畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的井下瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、綜 合 課 程 設(shè) 計(jì)基于單片機(jī)的井下瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書班 級：學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)教師：電氣工程學(xué)院2013年 1月 1日 目 次目錄引言21 文獻(xiàn)綜述31.1國內(nèi)外發(fā)展概況31.2瓦斯監(jiān)測的發(fā)展方向32 總體設(shè)計(jì)方案42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求42.1.1 技術(shù)指標(biāo)要求42.1.2 隔爆儀表設(shè)計(jì)要求42.1.3 系統(tǒng)的功能52.2 設(shè)計(jì)原理52.2.1 氣體傳感器的選擇52.2.2 單片機(jī)型號(hào)的選擇73 具體實(shí)施方案93.1 系統(tǒng)原理框圖93.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.2.1系統(tǒng)電源103.2.2 氣體傳感器113.2.3 a/d轉(zhuǎn)換器芯片adc0809的原理及應(yīng)用143.2.4 hd72

2、79a顯示電路173.2.5 看門狗硬件電路204 總結(jié)與展望224.1研究工作總結(jié)224.2研究工作展望22致謝23參考文獻(xiàn)24- 29 -河北聯(lián)合大學(xué)綜合課程設(shè)計(jì)說明書 1 文獻(xiàn)綜述引言隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對煤炭需求量也越來越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題。煤礦礦難事故屢屢發(fā)生，造成的原因有很多，其中不少是因?yàn)橥咚贡ㄒ鸬摹Ｃ旱V瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體的總稱。有時(shí)也單獨(dú)指甲烷。瓦斯在空氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的程度（5%12%）時(shí)，在一定條件下可與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而形成瓦斯爆炸，對煤礦安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 20世紀(jì)60年代初

3、期，我國開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)港道等井下固定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對瓦斯的自動(dòng)連續(xù)檢測及超限自動(dòng)切斷被控制設(shè)備的電源。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯監(jiān)控檢測報(bào)警儀、瓦斯報(bào)警礦燈。1983年至1985年，從歐美國家先后引進(jìn)了數(shù)十套監(jiān)控系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備煤礦礦井，并相應(yīng)地引進(jìn)了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件制造技，由此推動(dòng)了我國礦井安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。1983年以后，國內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對煤

4、礦礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)和信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，給瓦斯治理提供了機(jī)遇條件，煤礦瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國煤礦安全監(jiān)控 產(chǎn)品的市場，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國與國外先進(jìn)技術(shù)水平的差距。煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的意義不言而喻。以山西省為例，近幾年，特別是2006年以來，山西省煤炭系統(tǒng)在黨和各級政府及安全部門的重視下，全省煤礦信息化工作有了新發(fā)展，取得了新成績。特別是由瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)所形成的全省煤礦四級信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)用于瓦斯安全治理的一項(xiàng)創(chuàng)舉，極

5、大的促進(jìn)了山西煤炭信息化工作。山西省煤炭系統(tǒng)2005年底累計(jì)安裝使用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)3868套。目前，該省國有重點(diǎn)煤礦121座礦井全部安裝了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并全部聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在線運(yùn)行率達(dá)100%。地方煤礦現(xiàn)有2806座礦井全部安裝了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，已連網(wǎng)運(yùn)行2671座。這些系統(tǒng)的運(yùn)用，極大的降低了煤礦瓦斯事故。 由此可知，為了最大限度的降低煤礦瓦斯事故的發(fā)生，除了對工作人員嚴(yán)格要求外，加緊建設(shè)煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)必不可少，它對預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生具有舉足輕重的作用。1 文獻(xiàn)綜述1.1國內(nèi)外發(fā)展概況儀器不斷更新。其類型根據(jù)監(jiān)測對象可分為可燃性氣體監(jiān)測儀，毒性氣體監(jiān)測儀和氧氣監(jiān)測儀等；從儀器結(jié)構(gòu)和方法

