【61页】毕业论文：基于51矿用瓦斯检测报警器---软件设计.doc文档精品范文

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。

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单片机控制的便携式瓦斯检测报警器体积小，功耗低，可由井下流动工作人员随身携带，使用方便，随时检测并显示瓦斯浓度，当瓦斯浓度超限时，自动发出报警，提醒人员离开。

矿用瓦斯检测系统的国内外研究情况国内研究情况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生产安全监控系统虽在国内已有生产和应用，但还没有种真正适合于中小型煤矿使用的产品，我国从八十年代初当瓦斯浓度超限时，自动发出报警，提醒人员离开。

矿用瓦斯检测系统的国内外研究情况国内研究情况煤矿部分内容简介人员的限制，而且旦出现故障，直接危害井下人员的安全。

在高浓度瓦斯矿井与综合机械化采煤工作面，更迫切需要种能连续，自动检测瓦斯的仪器。

单片机控制的便携式瓦斯检测报警器体积小，功耗低，可由井下流动工作人员随身携带，使用方便，随时检测并显示瓦斯浓度，当瓦斯浓度超限时，自动发出报警，提醒人员离开。

矿用瓦斯检测系统的国内外研究情况国内研究情况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，电桥供电通过个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字字母以及其他符号。

显示器中的发光二极管共有两种连接方法共阳极接法把发光二极管的阳极连在起构成公共阳极。

使用阳极接。

这样阴极端输入低电平的段发光二极管导通点亮，而输入的高电平则不点亮。

共阴极接法把发光二极管的阴极连在起构成公共阴极。

使用阳极接地。

这样阴极端输入低电平的段发光二极管导通点亮，而输入的低电平则不点亮。

本系统选用共阴极接法的显示器。

显示设计流程系统初始化主要包括选择工作区显示控制器设置各显示的起始地址及清除各屏显示内容等功能，流程如图所示图显示设计流程图本系统采用口作为段控制，口的低四位为位控制，程序代码如下初始化显示测试显示显示程序显示的数据当前显示的位下下二下三高四位为主模式低四位子模式显示浓度显示模式系统电压显示模式基准电压显示模式传感器的电源电压显示模式传感器的电压显示模式系统配置显示模式设置零位显示模式子模式密码显示模式子模式设置满度显示模式子模式密码显示模式子模式系统上电显示模式子模式二系统报警三断电进制传感器进制码正确二进制系统进制码正确三进制其他进制码正确主程序，自检查系统电压，基准电压，传感器的电源电压，传感器的电压开路还是短路，线接反否显示浓度如果有，显示，多个，切换显示如果有报警，显示浓度和报警，报警是亮灭显示模式按开关显示密码，再按转化键，密码正确进入菜单上下键主菜单选择按次转换键进入子菜单再按退出长时间不按键自动进入主模式显示的数据显示的数据显示的数据当前显示的位显示的数据显示的数据显示的数据显示的数据当前显示的位显示的数据显示的数据显示的数据显示的数据，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