兰花煤矿煤矿井下安全检测系统初步设计ecqo.docx

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1、兰州工业业学院毕业设计计（论文文）题目煤矿矿安全检检测系统统设计学院电气气工程学学院专业生产产过程自自动化班级过控控11-2班姓名马成成伟学号 2201110211022222 指导教师师（职称称）秦雯雯（副教教授）日期IV毕业设计计（论文文）任务务书电气工程程学院20014届届生产过过程自动动化专业业毕业设计计（论文文）题目目煤矿安全全参数检检测装置置的设计计校内（外外）指导导教师职称工作单位位及部门门联系方式式秦雯副教授电气工程程系18911908806446一、题目目说明（目目的和意意义）煤炭作为为一种重重要的能能源，在在煤炭开开采中采采取现代代安全监监测措施施在煤炭炭开采中中势在必必行

2、。通通过对这这一课题题的设计计，是学学生进一一步学习习和掌握握电子技技术、单单片机、传传感器、为为基测控控技术等等知识的的综合应应用，进进行以单单片机为为控制核核心的智智能系统统设计。培培养理论论联系实实际，以以及分析析、解决决工程问问题的能能力。二、设计计（论文文）要求求（工作作量、内内容、成成果）：1、说明明：以单片机机为核心心，设计计一个煤煤矿安全全参数检检测装置置的设计计。完成成对瓦斯斯浓度、二二氧化碳碳浓度、温温度等安安全参数数的检测测。根据据题目提提供的参参数指标标，当检检测值超超过上限限指标时时能打出出声光报报警。报报警上线线指标如如下；（1）瓦瓦斯或二二氧化碳碳浓度超超过0.7

3、5%时，发发出绿色色声光报报警。（2）瓦瓦斯或二二氧化碳碳浓度超超过1%时，发发出橙色色声光报报警。（3）瓦瓦斯或二二氧化碳碳浓度超超过1.5%时时，发出出红色声声光报警警。（4）温温度超过过26，发出红红色声光光报警。2.设计计内容：（1）系系统主电电路设计计；（2）检检测电路路设计，能能实时测测量瓦斯斯浓度、二二氧化碳碳浓度、温温度等安安全参数数；（3）系系统显示示电路设设计，能能循环显显示测量量值；（4）报报警电路路设计；（5）设设计软件件流程框框图并编编写主程程序清单单。 (6) 控制制装置面面板设计计3.设计计成果（1）毕毕业设计计设计报报告字数数1.552万字；（2）11#设计计图

4、纸22张，一一张为硬硬件电路路、一张张为系统统总体流流程图；（3）根根据检测测参数要要求，选选择传感感器，设设计传感感器应用用电路并并计算电电路元件件参数；（4）报报警电路路有放大大器电路路参数计计算。三、进度度表日期内容20200-20011学学年秋第十五周周第十六周周第十七周周第十八周周第十九周周第二十周周20100-20011学学年春第一周第二周查阅资料料，熟悉悉设计任任务书总体方案案论证，方方案设计计硬件线路路分析硬件电路路分析、参参数计算算撰写论文文、准备备答辩材材料撰写论文文、准备备答辩材材料答辩答辩完成日期期答辩日期期四、主要要参考文文献、资资料、设设备和实实习地点点及翻译译工作

5、量量：主要参考考文献、资资料：【1】胡胡汉才单片机机原理及及接口技技术。北北京：清清华大学学出版社社，20004【2】孙孙涵芳MCSS-511/966系列单单片机原原理及应应用。北北京：北北京航天天空航天天出版社社， 220055【3】陈陈杰美电子仪仪器。北北京：国国防工业业出版社社， 220033【4】潘潘新民单片微微型计算算机实用用系统设设计。北北京：人人民邮电电出版社社， 220055教研室意意见：教研室主主任（签签字）：201 年月日系意见：系主任（签签字）：201 年月日摘要本设计用用单片机机，电子子技术，传传感器，微微机控制制技术等等知识设设计了一一个简单单的煤矿矿安全参参数检测测

6、装置。本本装置以以单片机机为控制制核心，完完成对瓦瓦斯浓度度、温度度、二氧氧化碳浓浓度、温温度等参参数的检检测，并并且具有有对危险险情况的的报警功功能，满满足了用用户对井井下生产产状况的的实时监监控和对对险情及及时发现现和排除除的要求求，能有有效杜绝绝多数矿矿难事故故的发生生，是保保障煤矿矿安全生生产，防防止瓦斯斯事故的的重要手手段，在在煤矿安安全环境境监测监监控系统统在煤矿矿安全生生产中有有着重要要地位。关键词：煤矿安安全生产产监测；二氧化化碳浓度度；温度度AbsttracctTHISS DEESIGGN WWITHH A MONNOLIITHIIC IINTEEGRAATEDD CIIRC

