产品大多都是面对大型矿井设计的，而且自身尚有些有待解决的问题，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，人机界面较差国外研究情况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，其它仅具定的参考价值。综上所述，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。沼气甲烷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。本课题的设计目的设计的主要目的具体地说，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算机的数据进行显示，然后根据设定的瓦斯浓度报警值进行浓度检测，以便实现对瓦斯浓度的监视，如果超过报警值，则声光报警，若没有超过报警值，则继续进行检测。矿用瓦斯监测报警器系统至少应具备以下设备和功能传感器检测要素的采集，转换转换后电信号的处理，加工传输系统信号的远距离传送信号的调制和解调计算机系统信号的采集数据的处理本课题的研究意义我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之。虽然通过煤炭生产加工和利用等各个环节，提供了相当多的就业机会，但每个环节却同时带来了环境污染安全等系列的问题。其中之便是有害气体影响，包括等。后两种气体含量少，且易溶于水，经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。但是气体含量多，且几乎不溶于水，属于易燃易爆气体，发生爆炸事极易造身伤害。因此，认识并研制检测这种气体的新型系统，显得非常重要。瓦斯是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体，是煤矿井下危害最大的气体。瓦斯是种无色无味的气体，对人体的危害是超限时能引起人窒息死亡。且有易燃易爆等特点，因此煤矿对瓦斯的治理应非常重视。瓦斯的灾害主要表现为四个方面。第瓦斯浓度过高，对工人身体健康的影响表现为缺氧，呼吸困难，窒息等。第二瓦斯煤尘爆炸，瓦斯爆炸所产生的巨大冲击波和高温火焰，往往导致群死群伤，而且扬起的煤尘又会参与爆炸，摧毁巷道，毁坏设备，甚至毁灭整个矿井，给国家和人民生命财产造成巨大损失。第三煤中瓦斯突出直接影响着工人的人身安全。第四大量的瓦斯从通风井排入大气，污染大气环境。我国煤矿的瓦斯灾害是比较严重的，瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的大敌，目前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。因此，研制先进适用的煤矿气体检测系统对煤矿工业安全生产，减少事故发生和生命财产损失有重要意义，市场应用前景十分广阔。瓦斯检测报警器的方案设计系统总框图及方案瓦斯检测报警器采用催化燃烧型传感器来检测空气中气体的浓度。载体催化燃烧式传感器般被制成个便于测量的探头，探头可以单独设置，也可以作为个单元装配在仪器内使用。探头内部的主要元件是黑元件催化元件和白元件补偿元件，两个元件分别配置在电桥电路中，作为组桥臂，另组桥臂是两个固定电阻，作为电桥的比率臂。与黑白元件相对应，为使电桥在无甲烷状态下处于平衡状态，桥路内装有调零电位器。此外，传感器电源应是经过稳压的稳压源。黑元件是载体催化燃烧式元件，当甲烷气体在元件表面与氧气产生无焰燃烧时，电桥失去平衡，输出个电压信号。白元件是补偿元件，基本结构和技术参数与黑元件相同，但表面不涂镀催化剂，所以，它不参加低温燃烧。但由于它处于与黑元件相同的工作环境中，所以，对非甲烷浓度变化引起的催化元件阻值变化起补偿作用，以提高仪器零点稳定性和抗干扰能力。使用时般将黑白元件串联，作为电桥的臂，用普通电阻构成电桥的另臂，电桥的两端加上稳定的工作电压。当含有甲烷的空气在高温和催化剂的作用下，发生无焰燃烧，而在白元件上则不致使甲烷燃烧，从而使黑元件的温度比白元件的温度高，黑元件中的铂丝既是加热元件，又是感应温度的热敏元件，根据铂丝的正温度系数的特性，温度升高时电阻增大，黑元件上的电压降即增大，电桥失去平衡，输出个电压信号，该电压值的大小反映了甲烷浓度的高低，检测此电压便可测量出甲烷浓度。仪器由电源电路甲烷气体敏感元件及电桥电路放大电路转换电路显示电路及报警断电电路组成。仪器将关联设备送来的电源稳压为电压，供给整机电路使用。甲烷气体敏感元件是采用热催化原理探头，电桥供电电压为。黑白元件的工作原理是黑白元件由测量元件和补偿元件构成，测量元件的表面有黑色的催化剂。工作时黑白元件有工作电流通过而发热，空气中的甲烷在高温的测量元件的催化剂作用下，发生无焰燃烧。甲烷浓度越高，测量元件的温度越高，而补偿元件的温度不变。测量电桥输出与甲烷浓度成比例的信号电压。电桥信号电压经过放大和转换后，变成数字信号，经单片机处理后，由显示电路显示甲烷浓度值，并经信号输出电路输出相应的频率信号。报警断电电路由蜂鸣器发光二极管和驱动电路构成。当甲烷浓度超过设定的报警点时，仪器会发出声光报警信号。当甲烷浓度超过设定的断电点时，仪器会有断电指令输出甲烷浓度超当前显示的位位位位位总线接口电路总线是种用于器件之间连接的二线制总线。