6、上分為袖珍式，便攜式和固定式。袖珍式儀器的采樣方法為擴(kuò)散式，用于在危險(xiǎn)環(huán)境中的工作人員隨身攜帶；便攜式儀器采樣方法為泵吸式，用于監(jiān)測人員定期安檢；固定式儀器用于煤礦井下固定地點(diǎn)氣體監(jiān)測。世界各國均有煤礦瓦斯氣體監(jiān)測的系統(tǒng)，如波蘭的dan6400、法國的tf200、德國的minos和英國的senturion-200等，其中全礦井綜合監(jiān)測控制系統(tǒng)有代表性的產(chǎn)品有美國公司生產(chǎn)的msn系統(tǒng)，德國bebro公司的promos系統(tǒng)。但是這兩種系統(tǒng)只是基于井下監(jiān)測，并無數(shù)據(jù)上傳，不能實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。1.2瓦斯監(jiān)測的發(fā)展方向隨著我國電子技術(shù)以及各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，作為保證我國煤礦安全生產(chǎn)的有效措施之一的煤

7、礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在科研和應(yīng)用方面必定會(huì)在原有基礎(chǔ)上不斷的加以完善，并取得長足的發(fā)展。為了滿足安全生產(chǎn)的需求，隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器發(fā)展的趨勢應(yīng)該是微型化、智能化和多功能化河北理工大學(xué)綜合課程設(shè)計(jì)說明書 參考文獻(xiàn)2 總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1.1 技術(shù)指標(biāo)要求本課題對煤礦氣體監(jiān)測儀表及其所用氣體傳感器在技術(shù)指標(biāo)上的要求如下:(1)應(yīng)用環(huán)境:煤礦氣體監(jiān)測；(2)監(jiān)測對象:監(jiān)測甲烷氣體；(3)測量范圍:甲烷o-10%；(4)靈敏度:0.01%；(5)響應(yīng)時(shí)間:30s；(6)功耗:100mw；(7)環(huán)境工作溫度范圍:-20 -+70；(8)環(huán)境工作濕度范圍:95%rh。2.1.

8、2 隔爆儀表設(shè)計(jì)要求 煤礦井下工作環(huán)境特殊，空間狹窄，濕度大，有易燃易爆的瓦斯和煤塵，所以，煤礦電器同一般電器有較大的區(qū)別。這就對煤礦電器有特殊要求，如體積要小，易于搬運(yùn)，堅(jiān)固，防潮防水，防爆。屬于煤礦安全標(biāo)志管理目錄內(nèi)的礦用產(chǎn)品應(yīng)有安全標(biāo)志，電氣設(shè)備必須符合防爆要求，應(yīng)有接地、過流、漏電保護(hù)裝置。隔爆型儀表的主要特點(diǎn)是有一個(gè)可靠的隔爆外殼，它將把可能產(chǎn)生火花和危險(xiǎn)溫度的儀表傳感器、電阻電路及接線端子等，都放在隔爆外殼里，達(dá)到外殼內(nèi)可能發(fā)生的爆炸不影響周圍易燃易爆物質(zhì)，它的設(shè)計(jì)方法與隔爆型電器和電機(jī)基本相類似。 2.1.3 系統(tǒng)的功能在本項(xiàng)目中，煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)的功能是能夠監(jiān)測ch4，同時(shí)本著

9、方便應(yīng)用的原則，還應(yīng)具備聲光報(bào)警、人機(jī)界面操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及與pc機(jī)通訊等功能?；谶@些要求，儀表應(yīng)由敏感探頭、a/d轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示器、按鍵面板及報(bào)警模塊、等組成。2.2 設(shè)計(jì)原理本項(xiàng)目采用ch4氣體傳感器，研制ch4氣體傳感器應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對ch4的識(shí)別、濃度的測量、是否達(dá)到報(bào)警閾值的判斷以及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。2.2.1 氣體傳感器的選擇氣體傳感器又叫氣敏傳感器，主要用來監(jiān)測氣體的特定成分。氣體傳感器通常以氣敏特性來分類，主要可分為:(1)半導(dǎo)式方式:包括氧化系、氣敏二極管系、氣敏mosfet系。若氣體接觸到加熱的金屬，氧化物電阻值就會(huì)增大或者減少，其靈敏度高，構(gòu)造電路簡單，但輸出