7、UUITSS, TTHE ELEECTRRONIIC SSENSSOR ANDD MIICROOCOMMPUTTER TECCHNOOLOGGY AAND CONNTROOL TTECHHNOLLOGYY, KKNOWWLEDDGE ANDD DEESIGGN AA COOAL MINNE SSAFEETY OF THEE PAARAMMETEERS OF THEE INNSPEECTIION UNIIT. THIIS DDEVIICE IN A MMONOOLITTHICC INNTEGGRATTED CIRRCUIITS TO CONNTROOL CCENTTRE, ONN THHE GG

8、AS CONNCENNTRAATIOON, TEMMPERRATUURE, CAARBOON DDIOXXIDEE COONCEENTRRATIION, TEEMPEERATTUREE ANND OOTHEER PPARAAMETTERSS, AAND IN DANNGERR OFF THHE AALARRM FFUNCCTIOONS ANDD SAATISSFY THEE USSERSS TOO THHE PPRODDUCTTIONN OFF THHE SSITUUATIION OF THEE REEAL-TIMME MMONIITORRINGG ANND TTIMEELY FINND OO

9、UT ABOOUT THEE DAANGEERS ANDD DEEMANND CCAN EFFFECTTIVEELY ELIIMINNATEE MOOST OF THEE ORRE DDIFFFICUULT THEE ACCCIDDENTT,ISS TOO PRROTEECT THEE COOAL PROODUCCTIOON SSAFEETY ACCCIDEENT, ANN IMMPORRTANNT MMEANNS TTO PPREVVENTT GAAS IIN TTHE SECCURIITY ENVVIROONMEENT MONNITOORINNG SSYSTTEM OF PROODUCCT

10、IOON SSAFEETY IN COAAL MMINEES IIN AAN IIMPOORTAANT POSSITIION.KEYWWORDDS：COAAL MMINEE SAAFETTY MMONIITORRINGG；CARRBONN DIIOXIIDE CONNCENNTRAATIOON；TEMMPERRATUURE THEE GAAS5兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计目录摘要IIII第1章绪绪论11.1煤煤矿安全全生产的的背景111.2我我国煤炭炭安全生生产的状状况和趋趋势11.2.1煤矿矿事故统统计11.2.2 重重特大事事故多发发的主要要原因221.3煤煤矿安全全生产的的

11、发展趋趋势3第2章方方案论证证42.1设设计方案案4图2-11 煤矿矿安全参参数检测测装置系系统框图图42.2单单片机的的选型442.3温温度检测测传感器器的选择择42.4二二氧化碳碳检测传传感器的的选择552.5瓦瓦斯传感感器的选选择52.6 ADD转换62.7显显示电路路的选择择62.8存存储器选选择72.9声声光报警警7第3章硬硬件设计计83.1系系统框图图83.2 80551单片机机的介绍绍83.2.1 88051单片机机的基本本结构及及管脚说说明83.2.2 MMCS51的的中断源源和中断断标志1103.3外外部存储储器ROOM（27664）介绍1113.3.2 80331和2766

12、4的连连接1223.4 ADDC08809转转换器1133.4.1 ADCC08009的内内部结构构133.4.2引脚脚功能1143.5 显示与与键盘设设计1663.5.1 LEDD数码显显示管显显示原理理163.5.3 81555对LEDD的显示示173.5.4 键键盘/显示系系统1773.6传传感器电电路设计计183.6.1 AD5590的的应用电电路1883.6.2 GMMM2211矿用二二氧化碳碳传感器器参数1193.6.3瓦斯斯传感器器电路设设计2003.7报报警电路路20第4章软软件程序序设计2214.1 81555流程程图2114.2显显示子程程序2224.3数数据采集集终端中中

13、的程序序234.4键键盘扫描描子程序序24结束语227致谢288参考文献献29毕业设计计（论文文）评语语兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计第1章绪绪论1.1煤煤矿安全全生产的的背景煤炭是古古代植物物埋藏在在地下经经历了复复杂的生生物化学学和物理理化学变变化逐渐渐形成的的固体可可燃性矿矿物。一一种固体体可燃有有机岩，主主要由植植物遗体体经生物物化学作作用，埋埋藏后再再经地质质作用转转变而成成。俗称称煤炭。煤煤炭被人人们誉为为黑色的的金子，工工业的食食粮，它它是十八八世纪以以来人类类世界使使用的主主要能源源之一。煤炭作为为一种重重要的能能源，在在煤炭开开采中采采取现代代安全监监测措施施在煤

