基于单片机的瓦斯报警器的设计毕业设计

本科毕业设计（论文）题目基于单片机的瓦斯报警器的设计

摘要

本课题设计的是用单片机控制的瓦斯浓度报警监控仪，是采用热催化原理探头制成的瓦斯浓度测量仪，适用于中小型煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%)进行声、光报警。仪器由CPU、敏感元件、A/D转换电路、显示电路、报警电路等组成。其中CPU是监控仪的核心，完成数据采集、处理、输出、显示等功能；敏感元件是准确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号；A/D转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入CPU；显示电路则显示实时瓦斯浓度；报警电路对超限瓦斯浓度进行报警。该仪器的特点是测量范围宽，精度高；结构简单，成本低；可靠性和稳定性好，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的矿用瓦斯浓度监控仪。

关键词：CPU；A/D转换电路；敏感元件；报警

Abstract

This paper designs gas alarm monitor, which is according to catalytic principle. It is applicable to small and medium-sized coal mine in the measurement of workplace air concentration of gas. Apparatus, which is according to gas concentration alarm limit (1%), carry out sound and light alarm. Apparatus consists of CPU, sensitive element, A/D conversion circuit, display circuit and alarm circuit. CPU, which is the core of the monitor, finishes data’s acquisition, processing, output, display and other functions; sensitive element that is used of the accurate detection of gas content is one of the main components, and its output is the voltage signal which is corresponding to the gas-concentration; A/D conversion circuit exports the amplified voltage signal from the analog signal into digital signal to the CPU; display circuit displays the real-time gas-concentration; the alarm circuit alarms to the limited gas-concentration. The apparatus is characterized by a wide measurement range, high precision, reliability and good stability. It is that parameter measurement is accurate, the mine gas-concentration monitor.

Key words: CPU; A/D converter circuit; Sensitive components; Alarm

目录

前言 (1)

1 绪论 (2)

1.1 本课题的研究背景及意义 (2)

1.2 国内外发展概况及研究方向 (3)

2 系统概述 (4)

2.1 系统框图 (4)

2.2 工作原理 (5)

3 报警器设计 (6)

3.1瓦斯检测设备 (6)

3.1.1瓦斯浓度检测仪的分类 (6)

3.1.2 热催化元件的结构及工作原理 (7)

3.2 A/D转换电路 (14)

3.2.1 ADC0809的介绍 (14)

3.2.2引脚功能 (14)

3.2.3主要特性 (16)

3.3 单片机的概述 (16)

3.3.1单片机中断系统 (16)

3.3.2单片机复位电路 (19)

3.3.3 AT89C51简介 (19)

3.3.4主要性能参数 (20)

3.3.5管脚说明 (21)

3.3.6 AT89C51单片机对ADC0809的接口 (24)

3.4 声光报警与LED显示 (25)

3.4.1声光报警单元 (25)

3.4.2 LED显示 (26)

4 系统仿真及部分程序 (29)

4.1系统仿真 (29)

4.2部分程序 (30)

参考文献 (36)

附录： (2)

外文资料与中文翻译 (2)

前言

我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。

近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名煤矿工的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素，可以说瓦斯爆炸已经成为矿难的第一大祸首。

国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占15%左右。在许多发达国家中为了减少事故的发生，一般不会开采高瓦斯灾害隐患严重的矿井。但中国是一个能源饥渴大国，煤炭是我国的主要能源，占一次性能源构成的75%,所以不论是低瓦斯还是高瓦斯，都在积极创造条件，照采不误。

多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用，充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势实现好转的关键。近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故较少的原因之一，就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯报警器。

综上所述，瓦斯浓度监测监控器所要实现的功能包括根据所选的瓦斯传感器来设定瓦斯浓度预警值，采集瓦斯浓度并进行浓度显示及处理，当实际浓度超限时进行声光报警。所以开发设计出一种操作简单的瓦斯报警器，对有效的预防和减少瓦斯爆炸具有非常现实的意义。