由于该传感器的输出信号为模拟电压信号，要想将采集到的数据送至单片机系统进行数据处理则需要将模拟信号转换成数字信号，所以在这里我们还要选用芯片进行模数转换处理。这里的是种双积分的位转换器，其性能价格比很高，是种高精度低噪声低漂移转换器。瓦斯浓度显示部分采用四位的数码管显示，在这里我们采用动态扫描方法来显示各种参数。工作原理在这里我们用甲烷传感器来对煤矿瓦斯浓度进行检测，由于其检测所得数据模拟电压量而单片机只能对数字信号进行处理，所以在送入单片机中进行处理之前需先送入模数转换器中进行模数转换，然后才能将转换所得数据送入单片机中处理，这里的处理主要是指将输入进来的数据与我们设置的瓦斯爆炸预警值进行比较，在这里我们的预警值可通过键盘进行设置，显示其瓦斯浓度值，如若超过预警值则由单片机控制启动声光报警装置进行声光报警并且进行排风用于降低瓦斯浓度。显示键盘控制瓦斯探测器电源排风蜂鸣器发光二极管声光报警各器件的选择气体传感器气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是种将种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体干燥或制冷处理样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为半导体型气体传感器电化学型气体传感器固体电解质气体传感器接触燃烧式气体传感器光化学型气体传感器高分子气体传感器等。气体传感器的选择现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。所以要进行个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，而这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下些具体问题量程的大小被测位置对传感器体积的要求测量方式为接触式还是非接触式信号的引出方法，有线或是非接触测量传感器的来源，国产还是进口，还是自行研制，价格能否承受。在考虑上述问题之后就能大致确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标，其具体性能指标见下。气体传感器的主要特性灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，通常，在传感器的线性范围内，首先要考虑的是选择种敏感技术，它对目标气体的阀限制或最低爆炸限的百分比的检测有足够的灵敏度，也就是通常我们说的希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。在些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。精度精度是传感器的个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的如果是为了定量分析，必须获得精确的测包括内存空间的分配初始变量的设置设定堆栈指针等。正常初始化后开放定时器中断，外部中断和串行口中断，然后启动定时器定时。每隔段时间对瓦斯的浓度采集次，将采集到的模拟量浓度数据存到寄存器中，当系统在取数据进行显示的过程中要产生中断，调用中断处理子程序，在中断处理子程序中进行数据转换及显示浓度。主程序编好后编制各从属的程序和子程序，最后完成整个系统的软件设计。系统软件设计中要实现的功能有用户机的单片机系统要完成定时地对瓦斯浓度的进行检测，将瓦斯浓度值的进行转换，动态地显示采集到的瓦斯浓度值，声光报警。图主程序流程图开始初始化调键盘扫描程序调显示子程序子程序设计中断子程序为了较准确的监测瓦斯浓度，我们需要对瓦斯浓度进行数据采集，这里是指单片机的数据采集。其硬件电路包括及单片机，浓度经过传感器变换为模拟电压再经模数转换为数字信号送入单片机中，数据转换完毕之后是通过中断的方式送入单片机的。通过外部中断来完成，由于检测瓦斯浓度在时间上较严格，更不允许丢失数据，所以的中断优先级设定为高。其流程图如下所示图中断子程序流程图声光报警子程序当采集到的瓦斯浓度值大于我们预置的瓦斯浓度设定值时，就需要启动声光报警同时启动排风扇，用以降瓦斯的低空气中浓度。当声光报警开启后，当达到提醒人们离开的目的后，我们需要解除声光报警，解除报警有两种途径，种是手动解除，种是系统自动解除，若没有手动解除报警，则系统可通过调用的延时时间来自动解除报警。