14、炭炭开采中中势在必必行。瓦瓦斯、二二氧化碳碳、温度度等则成成为矿井井开采中中安全最最大的威威胁。瓦瓦斯爆炸炸有一定定的浓度度范围，我我们把在在空气中中瓦斯遇遇火后能能引起爆爆炸的浓浓度范围围称为瓦瓦斯爆炸炸界限。瓦瓦斯爆炸炸界限为为5166。当瓦瓦斯浓度度低于55时，遇遇火不爆爆炸，但但能在火火焰外围围形成燃燃烧层，当当瓦斯浓浓度为995时，其其爆炸威威力最大大(氧和瓦瓦斯完全全反应)；瓦斯斯浓度在在16以以上时，失失去其爆爆炸性，但但在空气气中遇火火仍会燃燃烧。 二氧化化碳是无无色、略略带酸臭臭味的气气体，相相对密度度为1.52，不不助燃也也不能供供人呼吸吸，略带带毒性，易易溶于水水。二氧氧

15、化碳比比空气重重，常常常积聚在在煤矿井井下的巷巷道底板板、水仓仓、溜煤煤眼、下下山尽头头、盲巷巷、采空空区及通通风不良良处。当当空气中中的二氧氧化碳浓浓度过高高时，轻轻则使人人呼吸加加快，呼呼吸量增增加，严严重时也也能造成成人员中中毒或窒窒息。矿矿井中二二氧化碳碳的主要要来源有有：煤和和有机物物的氧化化；人员员呼吸；井下爆爆破；井井下火灾灾；瓦斯斯、煤尘尘爆炸等等。有时时也能从从煤岩中中大量涌涌出，甚甚至与煤煤或岩石石一起突突然喷出出，给安安全生产产造成重重大影响响。二氧氧化碳窒窒息同缺缺氧窒息息一样，都都是造成成矿井人人员伤亡亡的重要要原因之之一煤矿矿安全形形势严峻峻,大的事事故频繁繁出现,

16、给人民民,社会带带来巨大大的损失失.煤矿作作为一个个高危行行业,由于生生产环境境的特殊殊性,条件多多变性和和不可知知性,发生事事故的机机率较高高,安全工工作历来来成为全全社会关关注的话话题.矿难频频发可以以看作是是高能耗耗,粗放式式的经济济发展模模式的市市场反应应。1.2我我国煤炭炭安全生生产的状状况和趋趋势长期以来来，全国国煤矿通通过坚持持“安全第第一，预预防为主主”的方针针、依靠靠科技进进步、推推进安全全综合治治理、重重视安全全思想教教育、强强化安全全技术培培训和开开展各种种形式的的安全宣宣传活动动等，促促进了全全国煤矿矿安全生生产状况况的好转转。如国国有重点点煤矿百百万吨死死亡率曾曾连续

17、多多年以平平均每年年近200的速速度递减减，19994年年以后国国有重点点煤矿百百万吨死死亡率降降到12以下。但但受诸多多方面的的因素制制约与限限制，全全国煤矿矿事故多多、伤亡亡重、经经济损失失大的状状况尚未未得到根根本好转转，致使使每年煤煤矿事故故死亡人人数一直直徘徊在在六七千千人左右右，位于于全国各各行业之之首。煤煤矿事故故多、伤伤亡大，不不仅给职职工家属属带来了了极大痛痛苦，也也会给国国家造成成巨大的的经济损损失和严严重的政政治影响响。每发发生一起起特大事事故，尤尤其是瓦瓦斯爆炸炸事故，都都在社会会上引起起广泛影影响，它它直接涉涉及到社社会安定定与政治治稳定。1.2.1煤矿矿事故统统计据

18、煤炭工工业经济济运行中中心的统统计数据据，在11990020000年的的11年间间，全国国煤矿共共生产煤煤炭122683亿t，共死死亡6661966人，平平均百万万吨死亡亡率为5522。其其中，国国有重点点煤矿生生产煤炭炭5216亿t，事故故死亡663577人，平平均百万万吨死亡亡率为1122；国国有地方方煤矿产产煤22277亿t，事故故死亡1103229人，平平均百万万吨死亡亡率为4454；乡乡镇煤矿矿产煤55026亿t，事故故死亡4476773人，百百万吨死死亡率为为949。详详细情况况见表111。安全全状况最最好的一一年是119922年，全全年共死死亡49942人人，当年年全国煤煤矿共生