10、與氣體濃度不成比例。(2)固體電解質(zhì):其利用鉑等金屬材料對氫吸附敏感使功函數(shù)改變原理制成，器特點(diǎn)是其他選擇性好但不能重復(fù)使用。 (3)接觸燃燒式:其原理是化學(xué)溶劑與氣體反應(yīng)產(chǎn)生使電導(dǎo)率發(fā)生變化。其特點(diǎn)是屬于氣體濃度成比例，但靈敏度較低。(4)其他類型:包括光干涉式、熱傳導(dǎo)方式、紅外線吸收式。要進(jìn)行個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，而這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸

11、式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，還是自行研制，價(jià)格能否承受。在考慮上述問題之后就能大致確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。最后，我們決定采用mq-4瓦斯氣體傳感器。mq-4氣敏元件由微型al2o3陶瓷管、sno2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。 結(jié)構(gòu) 外形圖2.1 mq-4的結(jié)構(gòu)和外形2.2.2 單片機(jī)型號(hào)的選擇由于系統(tǒng)控制方案簡單，數(shù)據(jù)也不大，銀次選用8031作為控制系統(tǒng)的核心，外擴(kuò)

12、eprom2716作為程序存儲(chǔ)器。8031單片機(jī)的特點(diǎn)（1）主電源引腳vss和vcc vss接地 vcc正常操作時(shí)為+5伏電源（2）外接晶振引腳xtal1和xtal2 xtal1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 xtal2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳rst/vpd，ale/ ， 和 /vpp rst/vpd 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由vpd向內(nèi)部提供備

13、用電源，以保持內(nèi)部ram中的數(shù)據(jù)。 ale/ 正常操作時(shí)為ale功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ale 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 ）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖，ale 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)lsttl電路。 對于eprom型單片機(jī)，在eprom編程期間，此引腳接收編程脈沖（ 功能） 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動(dòng)八lsttl輸入。圖2.2 8031引腳圖3 具體實(shí)施方案本章將

14、介紹基于甲烷氣體傳感器的氣體監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)原理框圖，及其整體協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)的功能；系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)及其主要功能模塊等內(nèi)容。3.1 系統(tǒng)原理框圖基于氣體傳感器的甲烷氣體監(jiān)測系統(tǒng)主要由氣體傳感器、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及l(fā)ed顯示器以及無線傳感器等部分組成，其原理框圖如圖3.1所示。采用單片機(jī)8031構(gòu)成煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)氣體傳感器及測量的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對ch4的成分識(shí)別和濃度測量；通過4只8段led數(shù)碼管顯示氣體濃度。8031圖3.1 系統(tǒng)硬件原理框圖3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖見附錄，下面介紹其主要組成部分以及它們實(shí)現(xiàn)的功能。3.2.1系統(tǒng)電源該系統(tǒng)電源電路圖如圖3.2所示，外

15、部輸入電源采用的是12v/3a的直流電源。c2，c4的作用是對lm317電壓調(diào)節(jié)端(adj)的電壓進(jìn)行濾波，以提高輸出電壓的穩(wěn)定性；dl、d2起保護(hù)作用，當(dāng)有意外情況使得lm317的vin電壓比vout電壓還低的時(shí)候，防止從c3，c4上有電流倒灌入 lm317引起其損壞。整個(gè)系統(tǒng)用電可以劃分為兩部分:vcc是led顯示器模塊及a/d轉(zhuǎn)換參考電源模塊輸入需要的9.58v工作電壓；vcc1是單片機(jī)、看門狗電路、氣體傳感器加熱等需要5v的下作電壓。電源部分的核心器件是二端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器 lm317。lm317是美國國家半公司的三端一可調(diào)整流穩(wěn)壓器集成電路，輸出電壓范圍是1.25v至37v，負(fù)載電

16、流最人為1.5a。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓，此外線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。內(nèi)置過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。輸出引腳3與調(diào)節(jié)引腳1之間保持1.25v的參考電壓vref，并且引腳3為正端。當(dāng)調(diào)節(jié)端接地時(shí)，輸出端輸出1.25v。由vin端提供工作電壓以后，便可以保持/out端(3腳)比adj端(1腳)的電壓高1.25v。因此，只需要用極小的電流來調(diào)整a川端的電壓，便可在vout端得到比較大的輸出電流，并且輸出電壓比adj立品電壓高出恒定的1.25v。lm317的輸出電壓二1.25x(i+adj端到地的電阻/adj端到vout端的電阻)。通過調(diào)整接入

