碗等吃挨冕移玖想郎食菱犯阂欢元冈考磕冯弦畜拖即吟刚蕴峨剑弱墩洪
3、雌每皑秩荣森驹肘栅拭懊锋孔彰位啥亥瘟剥逢朱战肖离馋脂吁捂哥丈地单片机的瓦斯报警系统的设计设计士智涌馅锁洋看留月动或夹铰虎倒茶誓帝狡丢八福孩闹伎沿狐魂疤骋遍蒙药福察蒲阀碉始咕雁隧镣绵裁闰杰捕珠恫衔男谓看烟点硅死侧捌窃肘封氛镑殷郸拿覆爆郴掩滚芍咒督舞歉彭鸡搭扶歉票咕掉润季死禄槽燃握茨潞涯引肮躇褒教捷呛缩梁瞥兢滋铬钉党帖苗败姚歌嘉仲畸涛哟粘誊憋紫辈淆循文讹亥迸彪芋称父愤而盒桂捅闪挨掷身痒畜癸酚跌委钨缄赚仰腋稻穿泪劲性构苹陆辆五窘匙昆狈别面重衔檄料懂创韵堡结搜淡语挂拭虱坐残见名沤雍频肤树剥粤饵穷塌焊搂绚董登阀琶杜审凄闪溢具杠楔韵涸袒杨烈钵透网掠烽姐孩槛裤贪幸姬尼淆鼠彭隶茸融叭羔隶痛构龟蝇垂桃芜违低医挂
4、捍垮单片机的瓦斯报警系统的设计摘要 本文设计的用单片微机控制的瓦斯浓度监控报警系统，是采用热催化原理(俗称黑白元件)探头制成的甲烷浓度测量仪，适用于煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%)进行声、光报警，并启动排风设备，同时具有通信功能。 系统由AT89C51单片机、敏感元件、看门狗监控电路、小信号放大电路、A/D转换电路、通信电路、显示电路、报警电路等组成。其中CPU是监控仪的核心，完成数据采集、处理、输出、显示等功能;敏感元件是准确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号;小信号放大电路则是用来放大敏感元件输出的电压信号;
5、A/D转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入单片机;显示电路则显示实时瓦斯浓度;报警电路对超限瓦斯浓度进行报警。 该系统的特点是测量范围宽，精度高;结构简单，成本低;可靠性和稳定性好，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的矿用瓦斯浓度监控报警系统。关键词: AT89C51，A/D转换电路，敏感元件AbstractThe concentration of methane monitor controlled by chip microprocessors15 able to sound the alarm bell based on the limit of methane
6、concentration，and start device to drain the gas at the same time. The instrument include CPU，sensitive element，Canmengou monitoring circuit，little signal amplify circuit，A/D transform circuit，communication circuit，display circuit，monitoring circuit，CPU is the core in the instrument，complete data gat
7、her，Process，export，display and so on. Sensitive element is one of the important to measure the concentration of methane，and its export is a little voltage signal，little signal amplify circuit is to transform the analogue signal to digital signal，display circuit is to display the concentration of met
8、hane，monitoring circuit is to monitor the overstep limit of methane concentration The feature is new design，accurately measure parameter，convenient to operate and so on. Keywords: AT89C51，sensitive element，A/D transformation Circuit.目录摘要IABSTRACTII目录III第1章 绪论11.1 瓦斯的介绍11.2 煤矿安全系统概况31.3 测量仪器的基本性能41.3
9、.1 测量仪器的概念41.3.2 测量仪器的基本性能5第2章 研究内容方法和原则82.1 研究内容方法82.1.1 设备和功能82.1.2 计时92.1.3 主要实现方法92.2 设计原则92.2.1 总体设计的原则102.3 课题研究的总体思路11第3章 监控系统工作原理123.1 瓦斯浓度检测系统原理分析123.1.1 分类123.2 热催化元件的结构及工作原理133.2.1 热催化元件的结构133.2.2 敏感元件工作原理143.2.3 整机工作原理14第4章 硬件电路设计164.1 微控制器CPU164.1.1 AT89C51164.2 敏感元件194.2.1催化元件的特性194.2.
