礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證課件

礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證課件

礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。世界各主要產(chǎn)煤國對此都十分重視，推廣使用了環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。由于煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有瓦斯(主要成份是甲烷)等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動大、工作場所分散且距離遠(yuǎn)。因此，礦山監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。這主要體現(xiàn)在電氣防爆、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)、監(jiān)控對象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、抗故障能力強(qiáng)，不宜采用中繼器、傳感器宜采用遠(yuǎn)程供電、設(shè)備外殼防護(hù)性能要求高等方面。采用監(jiān)控系統(tǒng)后，保障煤炭高產(chǎn)、高效安全生產(chǎn)，具有重大的實用價值。前言2感謝你的觀看2019年5月21日礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生一、任務(wù)描述二、任務(wù)分析三、相關(guān)知識四、任務(wù)布置3感謝你的觀看2019年5月21日一、任務(wù)描述3感謝你的觀看2019年5月21日

單片機(jī)在礦山監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，而單片機(jī)的使用方法是掌握單片機(jī)系統(tǒng)的前提。因此，只有真正掌握了單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成，才能夠根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點選擇合適的指令編制程序，設(shè)計外圍電路，才能確保單片機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成。單片機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類琳瑯滿目。為滿足工業(yè)控制的要求，選擇合適型號的單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計是每一個單片機(jī)使用者必須掌握的技能。因此，只有通過了解單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況，掌握當(dāng)前市場主流單片機(jī)型號、種類及其特點才能設(shè)計出滿足工作要求的單片機(jī)系統(tǒng)。一、任務(wù)描述返回4感謝你的觀看2019年5月21日單片機(jī)在礦山監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，而單片機(jī)的使用方二、任務(wù)分析

單片機(jī)的元件識別主要包括認(rèn)識單片機(jī)實物，掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，了解單片機(jī)擴(kuò)展芯片，了解單片機(jī)電路系統(tǒng)構(gòu)成等。為能正確地編制程序并設(shè)計外圍電路，實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)，首先必須先認(rèn)識單片機(jī)實物并掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點等相關(guān)知識。單片機(jī)的發(fā)展分類主要包括單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況，了解當(dāng)前市場主流單片機(jī)型號及種類，了解單片機(jī)的特點及應(yīng)用領(lǐng)域等。通過了解主流單片機(jī)型號及種類，并能通過查找資料確定單片機(jī)的主要性能，進(jìn)而選擇合適型號的單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。返回5感謝你的觀看2019年5月21日二、任務(wù)分析單片機(jī)的元件識別主要包括認(rèn)識單片機(jī)實物，掌三、相關(guān)知識（一）早期的礦山監(jiān)控系統(tǒng)礦山監(jiān)控系統(tǒng)是由瓦斯遙測系統(tǒng)發(fā)展而來的，如圖1—1所示。遙測儀記錄儀斷電儀斷電儀甲烷傳感器甲烷傳感器被控開關(guān)

交流電

圖1-1早期的礦井監(jiān)控系統(tǒng)返回6感謝你的觀看2019年5月21日三、相關(guān)知識（一）早期的礦山監(jiān)控系統(tǒng)礦山監(jiān)控系統(tǒng)是由瓦斯

瓦斯遙測系統(tǒng)是用來監(jiān)控井下環(huán)境中甲烷濃度的監(jiān)控系統(tǒng)，并具有瓦斯超限聲光報警和斷電功能。瓦斯遙測系統(tǒng)一般由甲烷傳感器、斷電儀、遙測儀和記錄儀組成。

甲烷傳感器將被測甲烷濃度轉(zhuǎn)換為電信號送斷電儀，并具有甲烷濃度顯示和甲烷度超過報警門限后聲光報警功能。

斷電儀對甲烷傳感器送來的甲烷濃度信號進(jìn)行調(diào)制，將調(diào)制后的信號經(jīng)2芯礦信號電纜遠(yuǎn)距離傳送至位于地面的遙測儀。