19、生产煤炭炭1061亿t，百万万吨死亡亡率为4465。其其中，国国有重点点煤矿生生产煤炭炭481亿t，事故故死亡4488人人，百万万吨死亡亡率为1101；国国有地方方煤矿产产煤187亿t，事故故死亡8843人人，百万万吨死亡亡率为4450；乡乡镇煤矿矿产煤3393亿t，事故故死亡336111人，百百万吨死死亡率为为920。死死亡人数数最多的的年份是是19994年，全全年共死死亡70016人人，当年年全国煤煤矿共生生产煤炭炭1255亿t，百万万吨死亡亡率为5515。其其中，国国有重点点煤矿生生产煤炭炭438亿t，事故故死亡5551人人，百万万吨死亡亡率为1119；国国有地方方煤矿产产煤222亿t，

20、事故故死亡110700人，百百万吨死死亡率为为482；乡乡镇煤矿矿产煤5595亿t，事故故死亡449533人，百百万吨死死亡率为为832。1.2.2 重重特大事事故多发发的主要要原因(1)思思想认识识有差距距，安全全第一的的观念没没有牢固固树立起起来。一一些地区区和煤炭炭企业的的负责同同志在贯贯彻落实实江总书书记和党党中央、国国务院关关于安全全生产的的一系列列重要指指示上有有差距，有有些县乡乡领导安安全第一一的思想想没有真真正树立立起来，安安全生产产责任制制不落实实。特别别是在市市场销售售有所兴兴旺的情情况下，不不能正确确处理安安全与生生产、安安全与效效益的关关系，出出现了盲盲目追求求产量和和

21、突击生生产的现现象。有有些省区区小煤矿矿死灰复复燃，使使近几年年来之不不易的关关井压产产成果遭遭到严重重影响，而而且放松松安全管管理工作作，致使使事故不不断发生生，贵州州、湖南南等省的的问题尤尤其突出出。所以以，“安全第第一”的观念念淡化仍仍是当前前煤矿安安全生产产的最大大隐患。(2)煤煤矿安全全管理薄薄弱，安安全生产产防范措措施不落落实。一一段时期期来，有有些煤炭炭企业“三违”现象严严重，基基础管理理薄弱。从从发生特特别重大大事故的的几个煤煤矿来看看，无论论是现场场管理，还还是技术术管理，有有些措施施制定后后并没有有认真抓抓落实。瓦瓦斯监控控监测和和抽放、井井下设备备和电器器防爆、通通风系统

22、统和巷道道维修等等日常性性安全管管理制度度有些流流于形式式，对大大量的事事故隐患患得过且且过、整整改不力力，管理理混乱、工工作不落落实是造造成一些些重特大大事故发发生的直直接原因因。(3)“一通三三防”工作滑滑坡，安安全欠账账多，矿矿井总体体防灾能能力下降降。近几几年，一一些煤矿矿由于经经济困难难、资金金紧张，降降低维简简费和安安全技措措资金的的提取标标准，安安全投入入严重不不足，安安全欠账账多。一一些煤矿矿通风系系统及配配套设施施不完善善，致使使矿井通通风能力力不足；有些高高瓦斯矿矿井监控控系统不不完善或或没有安安装监控控系统。今今年以来来组织的的两次安安全大检检查发现现，贵州州、黑龙龙江、

23、陕陕西、江江西等省省区的国国有重点点煤矿都都程度不不同地存存在着“一通三三防”监测系系统不完完善、设设备老化化等问题题，矿井井防灾能能力严重重下降，重重大事故故隐患增增多。(4)小小煤矿的的问题仍仍然制约约着煤矿矿的安全全生产。通通过两年年多的关关井压产产，小煤煤矿数量量大幅度度减少，但但是存在在的问题题依然很很严重，一一些不具具备安全全生产基基本条件件的小煤煤矿仍在在继续生生产。国国有大矿矿井田范范围内关关闭小井井136万处处，还有有12770多处处至今没没有采取取关闭措措施，直直接威胁胁大矿的的安全。在在最近进进行的全全国煤矿矿安全生生产大检检查中，发发现各省省区都程程度不同同地存在在着已