它通过串行数据线及串行时钟线两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件不管是单片机存储器驱动器还是键盘接口。总线的基本结构采用总线标准的单片机或器件，其内部不仅有工接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。不仅能通过指令将个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行监测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。总线接口电路结构如图所示图总线接口电路结构双向传输的接口特性传统的单片机串行接口的发送和接收般都各用条线，如系列的和，而总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送或接收方式。当个器件向总线上发送信息时，它就是发送器也叫主器件，而当其从总线上接收信息时，又成为接收器也叫从器件。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。总线的控制完全由挂接在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。总线上主和从即发送和接收的关系不是成不变的，而是取决于此时数据传送的方向。和均为双向线，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高电平。连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线与功能。总线的数据传送速率在标准工作方式下为，在快速方式下，最高传送速率可达。总线上的时钟信号在总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在时钟线上的所有器件的逻辑与完成的。线上由高电平到低电平的跳变将影响到这些器件，旦个器件的时钟信号下跳为低电平，将使线直保持低电平，使线上的所有器件开始低电平期。此时，低电平周期短的器件的时钟由低至高的跳变并不能影响线的状态，于是这些器件将进入高电平等待的状态。当所有器件的时钟信号都上跳为高电平时，低电平期结束，线被释放返回高电平，即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后，第个结束高电平期的器件又将线拉成低电平。这样就在线上产生个同步时钟。可见，时钟低电平时间由时钟低电平期最长的器件确定，而时钟高电平时间由时钟高电平期最短的器件确定。数据的传送在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在总线技术规范中，开始和结束信号也称启动和停止信号的定义如图所示。当时钟线为高电平时，数据线由高电平跳变为低电平定义为开始信号当线为高电平时，线发生低电平到高电平的跳变为结束信号。开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态在结束信号以后的段时间内，总线被认为是空闲的。图总线开始和结束信号定义图总线的数据传送格式是在总线开始信号后，送出的第个字节数据是用来选择从器件地址的，其中前位为地址码，第位为方向位。方向位为表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件方向位为表示主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第位确定。在总线上每次传送的数据字节数不限，但每个字节必须为位，而且每个传送的字节后面必须跟个认可位第位，也叫应答位。每次都是先传最高位，通常从器件在接收到每个字节后都会作出响应，即释放线返回高电平，准备接收下个数据字节，主器件可继续传送。如果从器件正在处理个实时事件而不能接收数据时例如正在处理个内部中断，在这个中断处理完之前就不能接收总线上的数据字节，可以使时钟线保持低电平，从器件必须使保持高电平，此时主器件产生个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处于等待状态。当从器件处理完毕时将释放线，主器件继续传送。当主器件发送完个字节的数据后，接着发出对应于线上的个时钟认可位，在此时钟内主器件释放线，个字节传送结束，而从器件的响应信号将线拉成低电平，使在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。从器件的响应信号结束后，线返回高电平，进入下个传送周期。报警部分的设计报警电路蜂鸣器连放大器然后接到的端口发光二极管连放大器然后接到的端口，实现声光报警的功能。当浓度超过设定值时，报警电路通过声光报警。报警初始化初始化程序如下报警，断电报警断电调试器的使用及程序调试伟福开发软件的概述伴随着单片机技术的快速发展,仿真器的应用也越来越广泛,特别是在高校的单片机控制实验室中,仿真器的使用更是十分普遍。这方面给单片机的研究和发展提供了很多便利,另方面,对于初学者来说,也在仿真器的使用上出现了些操作误区,本章节以伟福仿真器为例,帮助解决实际应用中所容易碰到的些问题。软件模拟器的使用伟福汇编器的选择因为系统默认汇编器为英特尔汇编器,所以在仿真器的编译过程中,往往会出现未安装编译器的提示,只需在仿真器菜单