基于单片机的智能瓦斯传感器设计

论文题目：基于单片机的智能瓦斯传感器设计（硬件）

专业：自动化

本科生： ** （签名）＿＿＿＿

指导教师：** （签名）＿＿＿＿

摘要

瓦斯传感器在矿井瓦斯浓度检测中起着关键作用。基于凌阳单片机的智能瓦斯传感器是以凌阳单片机为核心设计瓦斯浓度检测监控设备，在了解瓦斯传感器国内外研究现状及设计此课题的目的及意义的基础上，通过研究瓦斯传感器及凌阳单片机的原理及性能，设计出了基于凌阳单片机的瓦斯传感器，基本实现了设计要求的功能。系统由凌阳SPCE061A单片机，瓦斯气体检测电路，液晶显示电路，声光报警电路组成。以凌阳SPCE061A单片机为核心构成一个具备数据采集、对象控制、结果显示等功能的完整系统。

该系统完成了以往的瓦斯监测仪所不能实现的语音编辑报警功能。而且SPCE061A 内部具有8 路A/ D 转换和大容量的ROM和RAM ,不需外部扩展电路,硬件电路结构简单,维护方便。在实际验证中系统运行稳定，工作效率高，基本达到预期的设计要求。

关键字：凌阳单片机，瓦斯浓度，传感器

Subject: Design of gas Sensor Based on MCU (Hardware)

Specialty: Automation

Name: **(Signature）＿＿＿＿Instructor: ** (Signature）＿＿＿＿

ABSTRACT

The gas transd ucer p lays a key ro le in the density measuring o f mine gas. This subject is based o n Sunp lus MCU which is the issue at the core microco ntro ller design o f co ncentratio n o f the gas detectio n and mo nito ring equip ment. O n understand ing the research and design o f the status q uo o n this sub ject and the p urpo se and significance o f t he fo undatio n,we design this gas sensor thro ugh research and S unp lus MC U p rincip les and p erfo rmance. Based o n the design o f the microco ntro ller S unp lus gas senso r, the design can achieve the req uired functio nality. The system co nsists o f S unp lus SPCE061A, gas detectio n circuit, a LCD d isp lay circuit, so und, light, alarm circuits. B ase o n S unp lus SPCE061A,it co nstitutes a core with data acq uisitio n, co ntro l o bject and the results showed that functio ns o f a co mp lete system.

The system co mp letes the functio n o f vo ice alarm that the past gas mo nitoring device can not be achieved. Moreo ver, there are eight-channel A / D conversio n and large-capacity ROM and RAM in the internal o f SPC E061A, witho ut external expansio n circuit, simp le hardware circuit structure a nd easy maintenance. I n a ctual use, this system op erates stab ility,and with high efficiency. It can achieve the exp ected design req uirements.

KEY WORDS：Sunp lus MC U, gas co ncentratio n, senso rs

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题提出的必要性和国内外现状 (1)

1.2 煤矿监测系统概述 (2)

1.3 矿井瓦斯的产生及危害 (3)

1.4 基于凌阳单片机的瓦斯传感器的工作原理 (4)

1.5 本文研究的目的和意义 (5)

2 瓦斯传感器概述 (6)

2.1 热导式瓦斯传感器 (6)

2.2 热效式瓦斯传感器 (6)

2.3 催化燃烧式瓦斯传感器工作原理 (6)

2.3.1 催化燃烧式瓦斯传感器的特点 (7)

2.3.2催化燃烧式瓦斯传感器的结构原理 (7)

2.3.3催化燃烧式传感器指示刻度 (8)

2.3.4催化燃烧式瓦斯传感器的中毒和寿命 (9)

3 SPCE061A的系统概述 (10)

3.1 单片机的选择 (10)

3.2 SPCE061A的简介 (11)

3.2.1 SPCE061A的主要性能如下 (11)

3.2.2 SPCE061A的内部结构框图 (12)

3.2.3 SPCE061A最小系统简介 (15)

3.2.4 SPCE061A的内部硬件结构简介 (21)

3.2.5 SPCE061A部分模块电路 (27)

4 瓦斯传感器的硬件设计 (33)

4.1 技术要求和功能 (33)

4.1.1 技术要求 (33)

4.1.2 实现的功能 (34)

4.2 硬件系统组成框图设计 (34)

4.3 单片机最小系统的设计 (35)

4.4 瓦斯传感器电路设计 (35)

4.5 模拟电压信号电路的设计 (36)

4.6 串行通信电路的设计 (37)

4.7 超限声光报警电路的设计 (38)

4.8 LCM1602B液晶显示电路设计 (39)

5 瓦斯传感器的软件设计 (42)

6 系统调试 (44)

6.1 静态调试 (44)