遙測儀對接收到的調(diào)制信號解調(diào)后顯示，并進(jìn)行報警判別，當(dāng)甲烷濃度超過報警限時，發(fā)出聲光報警信號。記錄儀將甲烷濃度實時記錄下來。7感謝你的觀看2019年5月21日瓦斯遙測系統(tǒng)是用來監(jiān)控井下環(huán)境中甲烷濃度的監(jiān)控系

在發(fā)展甲烷遙測系統(tǒng)的同時，為了保證軌道運輸、提升運輸、膠帶運輸?shù)冗\翱統(tǒng)的安全、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，推廣應(yīng)用了模擬盤調(diào)度系統(tǒng)。例如，用于軌道運輸監(jiān)控的信、集、閉系統(tǒng)，用于提升運輸監(jiān)控的信號系統(tǒng)和用于膠帶運輸監(jiān)控的信號系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)均采用集中監(jiān)控，每路信號使用一對電纜芯線接至總控制臺、總控盤使用指示燈顯示設(shè)備狀態(tài)，為形象直觀、常常將設(shè)備圖形等制成背景，在被監(jiān)控的蕾處設(shè)置指示燈，如圖1-2所示。圖1—2模擬盤調(diào)度系統(tǒng)

模擬盤繼電器及被控開關(guān)繼電器及被控開關(guān)8感謝你的觀看2019年5月21日在發(fā)展甲烷遙測系統(tǒng)的同時，為了保證軌道運輸、提升（二）礦山監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

早期的瓦斯遙測系統(tǒng)和模擬盤調(diào)度系統(tǒng)雖在煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率方面起到了重要作用，但由于這些系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)單一，監(jiān)測容量小，電纜用量大、系統(tǒng)性能價格比低。因此，難以滿足煤礦對礦井監(jiān)控提出的越來越高的要求。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。9感謝你的觀看2019年5月21日（二）礦山監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀早期的瓦斯遙測系統(tǒng)和模擬

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。

這些系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分站、電源箱(或電控箱)、主站、主機(jī)(含顯示器)、打印機(jī)、模擬盤、多屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、電纜和接線盒等組成，如圖1-3所示。10感謝你的觀看2019年5月21日安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、圖1—3礦井監(jiān)控系統(tǒng)11感謝你的觀看2019年5月21日圖1—3礦井監(jiān)控系統(tǒng)11感謝你的觀看2019年5月21日

傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜(其中1芯用于地線,1芯用于信號線、l芯用于分站向傳感器供電)與分站相連，并具有顯示和聲光報警功能(有些傳感器沒有示和聲光報警).執(zhí)行機(jī)構(gòu)(含聲光報警及顯示設(shè)備)將控制信號轉(zhuǎn)換為被控物理量,使用礦用電纜與分站相連。分站接收來自傳感器的信號．并按預(yù)先約定的復(fù)用方式(時分制或頻分制等：遠(yuǎn)距離傳送給主站(或傳輸接口)，同時，接收來自主站(或傳輸接口)多路復(fù)用信。分制或頻分制等)。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等。對傳感器輸入的信號和主站(或傳輸接口)傳輸來的信號進(jìn)行處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)距分站的最大傳輸距離一般不大于2lKm。12感謝你的觀看2019年5月21日傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜(其中

現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般需經(jīng)分站接人系統(tǒng)(除個別外)，這樣雖然便于分站實現(xiàn)就地控制，但當(dāng)個別傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)離分站較遠(yuǎn)，而離系統(tǒng)電纜較近時，就顯得十分不合理，既不便于系統(tǒng)維護(hù)．又增加了系統(tǒng)電纜投資。因此現(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)均為主從式傳輸，如圖1-4所示。

現(xiàn)有傳感器輸出信號為模擬信號(頻率型、電流型和電壓型)和開關(guān)量信號，采用模擬信號和開關(guān)量信號，很難實現(xiàn)傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電纜多路復(fù)用。圖1-4傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)與分站連接分站傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)13感謝你的觀看2019年5月21日現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般需經(jīng)分站接人系統(tǒng)(除個別外)（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)

礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于全面綜合監(jiān)控，又可實現(xiàn)某些或某個方面監(jiān)控的多參數(shù)、多功能系統(tǒng)。全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)由智能傳感器、智能監(jiān)控站、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)等組成。如圖1-5所示。圖1—5全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)14感謝你的觀看2019年5月21日（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于1、智能傳感器

（1）智能傳感器使用一種通用電路，便于維護(hù)人員集中精力，深入細(xì)致地掌握電路原理，達(dá)到每一位具有一定電路基礎(chǔ)的維護(hù)人員均能及時處理故障的要求。以保證系統(tǒng)正常運行。同時由于電路統(tǒng)一備用組件種類少，也便于備件的準(zhǔn)備。傳感元件放大電路小信號檢測A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)最小系統(tǒng)顯示電路聲光報警電路信號輸出電路圖1-6智能傳感器15感謝你的觀看2019年5月21日1、智能傳感器（1）智能傳感器使用一種通用電路

（2）數(shù)字信號傳輸與多路復(fù)用

智能傳感器采用數(shù)字信號傳輸，多臺傳感器共享一根多芯電纜接成樹形結(jié)構(gòu)與智能監(jiān)控站相連。當(dāng)傳感器遠(yuǎn)離智能監(jiān)控站而靠近系統(tǒng)傳輸電纜時。智能傳感器可直接接系統(tǒng)電纜，如圖1-7所示。圖1-7智能傳感器直接接系統(tǒng)電纜16感謝你的觀看2019年5月21日（2）數(shù)字信號傳輸與多路復(fù)用智能傳感器采用

現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復(fù)用，主要是因為現(xiàn)有傳感器采用單片機(jī)的較少，實現(xiàn)時分多路復(fù)用困難。另一個原因是早期傳感器耗能大，一對芯線只能為一臺傳感器供電。例如：早期甲烷傳感器工作電流為300mA、傳感器輸入電壓為7—24V。若由24V本安電源供電．供電電纜環(huán)路電陰為26n／Km，其供電距離為(24—7)／(03×261_2．18Km。若向2臺傳感器供電，則供電距離僅為1．09Kin，不滿足2Km輸距離的要求。而目前傳感器的工作電流一般不大于100mA，特別是一些溫度、開關(guān)量等傳感器工作電流不大于10mA，從而解決了一對芯線為多臺傳感器遠(yuǎn)距離供電問題。因此，傳感器電纜復(fù)用路數(shù)，并不取決于監(jiān)測周期、傳輸速率和地址編碼，而取決于傳感器的供電電流，這就給傳感組件降低消耗提出了新的要求。

17感謝你的觀看2019年5月21日現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復(fù)用，主要是（3）就地控制

智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)(模擬量傳感器)或狀態(tài)(開關(guān)量傳感器)外，還有報警、斷電等控制信號。接在同一條總線上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如聲光報警和斷電設(shè)備)根據(jù)收到的控制信號(如：報警和斷電信號)．執(zhí)行相應(yīng)的操作(如：發(fā)出聲：警和斷電控制)。傳感器直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，較經(jīng)分站控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有執(zhí)行速度可靠性高等優(yōu)點，當(dāng)分站發(fā)生故障時，仍可執(zhí)行基本的控制。2、智能監(jiān)控站

智能監(jiān)控站是全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)智能現(xiàn)場設(shè)備，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)分站，有信號采集、控制、與主站(或上級智能控制站)雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?8感謝你的觀看2019年5月21日（3）就地控制智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)3、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)

調(diào)度和管理人員是通過調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)的中心站和遠(yuǎn)程終端，具有系統(tǒng)初始化、顯示、打印、存儲、控制干預(yù)等功能。4、現(xiàn)場總線與組態(tài)軟件技術(shù)