24、关关闭矿井井死灰复复燃的问问题。这这里面也也存在一一些腐败败现象，有有的地方方干部参参股分利利，致使使一些私私营和个个体窑主主忽视安安全生产产，甚至至要钱不不要命。这这些都说说明，不不具备安安全生产产条件的的小煤矿矿仍然是是当前煤煤矿安全全生产的的重大隐隐患。(5)矿矿规章制制度不健健全、不不落实。矿矿领导值值班不认认真履行行职责；没有定定期召开开安全办办公会；重要的的技术措措施编写写和审批批制度不不健全、把把关不严严、针对对性不强强，如通通风行人人下山延延伸掘进进工作面面在未编编制作业业规程的的情况下下就安排排开工掘掘进。(6)企企业对职职工缺乏乏必要的的培训和和教育，职职工安全全意识淡淡薄

25、、素素质低。该该矿一线线职工770是是农民协协议工，由由于缺乏乏对他们们的安全全培训，都都不具备备起码的的安全常常识，甩甩掉煤电电钻综合合保护装装置作业业、用新新鲜风流流吹瓦斯斯监测探探头和在在井下拆拆卸矿灯灯等严重重违章现现象屡见见不鲜。(7)矿矿务局安安全管理理松弛，监监督不力力。矿务务局对木木冲沟煤煤矿布置置411114普采采工作面面、不合合理集中中生产等等问题没没有及时时采取措措施予以以制止，对对矿井风风量不足足、瓦斯斯经常超超限等重重大事故故隐患没没有引起起足够重重视、认认真对待待。有关关业务部部门监督督检查不不力。1.3煤煤矿安全全生产的的发展趋趋势作为煤炭炭行业唯唯一的大大型综合

26、合性科研研机构和和技术创创新基地地，煤炭炭科学研研究总院院近年来来以瓦斯斯、火灾灾、水灾灾、顶板板和机电电等煤矿矿事故发发生因素素为重点点研究对对象，承承担了我我国煤矿矿安全的的科研项项目，取取得了上上百项技技术成果果，为煤煤矿安全全生产提提供了有有力的技技术、工工艺和装装备支撑撑。在地地质灾害害防治、内内外因火火灾的控控制与预预防、瓦瓦斯煤尘尘爆炸与与尘害防防治、矿矿山防灾灾救灾、煤煤矿应急急救灾、矿矿山安全全评价等等方面，已已形成了了先进的的技术研研发体系系与成套套装备。煤科总院配合国家有关部委，组织了一批煤矿安全重大科技项目。先后牵头承担了国家“”计划项目“预防煤矿瓦斯动力灾害的基础研究

27、”；“十五”科技攻关计划项目“煤矿瓦斯治理技术集成与示范”和“矿山重大瓦斯煤尘爆炸事故预防与监控技术”；国家“十一五”科技支撑计划项目“煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究”等重大科研项目，并完成了中国工程院委托的重大咨询项目“煤矿灾害防治的技术及对策研究”。在取得上述成果的基础上，煤科总院选择了一批具有典型性和代表性的矿区（井）开展技术集成与示范，建立和完善了一批煤矿灾害治理的技术示范工程，推动了安全科技成果的推广。此外，我国已基本建立了科技创新体系。据对78家国内100强的煤炭企业调查，2006年的研发经费总投入达到了75.9亿元，比2005年增长了50.9%。第2章方方案论证证2

28、.1设设计方案案本论文用用单片机机，电子子技术，传传感器，微微机控制制技术等等知识设设计一个个简单的的煤矿安安全参数数检测装装置。以以单片机机为控制制核心，完完成对瓦瓦斯浓度度、温度度、二氧氧化碳浓浓度等参参数的检检测。系系统框图图如图22-1所所示。温度检测CO2检测 单片机 A/D转换瓦斯检测外扩I/O 功设计方案能指示外扩ROM 声光报警显示键盘图2-11 煤矿矿安全参参数检测测装置系系统框图图2.2单单片机的的选型迄今为止止，单片片机制造造商有很很多，主主要有美美国的IInteel、Mottoroola、Zillog和和TI公司司，日本本的NEEC、荷荷兰的PPhillipss、英国国

29、的Innmoss和德国国的Siiemeens(西门子子)公司，等等等。88位单片片机的生生产厂家家较多，品品种也最最齐全。MCS-51系系列单片片机是IInteel公司司19880年推推出的88位单片片机，与与该公司司的MCCS-448系列列机相比比，MCCS-551无论论CPUU功能还还是存储储容量以以及特殊殊功能部部件性能能上都要要高出一一筹。典典型产品品为80051，其其内部资资源分配配和性能能如下：8位CPUU、寻址址能力达达264KK；4KBB的ROMM和1288字节RAAM；4个8位I/OO接口电电路；一一个串行行全双工工异步接接口；55个中断断源和两两个中断断优先级级。2.3温温