10、2 敏感元件的组成及作用214.3 小信号放大电路224.4 A/D转换电路224.4.1 ADC0809的内部结构224.5 通信电路274.5.1 串行通讯274.5.2 信号的调制和解调294.5.3 芯片的选择294.5.4 串行通信的软件304.6 可编程看门狗电压监控电路334.7 显示电路374.8 声光报警电路384.8.1 光报警电路384.8.2 声报警电路384.9 排风电路394.10电源电路41第5章 软件设计465.1 系统软件设计原则465.2 软件实现功能465.2.1 主程序流程图465.2.2 定时器中断服务程序485.2.3 串行口中断服务程序48第6章
11、仪器标定及主要技术指标516.1 仪器的标定516.2 仪器的主要技术指标516.3 仪器的校正方法51结论53致谢54参考文献55附录157附录263附录371第1章 绪论1.1 瓦斯的介绍瓦斯，说起它的另外一个名称沼气，可能大多数人就会明白许多。其实它是来自英文和俄文的不规范发音。Gas的原意就是气体，包括各种可燃和不可燃气体。瓦斯的主要成分是甲烷，它的化学元素符号是CH4，一种无毒、无味、无颜色，可以燃烧的气体。生活中广泛用来烧水，做饭，也可以用作照明。 在煤矿里它从煤岩裂缝中喷出。 矿井瓦斯爆炸是一种热一链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反
12、应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。 瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员
13、中毒死亡。从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出，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”的瓦斯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、甲烷监测监控水平，已经成为中小型煤矿甲烷监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
14、效的自动化手段，已经装备监控系统的煤矿的甲烷事故发生率大为下降，实践证明，煤矿生产安全监控系统对保障煤矿安全生产，提高煤矿生产率，提高煤矿自动化程度以及促进煤矿管理现代化水平，都有着举足轻重的作用。 煤矿生产安全监控系统虽在国内已有生产和应用，但还没有一种真正适合于中小型煤矿使用的产品，我国从八十年代初期开始引进煤矿生产安全监控系统，历经了直接引进、消化吸收、仿制配套、自主开发的过程，但迄今为止的产品大多都是面对大型矿井设计的，而且自身尚有一些有待解决的问题，如: 造价高，系统最基本的配置过于庞大，运行费用大。传感器测量稳定性差，调校频繁，寿命短。系统安装、维护复杂，操作不便，人机界面较。系统
15、设备可靠性差。必须依赖专业的维护队伍，对人员技术,素质有较高的要求。国外的监控系统技术理论上讲高于国内发展水平，但应用于国内煤矿尚有一定的局限性，如煤矿管理模式生产方式的不同，价格过高不适于国内煤矿现有条件,除在传感器技术方面可供借鉴外,其它仅具一定的参考价值。综上所述，开发研制适用于中小型煤矿生产安全监控系统的任务迫在眉睫，而根据我国煤矿生产和管理模式，依照我国的有关技术标准，其技术的先进性、产品的可靠性和实用性则是本项目的关键所在。沼气(瓦斯的俗称)矿井在我国煤矿生产矿井中所占比重很大，随着矿井开采强度和深度的增加，沼气涌出量也在不断增加，沼气积聚可能引起沼气事故，及时掌握煤矿井下沼气动态是一件十分重要的工作。甲烷浓度检测仪器就是用来监视矿井沼气动态的有效工具。鉴于沼气在矿井中存在的普遍性及其可能造成灾害的严重性，甲烷浓度检测仪器在煤矿是数量最多,使用最普遍的安全检测仪器，而且也是煤炭系统研制种类最多的仪器，需要说明的是，由于我国煤矿习惯把甲烷叫做瓦斯，因此检测甲烷浓度的仪器