17、adj端和vout端電阻的比值，來改變輸出電壓。值得注意的是，lm317有一個(gè)最小負(fù)載電流的問題，即只有負(fù)載電流超過某一值時(shí)，才能起到穩(wěn)壓作用。這個(gè)電流隨器件的生產(chǎn)廠家而有所差異，一般在38ma不等，可以通過在負(fù)載端接一個(gè)合適的電陰來解決。依據(jù) lm317的輸出電壓計(jì)算公式，可以得到圖3.2中l(wèi)m1的輸出: vcc=vref(1+r1r2)其中:vref=1.25v r1=1000,r2=10. 數(shù)據(jù)代入上式得:vcc=9.58。另外lm2的輸出:vcc1=vref(1+r3r4)其中:vref=1.25v，r3=460， r4=150。數(shù)據(jù)代入公式得到:vcc1=5.08v.圖3.2 系統(tǒng)電

18、源電路3.2.2 氣體傳感器1. 測試電路我們設(shè)計(jì)的mq-4瓦斯傳感器電路如圖3.3所示，其中可調(diào)節(jié)電阻r5是用來調(diào)整傳感器的靈敏度的。圖3.3 mq-4瓦斯傳感器電路2. 靈敏度調(diào)節(jié)在對mq-4的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)之前首先要就要了解其靈敏度特性。具體的靈敏度特性見表3.1及圖3.4。表3.1 mq-4的靈敏度特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注rs敏感體表面電阻1060(5000ppmch4)適用范圍:30010000ppm甲烷，天然氣(1000ppm/5000ppmch4)濃度斜率0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度:202 vc:5.0v0.1v相對濕度:65%5% vh:5.0v0.1v預(yù)熱時(shí)間不少于24小時(shí)圖

19、3.4 mq-4型氣敏元件的靈敏度特性 其中:溫度為20、相對濕度為65%、氧氣濃度為21% rl=20k rs是指元件在不同氣體，不同濃度下的電阻值。r0是指元件在潔凈空氣中的電阻值。 由上可得mq-4型氣敏元件對不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣敏元件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。在這里我們用5000ppm甲烷校準(zhǔn)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。其校準(zhǔn)過程如下:在測試條件下對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，我們進(jìn)行硬件部分電路的調(diào)試。在調(diào)節(jié)確定mq-4的可調(diào)負(fù)載電阻值時(shí)，以空氣中甲烷濃度值為5000ppm時(shí)作為校準(zhǔn)，此時(shí)觀察顯示部分電路，又因?yàn)橐箫@示的瓦斯?jié)舛染纫髢?yōu)于5%，即準(zhǔn)確顯示的范圍

20、為5000ppm(15%)也就是4750ppm5250ppm的范圍內(nèi)，若不在該范圍內(nèi)則說明甲烷傳感器的靈敏度不夠高，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。而靈敏度的調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié)負(fù)載電阻rl來實(shí)現(xiàn)的。我們調(diào)節(jié)rl使顯示的瓦斯?jié)舛戎当M可能與實(shí)際相符合。這樣確定下來的rl的阻值，換言之傳感器的靈敏度也就確定下來了，此時(shí)我們已經(jīng)完成了甲烷傳感器的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)后的傳感器就可以用來監(jiān)測實(shí)際中各個(gè)不同的瓦斯?jié)舛攘恕?.2.3 a/d轉(zhuǎn)換器芯片adc0809的原理及應(yīng)用1. adc0809 的邏輯結(jié)構(gòu)adc0809 是8位逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)a/d 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成(見

21、圖3.5)。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用a/d 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存a/d 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)oe 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖3.5 a/dc0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)2. ad0809 的工作原理 in0in7:8 條模擬量輸入通道adc0809 對輸入模擬量要求:信號(hào)單極性，電壓范圍是05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線:4條ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ale線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將a， b，c 三條地