30、度检测测传感器器的选择择测量温度度元件可可以选择择集成温温度传感感器或热热敏电阻阻。能感感受温度度并转换换成可用用输出信信号的传传感器。利利用物质质各种物物理性质质随温度度变化的的规律把把温度转转换为电电量的传传感器。温温度传感感器是温温度测量量仪表的的核心部部分，品品种繁多多，按测测量方式式可分为为接触式式和非接接触式两两大类。利用一般热敏电阻还需要另外设计连接电路，并要进行温度修正，故考虑选择温度传感器。集成温度传感器有电压输出型和电流输出型。方案一：电流型型输出型型AD5590AD5990具有有较高精精度和重重复性。重重复性优优于0.1;其良好好的非线线性可以以保证优优于0.1的精确确度

31、，利利用其重重复性较较好的特特点，通通过非线线性补偿偿，可以以达到00.1测量精精度。其其输出电电流信号号传输距距离可达达到1kkm以上上。作为为一种高高阻电流流源，最最高可达达20MM，所以以它不必必考虑选选择开关关或CMMOS多多路转换换器所引引入的附附加电阻阻造成的的误差。适适用于多多点温度度测量和和远距离离温度测测量的控控制。方案二：电压输输出型温温度传感感器LMM3500LM3550为电电压输出出型温度度传感器器，电路路内部已已校准，并并采用内内部补偿偿输出电电压与摄摄氏温度度成正比比，无需需校准，精精度可达达0.55。方案三：采用逻逻辑输出出型温度度传感器器LM556。LM566是

32、NS公司司生产的的高精度度低压温温度开关关，内置置1.225V参参考电压压输出端端。最大大只能带带50A的负载载。电源源电压从从2.77100V，工工作电流流最大2230A，内置置传感器器的灵敏敏度为66.2mmV/，传感感器输出出电压为为6.22mV/T+3955mV。综上所述述,这里选选择ADD5900温度传传感器检检测温度度。2.4二二氧化碳碳检测传传感器的的选择方案一： TGGS41160集集成传感感器。FIGAARO（弗弗加罗）公公司生产产的TGGS41160集集成传感感器是一一种固态态电化学学性COO2传感感器。该该器件除除具有体体积小，寿寿命长，选选择性和和稳定性性好等特特性外，

33、同同时还具具有耐高高湿和耐耐低温等等特点。因因而可以以广泛用用于自动动通风换换气系统统或COO2气体体长期监监测等应应用场合合。方案二：TG441600型CO22传感器器TG41160型型CO22传感器器特别适适合于连连续监测测的场合合，它不不需断电电稳定性性好。这这样大大大简化了了普通CCO2传传感器的的外围电电路，且且提高了了测量的的精度。利利用TGG41660型传传感器并并通过高高输入阻阻抗；低低偏置电电流的运运放进行行放大，在在做一些些简单的的运算处处理，就就可以在在CO22浓度为为300050000pppm范围围内测得得信号，该该信号00几百百毫伏的的电压信信号，可可以供高高精度AA

34、D采样使使用。方案三：GMMM2211/2222二氧氧化碳传传感器维萨拉公公司生产产的 GGMM2221/2222二氧化化碳测量量模件是是专门用用于如下下场合的的：温室室控制、孵孵化器(室)、发酵酵罐、安安全报警警以及相相关系统统。由于于GMMM2200具有很很多优点点，所以以在许多多特殊场场合里实实现了 CO22无故障障控制。由由于传感感器不受受灰尘、水水汽和大大多数化化学气体体的影响响，GMMM2220模件件可广泛泛用于环环境恶劣劣、潮湿湿的地方方。GMMM2221/2222的的探头可可以更换换，这不不但极大大地方便便了校验验和现场场服务，而而且很容容易地改改变量程程。此外外 GMMM22

35、20可以以有不同同的安装装方式、供供电方式式和输出出方式。鉴于GMMM2221 CCO2传感器器功率小小，有良良好的时时间和温温度稳定定性，专专门用于于恶劣场场合等诸诸多优点点，在本本设计中中选择GGMM2221 CO2传感器器. 2.5瓦瓦斯传感感器的选选择方案一：GJ44型矿用用低浓度度甲烷传传感器整机工作作电压为为924VV，测量量范围为为 0.004.000%CCH4，信信号输出出范围为为15mAA或200010000HZZ。是有有煤层及及瓦斯爆爆炸危险险环境中中使用的的低浓度度甲烷气气体本质质安全型型传感器器。除能能连续监监测外还还能自动动地将检检测到的的甲烷浓浓度转换换成标准准的电

