便携式瓦斯检测仪表设计学士学位论文.doc

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1、华北科技学院毕业设计（论文）目录设计总说明IDesignspecificationIV1绪论11.1本课题的研究背景及意义11.2国内外发展概况和研究方向21.3课题主要研究内容与要求42系统总体设计方案52.1系统设计模块52.2系统功能描述63硬件设计73.1硬件系统设计73.2信号采集电路73.2.1瓦斯传感器的种类73.2.2催化燃烧法83.2.3载体催化燃烧式传感元件结构93.2.4什么是黑白元件103.2.5载体催化元件工作检测电路103.3本章小结123.4传感器的选择123.4.1MJ

2、C4/3.0L型传感器技术指标143.4.2MJC4/3.0L的基本测试电路153.4.3MJC4/3.0L型传感器的特点163.5A/D转换电路173.5.1A/D转换器的种类173.5.2A/D转换器的主要技术参数223.5.3ADC0809的内部逻辑结构223.5.4ADC0809引脚结构233.5.5ADC0809应用说明263.6显示电路26华北科技学院毕业设计（论文）3.7声光报警电路273.8单片机最小系统283.9电源5V稳压电路设计314软件设计324.1概述324.2系统流程图32

3、4.2.1各子函数的设计344.2.2编程语言的选择355protues仿真37参考书目42致谢43附录44华北科技学院毕业设计（论文）设计总说明本次设计的目的是设计一个便携式的瓦斯监测仪器，用于煤矿工作中测量瓦斯浓度和进行声光报警。浓度测量范围为0-4%，并可以通过LED或者LCD直观的显示出来。报警浓度为1%，当检测仪器显示的浓度为1%或1%以上的话报警灯和蜂鸣器就会启动。设计用到的工具有；计算机，protues软件，keil软件，以及参考文献若干。Keil软件是进行编程和输出仿真可用的程序文件，

4、protus则是用于画电路图和进行仿真验证设备功能是否能够达到。在设计的过程中，本着与实践相结合的原则对设计进行优化处理，比如运算放大器的实际放大并不是全程线性放大，浓度也不一定是稳定值等等方面。结合实际对数据出来进行了优化。而设计的背景及意义则是结合实际情况，方便煤矿安全生产和运行，降低和摆脱瓦斯事故的威胁：煤炭一直是国名经济的命脉，是社会发展不可或缺的基础资源。中国的电力、冶金、建材、化工等行业都离不开煤炭。保障煤炭供应是我国宏观调控的重要政策之一，因此提高煤矿产量对我国经济发展至关重要。一直以来

5、我国煤矿以“安全第一，预防为主”为主要方针。而瓦斯威胁着安全生产。而就我国的地质现状，瓦斯矿井分布较多，而且不论大小煤矿瓦斯矿井的数目不容小视，伴随着开采深度的增加，瓦斯的涌出量呈现出增长状态。在每年的煤矿事故中，瓦斯事故依然占有很大比重。为了做到防范于未然，实时监测瓦斯浓度并及时做出应对措施显得极其重要。在实际生产中：矿井总回风巷或一翼回风巷的瓦斯浓度最高不超过0.75%，否则必须查清楚原因，然后进行解决，并报告工程师。采区、采媒工作面回风巷中瓦斯浓度不得超过1%时，若浓度超过1%时务必终止工作，工

6、作员工必须离开，然后矿总负责人采取制定解决方案，尽快处理。IX华北科技学院毕业设计（论文）机械化、水采和煤层厚度小于0．8米的保护层的采煤工作面的风流，在经过优化处理后，若工作面回风巷中的瓦斯浓度仍处于1%上，其瓦斯的浓度最高为1．5％（需经过最高负责人的允许），在这种情况下，甲烷气体的浓度不得超过此浓度。采掘工作面的风流瓦斯浓度如果到1%，电钻得停止工作；要放炮时，如果处于放炮地点附近20米内风流中的瓦斯浓度达到1%时，则放弃放炮。采掘工作面和电动机及其开关地点附近20米以内的风流瓦斯浓度达到1．5

7、％时，工作面必须切断工作电源，处理问题，直到处理完毕；且电动机必须处于关闭状态，撤出所有闲杂人等进行解决问题，解决完毕再开放工作。采掘工作面半立方米的空间容聚的瓦斯浓度高于2%时，不得有人，不能有用电设备，而且尽快处理问题。装有断电仪的采煤机械化采掘工作面内，机器周围环境的浓度达到1%是发出警报，超过1.5%时必须断电停止工作。本设计以单片机为核心，结合煤矿工作面回风巷等工作环境的实际情况，能够实现对煤矿不同工作区域的瓦斯监测报警，提醒工作人员时刻处于安全瓦斯浓度环境内工作。而且能直观透过LED数码显

8、示管显示瓦斯的浓度，结构简单合理，便于携带。该检测仪仪AT89C51单片机为中央处理器，能够通过三位LED数码管显示浓度值，并在1%浓度时发出报警并改变指示灯的状态（绿灯为安全浓度，红灯为超出安全浓度状态）。本设计包括信号采集、信号放大、数模转换、LED显示、声光报警和按键调节六个模块。信号采集模块的核心是甲烷传感器MJC4/3.0，该传感器输出电压呈现线性，有较快响应速度，选择性、重复性较好，除此外元件运行稳定可靠，还能抗硫化氢中毒。催化燃烧法运用的是