22、址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。a，b 和c 為地址輸入線，用于選通in0in7 上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線:11 條st 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)st 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st 應(yīng)保持低電平。eoc 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)eoc 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行a/d 轉(zhuǎn)換。oe為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。d7d0 為數(shù)字量輸出線。clk為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因adc0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所

23、需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500khz，vref()，vref()為參考電壓輸入。3. adc0809應(yīng)用說明(1)adc0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與at89s51 單片機(jī)直接相連；(2)初始化時(shí)，使st和oe信號(hào)全為低電平；(3)送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到a，b，c端口上；(4)在st端給出一個(gè)至少有100ns 寬的正脈沖信號(hào)；(5)是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)eoc信號(hào)來判斷；(6)當(dāng)eoc變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給oe 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。由于adc0809的時(shí)鐘信號(hào)為500khz，故將單片機(jī)的ale端接四分頻器后給轉(zhuǎn)換器作為時(shí)鐘。a/d轉(zhuǎn)換電路如圖3.6所示。

24、4. adc0809的工作過程:首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器，start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請。當(dāng)oe輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。圖3.6 a/d轉(zhuǎn)換電路 3.2.4 hd7279a顯示電路本課題中氣體監(jiān)測系統(tǒng)的工作環(huán)境是處于比較黑暗的礦井巷道中，所以不宜采用液晶顯示模塊，而采用了發(fā)光柔和的leo數(shù)碼管作顯示，顯示顏色為

25、紅色。發(fā)光數(shù)碼粉的優(yōu)點(diǎn)在于防潮防濕，溫度特性極佳，而且有遠(yuǎn)距離視覺效果，很適合礦井下惡劣環(huán)境的需要。而我們使用的單片機(jī)at89552本身并無顯示接口部分，需要外接顯示的譯碼驅(qū)動(dòng)電路。led數(shù)碼管顯示有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。通常小管采用哪種顯示方式，單片機(jī)往往都工作于并行工/0或存儲(chǔ)器方式。在本課題的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)中，利用8位led顯示驅(qū)動(dòng)器 max7219構(gòu)成顯示接口電路。hd7279a的特點(diǎn)是一片具有串行接口的 ,可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰極數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片可連接多達(dá) 64 個(gè)鍵的鍵盤矩陣 , 并含有去抖動(dòng)電路。hd7279a芯片內(nèi)部有譯碼器 ,可以直接接受 16 進(jìn)制

26、碼 ,并且具有2種譯碼方式和多種控制指令 ,如:消隱、閃爍、 左移、 右移、 段尋址等?？梢詮V泛應(yīng)用在儀器儀表 ,工業(yè)控制 ,條形顯示器 ,控制面板等領(lǐng)域。串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng)led；各個(gè)獨(dú)立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性；循環(huán)左移和右移指令；具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立led；64鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動(dòng)電路。hd7279a的引腳如圖所示。圖3.7 hd7279a引腳hd7279a是標(biāo)準(zhǔn)28引腳雙列直插式芯片。引腳1 ,2 (vdd)為正電源；引腳3 ,5 (nc)不連接 ,使用時(shí)要求懸空；引腳4 (vss)為接地端；引腳6 (cs)片選輸入端 ,此引腳為低電平時(shí) ,可向芯片發(fā)送

27、指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)；引腳7 (clk)為同步時(shí)鐘輸入端 ,向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí) ,該引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效；引腳8 (data)為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端 ,當(dāng)芯片接收指令時(shí),此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí),此引腳在讀指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?；引腳9 (key)為按鍵有效輸出端 ,平時(shí)為高電平 ,當(dāng)檢測到有效按鍵時(shí) ,此引腳變?yōu)榈碗娖剑灰_1016 (sgsa)為段g段a驅(qū)動(dòng)輸出；引腳 17 (dp)為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出；引腳1825 (dig0dig7)為數(shù)字 07位驅(qū)動(dòng)輸出；引腳 26 (clko) 為振蕩輸出端；引腳 27(rc)為 rc振蕩器連接端；引腳28 (res