36、信信号输送送给井下下监控系系统。具具有故障障自检功功能，使使用、维维护方便便。外壳壳结构采采用了高高强度的的不锈钢钢材料，增增强了传传感器的的抗冲击击能力。方案二：瓦斯传传感器MMJC44/3.0L（MC1112）瓦斯传感感器MJJC4/3.00L根据据催化燃燃烧效应应的原理理工作。灵灵敏度22040 mVV/1%甲烷，工工作电压压3.00 V0.11，工作作电流111010 mA。由由检测元元件和补补偿元件件配对组组成电桥桥的两个个臂，遇遇可燃性性气体时时检测元元件电阻阻升高，桥桥路输出出电压变变化，该该电压变变量随气气体浓度度增大而而成正比比例增大大，补偿偿元件起起参比及及温湿度度补偿作作

37、用。响响应速度度快，元元件工作作稳定、可可靠。适适用于工工业现场场的天然然气、液液化气、煤煤气、烷烷类等可可燃性气气体及汽汽油、醇醇、酮、苯苯等有机机溶剂蒸蒸汽的浓浓度检测测。方案三:GJ(B)煤煤矿用低低浓度瓦瓦斯传感感器一种采用用热催化化原理探探头制成成的智能能型甲烷烷检测仪仪表，用用于检测测煤矿井井下各作作业场所所空气中中的甲烷烷浓度。该仪器测量范围：04.00%CH4，输出信号：频率：2001000Hz ；电流：恒流15 mA，供电电压范围：DC 924V，具有半自动调零、调满度，该仪器具有半自动调零、调满度、设置报警点和断电点，所有功能均可通过红外遥控实现，并且具有超限声、光报警、超

38、限断电信号输出功能。仪器具有多种信号输出形式，除了和本公司的KJ205煤矿综合监测系统配合使用外还可以和其他煤矿监测系统相兼容；也可以独立使用于多种矿用火灾检测系统。经过对比比，瓦斯斯传感器器GJ(B)更更适合本本设计。2.6 ADD转换方案一：采用AADC008099ADC008099是采样样分辨率率为8位的、以以逐次逼逼近原理理进行模模数转换换的器件件。其内内部有一一个8通道多多路开关关，它可可以根据据地址码码锁存译译码后的的信号，只只选通88路模拟拟输入信信号中的的一个进进行A/D转换换。方案二：采用AAD5774 AD5774模数数转换器器已被许许多国外外厂商用用于各自自的数据据采集系

39、系统,国内也也有不少少单位选选用ADD5744设计数数据采集集系统.有的器器件制造造厂正在在引进生生产这种种先进的的集成电电路.AAD5774主要要特点AAD5774是美美国模拟拟器件公公司制造造的大规规模集成成电路,是目前前国际市市场上较较先进的的、高集集成度、价价格低廉廉的逐次次比较式式模数转转换器.它的突突出特点点是芯片片内部包包含微机机接口逻逻辑,可方便便地与880800、80885、Z-880、68000、65002等通通用微处处理器系系统配接接.输入与与TTLL及CMOOS兼容容,数据总总线可与与微机数数据总线线直接相相连,读写及及转换命命令由控控制总线线提供,输出可可以是112位

40、一一次读出出或分两两次(先读高高8位,再读低低4位)读出.输入电电压有单单极性和和双极性性两种.对外可可提供一一个+110.0000VV基准电电压,最大输输出电流流1.55mA.有较宽宽的温度度使用范范围并保保证此温温度范围围内的线线性度.方案三: 122位并行行模/数转换换芯片AAD16674AD16674是是美国AAD公司司推出的的一种完完整的112位并并行模/数转换换单片。该该芯片内内部自带带采样保保持器（SHA）、10伏基准电压源、时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存/三态输出缓冲器。与原有同系列的AD574A/674A相比,AD1674的内部结构更加紧凑,集成度更高,工作性能（尤

