无线智能环境智能小车

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1、目录第一章绪论11.1课题的背景意义11.2智能环境检测小车的研究前景21.3现场环境气体的成分与气体的爆炸极限21.4国家关于煤矿安全浓度的规定31.5无线智能环境监测小车的整体结构及工作原理介绍31.5.1现场环境检查硬件部分：31.5.2远程手持单片机控制硬件部分：4第二章系统总体方案设计52.1系统总体设计方案52.1.1系统技术指标52.2系统防爆防潮要求62.3行走机构驱动方案62.4电机驱动方案72.5显示方案选择82.6无线传输模块82.7甲烷检测方案92.8温湿度检测模块方案102.9系统

2、控制芯片选择102.10A/D转换芯片选择112.11避障模块选择11第三章无线智能环境检测小车车体硬件设计123.1单片机最小系统硬件设计123.1AT98C51概述123.1.2单片机最小应用系统123.2电机驱动电路硬件设计133.2.1两相四线步进电机概述133.2.2恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N工作原理143.3DHT11温湿度传感器接口模块153.3.1温湿度传感器DHT11性能153.3.2温湿度传感器DHT11与单片机接口电路153.3.3DHT11温湿度传感器通信方式163.4现场气

3、体数据采集模块173.4.1MQ-214简介173.4.2MQ-214工作条件参数173.4.3MQ-214典型测量电路183.4.4模数转换芯片A/D574A与单片机接口电路193.5无线传输射频模块NRF2401接口电路设计213.5.1NRF2401通信方式223.6现场检查系统车体电源设计233.7避障模块硬件设计24第四章远程遥控手持控制系统硬件设计264.1数码管显示模块电路设计264.1.1数码管工作原理264.2键盘电路原理274.3远程遥控手持无线传输模块设计274.4远程遥控手持控制系统

4、电源设计27第五章无线智能环境小车手持控制系统软件设计295.1手持控制系统主程序设计295.2手持控制系统数据显示软件设计295.2.1数码管显示原理295.2.2数码管编码表305.3数码管显示软件设计30第六章无线智能遥控小车现场控制系统软件设计346.1现场控制系统主程序设计346.2无线传输模块NRF2401软件设计346.2.1无线发射模块流程图366.3步进电机控制驱动软件设计416.4现场气体检测模块流程图426.5程序调试43附录46参考文献68外文资料69致谢72第一章绪论1.1课题的背

5、景意义近年来，全国煤气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高居民的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄露所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。这些气体在使用过程中一旦发生泄漏，且与空气混合后将会引发火灾。由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力作用下，可燃性气

6、体会沿地表面迅速扩散，扩大危害区域。一旦发生可燃气体泄漏事故，及时可靠地检测空气中可燃气体的含量，及时采取有效措施进行补救，采取正确的处置方法，减少泄漏引发的事故，是避免造成重大财产和人员伤亡的必要条件。家庭使用液化气、燃气等可燃气体作燃料的越来越多，但是这些气体有害、易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来灾难性危害。同时中国煤炭产量高居世界第一，国家一直把煤矿的安全生产作为重中之重，给予高度的关注。在我国的煤矿生产事故中，瓦斯爆炸，透水事故造成的伤亡和损失成为实现安全生产的

7、最大障碍，及时准确地检测瓦斯浓度，矿井的温度湿度和报告危险在安全生产中具有重要意义。一方面在我国，煤炭行业中的瓦斯爆炸事故以及矿井透水事故始终是煤矿安全生产的大敌，目前己成为制约煤矿安全生产的主要因素。因此，实时检测现场环境瓦斯气体的浓度变化、温湿度的变化对矿井安全运行，人身安全及环境保护有着十分重要的作用。而目前国内矿井中用于环境检测的设备比较落后，这些设备探测范围小，反应时间长，数据传输采用有线方式，且具有成本高、功耗高和设备庞大等特点，不适应大多数煤矿的需求，因此需要研制一种集成化、智能化、小型化、无

8、线化的新型环境检测显示报警设备，以增强矿井的安全监测能力。为了确保矿井的生产安全，防止瓦斯爆炸，国内外煤矿研究所在此领域进行了很长时间的研究，开发出很多种类型的环境检测仪，但目前已有的现场环境检测设备都普遍存在着体积较大、安装复杂、操作不便、智能化程度低等缺点。因此开发研制便于携带、多功能、精度高的环境检测小车对促进煤炭行业的安全生产具有重要的现实意义。另一方面68随着天然气的大量使用,每一座居民大楼都被天然气所