28、et)為復(fù)位端。hd7279的指令通信是采用串行方式與微處理器通訊 ,串行數(shù)據(jù)從data引腳送入芯片 ,并由 clk端同步。當(dāng)片選端cs信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?,data 引腳上的數(shù)據(jù)在 clk引腳的上升沿被寫入 hd7279a 的緩沖寄存器。hd7279a的指令結(jié)構(gòu)有三種類型(表 1) :11 不帶數(shù)據(jù)的純指令 ,指令的寬度為8個(gè)bit位 ,即微處理器需要發(fā)送8 個(gè) clk脈沖；21 帶數(shù)據(jù)指令 ,寬度為 16 個(gè)bit位 ,即微處理器需要發(fā)送 16 個(gè) clk脈沖；31讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令 ,寬度為16個(gè)bit位 ,前8個(gè)bit位為微處理器發(fā)送到 hd7279a的指令,后8個(gè)bit位為 hd7279

29、a返回的鍵盤代碼。執(zhí)行該指令時(shí) ,hd7279a 的 data端在第9個(gè) clk脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài) ,并以第6個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài) ,等待接收下一個(gè)指令。電路接法和注意事項(xiàng)是比較關(guān)心的部分。hd7279a應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接，省去數(shù)碼管或?qū)?shù)碼管消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤的使用。如果不用到鍵盤，則連接到鍵盤的8只10k電阻和8只100k下來電阻均可以省去。如果使用了鍵盤，則要在電路中的100k下拉電阻均不可以省。實(shí)際中下拉電阻和位選電阻應(yīng)該遵循一定的比例，下拉電阻應(yīng)該大于位選電阻的5倍而小于50倍。下拉電阻為10k-100k，位選電阻為1k-10k。下

30、拉電阻盡可能的小，可以提高鍵盤的抗干擾能力。因?yàn)椴捎醚h(huán)掃描工作方式，采用亮度高的數(shù)碼管可以解決亮度不夠問題。hd7279a需要一個(gè)外接的rc震蕩電路，經(jīng)典值是r=1.5k，c=15pf，并且盡量靠近芯片，使之電路連線最短。復(fù)位reset可以直接與正電源連接，需要較高可靠性時(shí)可以接一個(gè)外部的復(fù)位電路。在上電后大約經(jīng)過12-25ms的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。上電后所有的顯示位為顯示和不閃爍。當(dāng)有按鍵按下，key引腳輸出變低電平，此時(shí)接到讀鍵盤指令時(shí)，將輸出鍵盤代碼。因?yàn)樾酒苯域?qū)動(dòng)led顯示，電流較大，且為動(dòng)態(tài)掃描，如果該部分電路的電源線較細(xì)較長，可能會(huì)有電源噪聲干擾，所以在hd7279a的正

31、負(fù)電源端并上去耦電容，提高電路的抗干擾能力。圖3.8 hd7279a的總體連接3.2.5 看門狗硬件電路 在監(jiān)測系統(tǒng)中為了保證單片機(jī)可靠而穩(wěn)定的運(yùn)行，使單片機(jī)系統(tǒng)盡快擺脫因干擾而產(chǎn)生的程序跑飛或死循環(huán)，需要一種監(jiān)視器，提供某種狀態(tài)使cpu重新回到用戶程序。這種監(jiān)視器即“看門狗” (watchdog)。監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)有看門狗功能，一旦系統(tǒng)在現(xiàn)場受到突發(fā)干擾使程序跑飛，單片機(jī)沒有自我保護(hù)能力，不能系統(tǒng)復(fù)位，重新工作。為此，本系統(tǒng)采用了max706和at89s52構(gòu)成的“看門狗”硬件電路，如圖3.16所示。max706是一種性能優(yōu)良的低功耗cmos監(jiān)控電路芯片，其內(nèi)部電路由上電復(fù)位、可重復(fù)觸發(fā)“看門狗