保护现场单片机从转换器中采集数据浓度超限用采集数据刷新显示启动报警排风中断返主图声光报警流程图键盘扫描子程序键盘的主要作用为设置瓦斯浓度预警值，其流程图如下所示采集浓度值设定浓度调用延时子程序启动声光报警手动解除报警启动排风扇延时到自动解除报警返回主程序图键盘扫描流程图开始判断有无按键闭合延时去抖判断有无按键闭合按键功能程序按键功能程序按键功能程序按键功能程序按键功能程序返回结束语至此已经完成了本次的毕业设计，虽然本次设计相当于只是完成了煤矿瓦斯监测监控系统下位机的设计，没有涉及到采集数据传送给上位机的那部分，但是对我个人来说也是次相当大的挑战，设计完之后感觉自己的思维方式更加完善，考虑问题的方法也在不知不觉中有了很大的提高。由于此次设计时间紧，实物没做成，但设计的理论依据是充分的并且硬件的电路原理图也已画出。在理论设计中考虑成本的节约问题，我们尽可能选用些廉价而又性能高的芯片。通过此次设计我对单片机的认识更加深了。主要认识到两点。第就是如果可以的话尽量占用内存少用寄存器，第二就是当有多个程序会发生中断的时候，要合理安排好中断优先级的问题。致谢适值我论文完成之际，真诚地感谢我的导师郑新华老师以及在毕设期间帮助辅导我们的冯巧玲老师。在我的毕设工作中无不倾注着两位老师辛勤的汗水和心血。她们严谨的治学态度渊博的知识无私的奉献精神使我深受感动和启迪。从尊敬的郑老师和冯老师身上，我学到了扎实宽广的专业知识。在此我要向两位老师致以最衷心的感谢。在多年的大学学习生活中，还得到了许多老师的关心和热情的帮助在日常学习和生活中，我的同学也给予了我很大帮助。在此，向所有关心和帮助过我的老师同学和朋友表示由衷的谢意,最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师,参考文献张毅坤编著单片微型计算机原理及其应用西安电子科技大学出版社韩磊编著单片及应用技术西安电子科技大学出版社何立民主编单片机应用系统抗干抗技术北京北京航空航天大学出版社，韩磊编著单片及应用技术西安电子科技大学出版社曹玲芝编著现代测试技术及虚拟仪器北京航空航天大学出版社宋文绪杨帆主编传感器与检测技术高等教育出版社沙占友主编集成智能化传感器原理及应用电子工业出版社徐洁主编检测技术与仪器清华大学出版社何希才主编新型集成电路及应用实例科学出版社杨振江蔡德芳编著新型集成电路实用指南与典型应用西安电子科技大学出版社曲学基王增福曲敬铠编著稳定电源实用电路选编电子工业出版社雷霖编著微机自动检测与系统设计电子工业出版社夏路易电子技术课程设计指导书太原电子技术课程设计编写组，年月郭廷荣光谱吸收式光纤甲烷气体传感器的研究优秀硕士论文数据库，年燕山大学张红成主编电路与电子技术电子工业出版社徐爱钧主编智能化测量控制仪表原理与设计北京航天航空出版社蒋玉华高性能遥控瓦斯传感器的研制煤矿安全，年第期熊廷伟煤矿瓦斯爆炸预警技术研究优秀硕士论文库年重庆大学附录程序清单主程序设定堆栈指针存放个位显示八段码存放十位显示八段码初始化时显全存放百位显示八段码存放千位显示八段码分别存放个十百千位的设定真实值,初始化时默认处于确定状态开中断允许外中断开中断外中断定为高优先级边沿触发,各按键功能子程序数据采集子程序保护现场缓存区首地址延时子程序,动态显示子程序将显示数据转换为码置串行口方式显示缓冲区首地址送指向字形码表首地址取显示数据查表字形码送串行口,等待准备发送绪论课题背景及意义我国是世界上煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的。但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之。近年来，瓦斯爆炸煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名矿工的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素，可以毫不夸张地说瓦斯爆炸已经成为矿难的第大祸首。据统计表明，我国煤矿发生的重特大事故中，与瓦斯有关的事故占以上。但是目前我国现实状况是，所有煤矿均为瓦斯矿井。据相关资料调查，在个国有重点煤炭生产企业的处矿井中，高瓦斯矿井占，煤与瓦斯突出矿井占，低瓦斯矿井占。国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占左右。在许多发达国家中为了减少事故的发生，般不会开采高瓦斯灾害隐患严