文档介绍：目录
第1章绪论 1
选题背景 1
矿井中的气体简介 1
第2章设计方案论证 2
本系统的实现目标 2
主要器件 2
系统组成框图 3
第3章系统硬件电路设计 4
信号检测处理传输通道设计 4
7
电源电路设计 10
89C51单片机 13
MT8888芯片应用 18
看门狗电路设计 23
红外遥控电路设计 25
显示接口电路设计 27
报警系统和频率输出 28
第4章系统软件流程设计 29
29
INT1、T0中断服务程序流程图 30
致谢 31
参考文献 32
附录电路原理图 33
第1章绪论
选题背景
多年来,瓦斯问题一直是煤矿安全生产的主要问题之一,不仅严重威胁矿工的生命财产安全,也严重制约着经济的发展。据不完全统计,06年全国煤矿发生大小瓦斯爆炸事故400多起,死伤2000 余人。当前我国煤矿的安全形势依然严峻,煤矿死亡人数居高不下,重大事故不断发生,对国家造成了极其严重的影响。
煤矿瓦斯监控系统在现实中的意义
近几年来,国家对煤矿安全生产的管理力度在不断加强,煤矿生产单位都在进行数字化矿井的建设和改造,当然,这些需要依靠科技进步手段提高煤矿整体安全技术装备。其中在瓦斯矿井建立煤矿瓦斯安全监控系统,从而改善了煤矿的安全隐患,减少了矿难的发生,确保了煤矿工业的安全生产。总之,煤矿的安全系数是与瓦斯监控系统的性能成正比的。
矿井中的气体简介
瓦斯主要是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体,有时单独指甲烷(沼气),它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。它无色、无味、无臭,,在标准状况下, kg/m3,所以,它经常积聚在巷道的上部及高顶处。甲烷含量达5—15%时,则随时可能发生瓦斯爆炸。
瓦斯的爆炸性是矿井主要灾害之一。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。另外,爆炸后生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。
第2章设计方案论证
本系统的实现目标
定时检测功能
系统定时对矿井中的瓦斯浓度进行巡检,时间不超过20s。当发生异常情况
控制执行时间不超过30s。
技术要求
瓦斯(CH4)。
测量范围低浓度部分0-4分,高浓度部分4-10分。
具有声光报警功能。
矿井下和矿井上信息通讯功能。
主要器件
传感器
目前,矿井中常用的瓦斯传感器可分为热导式和热效式两大类。热导式瓦斯传感器是利用瓦斯与空气的热导系数不同而测量瓦斯浓度的。这种传感器在于工作时需通入恒定的电流,将其加热到一定的温度(180℃左右),功耗较大;且其中的半导体热敏电阻式传感器受CO2和水蒸汽的影响较大,元件的一致性和互换性也较
差。热导式瓦斯检测仪在测低浓度时,输出信号很小,误差较大。因此,这类传感器制成的瓦斯检测仪适用于测高浓度的瓦斯(5%-100%),这中传感器在矿井中目前使用很少。由于本设计主要应用在矿井中低浓度瓦斯的检测,因此在本系统中不考虑使用此传感器进行浓度检测。
热效式瓦斯传感器(又称热催化式瓦斯传感器),其中工作原理是利用可燃气体在催化剂的作用下进行无焰燃烧,产生热量,使元件电阻因温度升高而发生变化,从而测知瓦斯的浓度。这种传感器的优点是精度较高,输出信号较大(1%CH4时,输出电压可达15-20mV)且不受其它燃气和灰尘存在的影响。它的缺点是元件表面温度高(300
℃-450℃),寿命短(多数国家均保证1年),功耗大(其加热功率小于1W;-),易受硫,铅,氯等的化合物干扰而使催化剂中毒,降低其灵敏度,甚至误报。但此传感器适合本设计所要实现的检测目标,且精度较高,输出信号较大,所以选择其作为本系统的瓦斯浓度检测元件。
DTMF信号接收和发送MT8888
双音多频(DTMF)信号的传输速度较快,使得它广泛应用于各种通信和控制系统中。与MT8880相比,能与更多型号的单片机配合,而且外部电路简单,因此在必须同时具备DTMF信号接收和发送功能的系统中备受青睐。
系统组成框图
智能低浓度瓦斯报警器以89C51单片机为中央处理单元,由检测电路(测量电桥、前置放大电路、V/F转换电路)、LED显示、红外发射电路、声光报警以及DTMF信号转换电路等单元电路组成。原理框图如图2-