32、”定時(shí)器及電壓比較器等組成。 max7o6有以下特性:(1)精確的供電電壓監(jiān)測(2.63v，2.93v，3.08v)；(2)200ms的復(fù)位時(shí)延；(3)對手動(dòng)復(fù)位信號(hào)消抖，兼容ttl/cmos；(4)獨(dú)立的1.6秒時(shí)長watchdog；(5)可輸出高電平有效的復(fù)位信號(hào)。 cpu正常工作時(shí)，該電路對其不加干預(yù)，當(dāng)cpu工作失常一段時(shí)間后，看門狗電路動(dòng)作，使系統(tǒng)復(fù)位重新工作。圖3.9 看門狗電路p13作為喂狗信號(hào)，cpu只要在 1.6s內(nèi)給pl3一個(gè)正脈沖，看門狗定時(shí)器被清零，wdo引腳維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，cpu不能在1.6s內(nèi)給出喂狗信號(hào)，wdo引腳立即跳變?yōu)榈碗娖?，進(jìn)而觸發(fā)mr手動(dòng)

33、復(fù)位引腳，使max706復(fù)位，從而使“看門狗”定時(shí)器清零并重新開始計(jì)時(shí)，wdo引腳輸出高電平，max706的rst復(fù)位輸出引腳輸出大約200ms:寬度的的電平脈沖，使單片機(jī)控制系統(tǒng)可靠復(fù)位，重新投入正常運(yùn)行。4 總結(jié)與展望4.1研究工作總結(jié) 我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，也是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤為主要能源的國家之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年中國煤炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的35%，可事故傷亡人數(shù)卻占80%。2004年中國有6009名煤礦工人因發(fā)生礦難而死亡。在這些事故中，瓦斯爆炸又占絕大多數(shù)，瓦斯災(zāi)害已成為煤礦安全生產(chǎn)的大敵。 伴隨氣體傳感器的發(fā)展，氣體監(jiān)測儀器的種類也在不斷更新。本文采用了mq-4

34、氣體傳感器。采用具有較高的性能價(jià)格比的at89s52單片機(jī)作為硬件電路的核心，設(shè)計(jì)甲烷氣體監(jiān)測儀表的主電路(詳見附錄)。系統(tǒng)軟件部分采用了模塊化設(shè)計(jì)，為以后對系統(tǒng)的升級提供了良好的接口，使后繼開發(fā)人員可以方便快捷的改變系統(tǒng)設(shè)置。煤礦氣體監(jiān)測儀表運(yùn)用rs-232協(xié)議進(jìn)行串口通信，配合由vb編制的串口通訊監(jiān)控軟件，可以隨時(shí)監(jiān)控儀表工作狀態(tài)，采集傳感器數(shù)據(jù)。此外，串口通訊軟件制訂了多機(jī)通訊協(xié)議，為以后的網(wǎng)絡(luò)測試奠定了基礎(chǔ)。4.2研究工作展望 煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)對煤礦工業(yè)安全生產(chǎn)，減少事故發(fā)生和生命財(cái)產(chǎn)損失有重要意義，但是還是存在其不足的地方，今后考慮從兩個(gè)方面進(jìn)一步研究探討:(l)測量煤礦其他潛在致災(zāi)

35、因素，如采集礦道壓力預(yù)防巷道坍塌、測量煤層溫度防止煤層自燃、測量巷道風(fēng)速防止瓦斯積聚等。通過多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集進(jìn)一步完善煤礦女全監(jiān)測系統(tǒng)；(2)增加系統(tǒng)控制功能，在本課題中主要對監(jiān)測進(jìn)行了深入討論，在進(jìn)一步的研究中考慮如何將智能控制引入系統(tǒng)。致謝經(jīng)過一個(gè)多月的忙碌和工作，本次課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下電氣專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。參考文獻(xiàn)1張俊

36、謨.單片機(jī)中級教程原理與應(yīng)用m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20062郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用m.陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,20033戴永.微機(jī)控制技術(shù)m.湖南:湖南大學(xué)出版社,20044王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20075陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20089張俊謨.單片機(jī)中級教程m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2000.6:132-13710仇玉章.32位微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社，2000.8:142 11康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字、模擬)m.北京:高等教育出版社，2003.7

37、:96-10112陳偉強(qiáng).msc-51實(shí)用子程序集m.北京:北京北京航空航天大學(xué)出版社，1998.4:78-80,82-8513王福瑞.單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全m.北京:中國電力出版社，2002:178-179 14楊金巖.鄭應(yīng)強(qiáng),張振仁.8051單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例m.北京:人民郵電出版社,2005 15王汝林.王涌濤.紅外檢測技術(shù)m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社16孫毓慶.胡育筑,吳玉田,等.分析化學(xué)(2版) m.北京:科學(xué)出版社, 2006.17康永濟(jì).紅外線氣體分析器m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.199318熊友輝,蔣泰毅.電調(diào)制非分光紅外(ndir)氣體傳感器j.2003.11.

