环境参数自动监控系统的设计

毕业论文（设计）环境参数自动监控系统的设计

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摘要

为满足矿井安全生产要求，介绍了一种以AT89C51 单片机为主控器，通过对系统软硬件、检测电路以及主程序的设计，由检测电路对环境空气的温度、湿度及有毒易燃气体的浓度等进行检测的监控系统。矿井温度智能控制系统采用温度传感器DS18B20 和湿度传感器HM1500对矿井环境进行高精度检测，采用北京东方吉华科技有限公司的2M007 和 2M002 系列传感器测量气体浓度。利用AT89C51单片机对温度及湿度进行智能控制。该系统配合外围电路能实现对上述环境指标的控制并存储相关数据与上位PC机通信，它采用硬件抗干扰和软件抗干扰技术，以确保整个系统工作的准确性。

关键词

单片机；环境参数；矿井；串行通信；

Abstract

In order to meet the needs of mine produce safety, a kind of intelligent mine ambient monitoring and control system based on A T89C51 is introduced.Detected by the system hardware, software and circuit design. The system adopt s temperature sensor DS18B20 humidity sensor HM1500 to carry out high accuracy detecting on shaft environment. AT89C51 monolithic machine is used to carry out the intelligent control on the temper adity and humidity. This system can detect the temperature of ambient of mine, the density of poisonous inflammable gas combined external circuit With its function part, this system can change above- mentioned elements.

Key words

Microcontroller；environmental parameter；shaft；serial communication；

目录

绪论 (1)

1.1选题背景 (1)

1.2基本功能 (1)

2 方案的设计 (1)

2.1温度传感器的选择 (1)

2.2湿度传感器的选择 (1)

2.3气体传感器的选择 (1)

3 系统组成及工作原理 (2)

4 系统整体设计 (2)

4.1系统硬件设计 (2)

4.1.1主控模块 (2)

4.1.2 外围电路 (3)

4.1.3传感电路 (3)

4.2检测电路 (4)

4.2.1温度检测电路 (4)

4.2.2气体与湿度检测电路 (5)

4.3 软件设计 (5)

4.3.1 初始化模块 (6)

4.3.2 控制模块 (6)

4.3.3 显示模块 (6)

5程序设计 (7)

5.1 主程序设计 (7)

5.2 RS232 通信子程序 (8)

5.3 上位PC机软件设计 (10)

6 抗干扰设计 (10)

7键盘控制与数据显示 (11)

结论 (12)

致谢............................................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献. (12)

绪论

1.1选题背景

为防止煤矿灾害发生，矿井内的温湿度和有害气体是防治矿井火灾的重要因素。通常当煤矿井下环境温度达到一定条件时就促进煤的氧化，可能引起煤的自燃或瓦斯燃烧而形成火灾。为了安全生产。因此，需要对矿井温湿度和有害气体浓度进行实时的监测，就目前煤矿系统而言，主要利用传感器对其主要参数进行监测,并将结果送到监测中心。

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1.2基本功能

（1）实现对矿下温湿度和氧气、甲烷气等有毒有害气体的浓度参数进行采集处理、存储、显示及报警功能。

（2）可与上位机进行串行通讯并能将环境空气的详细历史资料存储在EEPROM中备查。

（3）实现对矿井有人作业环境取排风温度进行连续、间歇检测; 对无人作业环境下系统

自动定时运行、非正常断电后系统开机等记忆功能。

2 方案的设计

当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号的输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。

2.1温度传感器的选择

系统采用DS18B20 数字温度传感器测量井下温度。在温度数据的处理上用的方法可达到0.

4 ℃的温度精确度。

2.2湿度传感器的选择

系统采用电压输出式集成湿度传感器HM1500测量井下湿度。该传感器采用获得专利的湿敏电容HS1101 设计制造，带防护棒式封［1］，装有 3 根引线:蓝色线接电源正极，白色线接地，黄色线接输出。其主要参数：湿度测量范围为5% ~ 99% (相对湿度) ；相对湿度精度为3% ；工作温度为- 30~ 60℃；工作湿度范围为0~ 100%(相对湿度)。

2.3气体传感器的选择

系统采用北京东方吉华科技有限公司的2M007 和 2M002 系列传感器测量气体浓度。2M007 对甲烷、天然气、液化石油气等有很高的灵敏度,具有良好的重复性和长期的稳定性。2M002对CO 有很高的灵敏度, 具有良好的重复性和长期的稳定性,又有很强的抗干扰能力,且功耗低。