41、其是高低温稳定性）也更好,而且可以使设计板面积大大减小,因而可降低成本并提高系统的可靠性。在本设计计中，我我们选择择ADCC08009。2.7显显示电路路的选择择显示电路路可采用用液晶LLCD，也也可采用用数码管管LEDD，本系系统由五五位显示示，故可可采用五五位数码码管组成成显示电电路。LLED显显示方式式分为静静态显示示和动态态显示两两种，所所谓静态态显示，就就是把多多个LEED 显显示器的的每一段段与一个个独立的的并行口口连接起起来，而而公共端端则根据据数码管管的种类类连接到到VCCC 或GNDD 端，这这种连接接方式的的每一个个显示器器都要占占用一个个单独的的具有锁锁存功能能的I/O

42、端端口，用用于笔划划段字形形代码，单单片机只只需把要要显示的的字形代代码发送送到接口口电路，就就不用再再管它了了，直到到要显示示新的数数据时，再再发送新新的字形形码。因因此，使使用这种种方法当当显示位位数较多多时单片片机中II/O 口的开开销很大大，需要要提供的的I/OO 接口口电路也也较复杂杂，因而而增加了了成本，而而且显示示始终维维持，功功耗大；但它具具有编程程简单，显显示稳定定，CPPU 的的效率较较高的优优点。动态显示示是单片片机在任任何时刻刻只显示示一位数数字，多多位数字字轮流分分时显示示，由于于人眼的的视觉暂暂留效应应，所以以看起来来就像所所有数码码管全在在显示一一样。这这种显示示

43、方式的的优点是是使用器器件少，接接口简单单，成本本相对低低。因此此，本系系统显示示采用动动态显示示。2.8存存储器选选择EPROOM（Erassablle PPROMM，可擦擦洗PRROM）可可以多次次复用，每每次编程程前只要要先进行行一次擦擦洗即可可。因此此，EPPRONNM在微微型机中中的应用用非常广广泛，尤尤其可以以满足试试验和研研究工作作的需要要。常用用的EPPROMM存储器器比较见见表2-1。表2-11 227系列列常用EEPROOM存储储器型号容量/KKB读出时间间/nss制造工艺艺所用电源源/V管脚数27322A42004500NMOSS+524 22764482004500HM

44、OSS+528 2271228162504500HMOSS+528 2272556322004500HMOSS+528 2275112642504500HMOSS+528 22751132562504500HMOSS+528通过以上上各种类类型的比比较，基基于本设设计程序序量不大大的特点点，最终终决定选选用27764作作为本次次设计的的ROMM存储器器。2.9声声光报警警在我们的的设计中中为了实实现安全全生产，对对于重要要的参数数和系统统部位，都都要设计计紧急状状态报警警系统，以以便提醒醒操作人人员注意意或采取取安全措措施，使使生产继继续进行行或保证证人身及及设备安安全的前前提下，终终止生产产

45、。光报报警通常常采用发发光二极极管和蜂蜂鸣器实实现。第3章硬硬件设计计3.1系系统框图图本系统框框图如图图3-11所示。本本系统采采用80051作作为控制制核心来来检测煤煤矿中CCO2、瓦斯斯的浓度度以及温温度，其其中温度度传感器器采用了了AD5590，瓦瓦斯传感感器采用用GJ(B)煤煤矿用低低浓度瓦瓦斯传感感器。温度传感器AD590CO2传感器8051ADC0809瓦斯传感器外扩I/O(8155) 功能指示外扩ROM (2764)声光报警显示键盘图311 系系统框图图3.2 80551单片机机的介绍绍3.2.1 88051单片机机的基本本结构及及管脚说说明80511单片机机通常有有两种封封装

46、：一一种是双双列直插插式封装装，一种种是方形形封装。本本系统88051单片机机采用双双列直插插式400引脚封封装结构构，其引引脚功能能共可分分为端口口线、电电源线和和控制线线三类。芯芯片结构构如下图图3-22所示。一、端口口线（332条）80511共有四四个并行行I/OO端口，每每个端口口都有88条端口口线，用用于传送送数据/地址。（1）PP0口：P088位输入入输出线线，其最最高为PP0.77最低位位为P00.0。其其功能八八位输入入输出线线可作为为八位的的地址线线使用，也也可作为为八位数数据总线线使用。此此时要分分时操作作先选送送低八位位地址，利利用ALLE信号号的下降降沿将地地址锁存存，然后后作为八八位双向向数据总总线使用用，用来来传送88位数据据。另外外，880311在不带带外存储储器的情情况下，可可作I/O口使使用，此此时为准准双向输输入/输出口口。（2）PP1口：P1口8条引脚脚和P00口的8 条引脚脚类似，最最