38、4(2):4-919常態(tài)華,蘇杰,田亮等.檢測技術(shù)與應(yīng)用m.北京:中國電力出版社.2003.g an employment tribunal claiemployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.you may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your emplo

39、yer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.for more information about dismissal and unfair dismissal, seedismissal.you can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you

40、 win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is r

41、eceived after this time limit, the tribunal will not usually accept i.if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underfurther help.employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you wil

42、l need to give evidence under an oath or affirmation.most people find making a claim to an employment tribunal challenging. if you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underfurther help.if you are being re

43、presented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. this is known as adamages-based agreement. in england and wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case

44、.if you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. it might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a citizens advice bureau. to find your nearest cab, including those that give advice by

45、e-mail, click onnearest cab.for more information about making a claim to an employment tribunal, seeemployment tribunals.the (lack of) air up there watch mcayman islands-based webb, the head of fifas anti-racism taskforce, is in london for the football associations 150th anniversary celebrations and

46、 will attend citys premier league match at chelsea on sunday.i am going to be at the match tomorrow and i have asked to meet yaya toure, he told bbc sport.for me its about how he felt and i would like to speak to him first to find out what his experience was.uefa hasopened disciplinary proceedings a

47、gainst cskafor the racist behaviour of their fans duringcitys 2-1 win.michel platini, president of european footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.cska said they were surprised and disappointed by toures complaint. in a statement the russian s

48、ide added: we found no racist insults from fans of cska.age has reached the end of the beginning of a word. may be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; may be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days,

49、my mind has been very messy, in my mind constantly. always feel oneself should go to do something, or write something. twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個(gè)不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己

50、自己似乎應(yīng)該去做點(diǎn)什么，或者寫點(diǎn)什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。the end of our life, and can meet many things really do?而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？during my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for new year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optio

51、nal; junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; then in high school, think dont want to give vent to out your inner voice c

52、an be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearance.童年時(shí)，覺得壓歲錢和

53、新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進(jìn)，會(huì)越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時(shí)，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學(xué)錄的時(shí)候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個(gè)句點(diǎn)，但畢業(yè)晚會(huì)的時(shí)候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時(shí)，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to res

54、olutely, have to do, and time.原來，這個(gè)世界上，對某個(gè)事件能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的，除了非做不可的堅(jiān)決，還有，時(shí)間。a persons time, your ideas are always special to clear. want, want, line is clear, as if nothing could shake his. also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. dislike his cowardice, fi

55、nally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一個(gè)人的時(shí)候，自己的想法總是特別地清晰。想要的，不想要的，界限明確，好像沒有什么可以撼動(dòng)自己。也曾經(jīng)好像已經(jīng)下定了決心去做某件事，但更多的時(shí)候是最后又打起了退堂鼓。嫌惡過自己的怯懦，最終

56、卻發(fā)現(xiàn)有很多緣分，有很多錯(cuò)過，好像冥冥之中真的已經(jīng)注定。那些曾經(jīng)所謂的非做不可，只是青蔥年華里自己給自己注射的一支強(qiáng)心劑，或者說，是自以為是的精神寄托罷了。at the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. suddenly thought of blue plaid shirt; those were broken into various shapes of stationery; from the corner at the beginning of deep friendship; have declared the end of the encounter that havent start planning. those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是陰暗的，空氣里有著剛下過雨之后的清新因子。突然想到那件藍(lán)格子襯衫；那些被折成各種各樣形狀的信紙；那段從街角深巷伊始的友誼；還有那場還沒有開始就宣告了終結(jié)的邂逅計(jì)劃那些年那些天的非做不可，