毕业设计（论文）-基于单片机的便携式煤矿瓦斯报警器设计

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1、便携式煤矿瓦斯报警器设计【摘要】对煤矿巷道瓦斯浓度的实时监测是确保煤矿巷道安全生产的要素之一。因此设计了一种适用于煤矿巷道中的瓦斯浓度监测仪。它能够实时检测瓦斯浓度，用LED显示浓度值，并在超过一定浓度的时候自动报警，可以随身携带或者安置于煤矿巷道之中。系统采取了由整体到局部的设计思路进行设计。整体由信号釆集、信号接收处理和信息显示与声光报警等部分构成，主要器件有：MQ-2瓦斯传感器、单片机、运算放大器、A/D转换器、LED和蜂鸣器等。器件的选择原则是在保证精确度的前提下选择功耗较低的器件，以此保证该

2、监测仪在矿井下可以长时间工作。设计简单论述了报警器的控制方案及工作原理，给出了主程序及主要子程序的框图。此次设计的瓦斯监测报警器具有操作简便，运行稳定，检测比较准确的特点。【关键词】瓦斯浓度监测单片机煤矿巷道II目录1引言11.1选题背景及意义11.2国内外现状及发展趋势11.3研究内容22系统总体设计方案22.1系统组成框图22.2微控制器的选型32.3瓦斯传感器的选型32.4A/D转换器的选型43系统硬件电路设计43.1STC89C52单片机最小系统53.2MQ-2传感器电路63.2.1MQ-2的

3、结构63.2.2MQ-2工作原理63.2.3MQ-2的基本参数63.3A/D转换电路73.4声音报警电路83.5显示电路93.6灯光报警104系统软件设计104.1主程序设计104.2T0中断子程序114.3线性化处理子程序设计114.4十六进制转化十进制子程序设计124.5显示子程序设计134.6数据处理模块135电路仿真14结论15参考文献15附录1硬件系统原理图17附录2软件系统程序代码18191引言瓦斯矿井在我国煤矿生产矿井中所占比重极大，随着矿井开采强度和深度的增加，瓦斯涌出量也在不断增加，

4、瓦斯的积聚极其容易引起事故，所以及时掌握煤矿井下瓦斯动态情况是一件十分重要的工作。瓦斯浓度检测仪器在煤矿是数量最多，使用最普遍，而且也是煤炭系统研制种类最多的仪器。瓦斯浓度检测仪器就是用来监视矿并瓦斯浓度动态变化的有效工具。因此鉴于瓦斯在矿井中存在的普遍性及其可能造成灾害的严重性，选择瓦斯浓度检测仪器作为毕业设计课题。1.1选题背景及意义煤矿生产是地下作业，自然条件和生产条件都复杂，在釆掘过程中出现的瓦斯涌出、煤尘飞扬、自然发火等都有可能造成严重事故。为了防止事故发生，保障矿工的健康和安全，促进生产发

5、展，提高煤炭企业的经济效益，需要对井下的生产环境进行检测，对可能造成灾害事故的各种有害气体及矿尘进行及时而准确的监测和严格控制，这就需要有瓦斯浓度监测仪这样的仪器。从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出，在本世纪中叶以前，煤炭仍是支持我国国民经济发展的主要能源，煤炭生产，作为我国能源工业的支柱，其地位将是长期的，稳定的，但是煤炭工业的安全生产状况却不容乐观，中小型煤矿的情况尤为严重，已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产，给国家财产和人民生命造成了很大的损失，作为“万恶之首”的瓦斯爆炸事故更

6、是重大亊故发生率之首。瓦斯爆炸事故的结果触目惊心，因此提高瓦斯监测监控水平，已经成为中小型煤矿确保安全生产最迫切的任务之一。1.2国内外现状及发展趋势瓦斯气体报警器在国外己经发展成为一种相当成熟的产品。日本是最早发明瓦斯气体报警器的国家，己有50多年的历史。无论在气体探测器的研制上，还是在报警器的性能上，均处于国际领先水平。日本政府和生产企业大力推广报警器的使用，使瓦斯气体爆炸等事故的事故率远远低于欧美等发达国家。其中FIGARO、理研都是专门研制、生产可燃性气体报警控制器的厂家，他们生产的产品以采用

7、最先进的气敏传感器、响应速度快、性能可靠、寿命长而著称。我国在70年代初期开始研制瓦斯气体报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的煤矿系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上，又进行研究与开发，形成自己的特色。近年来，在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步。191.3研究内容瓦斯报警器是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员

8、进行相应的处理，避免不安全事故的发生，对采矿业的安全起着非常重要的作用。拟设计的瓦斯气体报警器是一种低成本，并能监测矿井内瓦斯气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境做出判断，发出报警信息等。主要完成以下任务：1）对单片机报警器系统进行整体的规划和结构的设计。2）以STC89C52单片机为中央处理器，设计的硬件电路主要分为A/D转换电路、STC89C52单片机接口电路、声音报警控制电路、显示电路四个部分。3）系统的软件编制。在程序的编写过程中，分别对主程