現(xiàn)場總線(FieldBus)是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的多節(jié)點、數(shù)字式、雙向傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)；是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)飛速發(fā)展并在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)場總線采用開放式互連網(wǎng)絡(luò)，公開所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，提高了設(shè)備的互換性?，F(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等具有檢測、變換、補(bǔ)償、運算和控制等多種功能，控制權(quán)力進(jìn)一步下放，既提高系統(tǒng)可靠性和實時性，又降低了系統(tǒng)成本?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用多路復(fù)用雙向數(shù)字傳輸，大大節(jié)省了傳輸電纜、降低了設(shè)備成本、提高了系統(tǒng)可靠性、便于用戶使用與維護(hù)。19感謝你的觀看2019年5月21日3、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和管理人員是通過調(diào)度管理網(wǎng)（四）礦井監(jiān)控系統(tǒng)的分類

礦井監(jiān)控系統(tǒng)可按監(jiān)控目的、使用環(huán)境、復(fù)用方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信號、信號的傳輸方向、同步方式、調(diào)制方式等進(jìn)行分類。按監(jiān)控目的不同可分為環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)。按使用環(huán)境不同可分為防爆型(本質(zhì)安全型、隔爆兼本質(zhì)安全型、隔爆型等)、礦用一般型、地面普通型和復(fù)合型(由防爆型、礦用一般型和地面普通型中兩種或兩種以上構(gòu)成)系統(tǒng)。按復(fù)用方式不同可分為頻分制、時分制、碼分制和復(fù)合復(fù)用方式(同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上)系統(tǒng)。按采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同可分為星形、環(huán)形、樹形、總線形和復(fù)合形(同時采用星形、環(huán)形、樹形、總線形中兩種或兩種以上)系統(tǒng)。按信號傳輸方向不同可分為單向、單工和雙工系統(tǒng)．按所傳輸?shù)男盘柌煌煞譃槟M傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)。按調(diào)制方式不同可分為基帶、調(diào)幅、凋頻和調(diào)相等系統(tǒng)。按同步方式不同可分為同步傳輸系統(tǒng)和異步傳輸系統(tǒng)等等。20感謝你的觀看2019年5月21日（四）礦井監(jiān)控系統(tǒng)的分類礦井監(jiān)控系統(tǒng)可按監(jiān)控目（五）51系列單片機(jī)概述MCS-51單片機(jī)是Intel公司20世紀(jì)80年代初推出的高性能8位單片機(jī)，其典型產(chǎn)品有8031、8051和8751，8031無片內(nèi)ROM，8051內(nèi)部有4KB掩膜ROM，8751內(nèi)部有4KBEPROM，除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。（六）單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1、中央處理器（CPU）

2、數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）3、程序存儲器（內(nèi)部ROM）

4、定時/計數(shù)器5、并行輸入/輸出(I/O)口6、串行口7、時鐘電路8、中斷系統(tǒng)21感謝你的觀看2019年5月21日（五）51系列單片機(jī)概述MCS-51單片機(jī)是Intel公司2（七）單片機(jī)工作條件

1、時鐘電路要給單片機(jī)CPU提供時鐘信號，就需要相關(guān)的硬件電路，即振蕩器和時鐘電路。51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，這個反相放大器的作用就是構(gòu)成振蕩器，但要形成時鐘，外部還需要加一些附加電路。一種是內(nèi)部時鐘方式：這種方式需在18腳和19腳外接晶體振蕩器(或陶瓷諧振器)和電容，如圖1-8所示。圖1-8內(nèi)部時鐘22感謝你的觀看2019年5月21日（七）單片機(jī)工作條件圖1-8內(nèi)部時鐘22感謝你的觀看2

另外一種是外部時鐘方式：對HMOS型單片機(jī)XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入，如圖1-9所示；對CHMOS型單片機(jī)外部時鐘信號從XTAL1腳輸入，XTAL2懸空，如圖1-10所示。圖1-10CHMOS型單片機(jī)外部時鐘圖1-9HMOS型單片機(jī)外部時鐘23感謝你的觀看2019年5月21日另外一種是外部時鐘方式：對HMOS型單片機(jī)XTA2、復(fù)位電路

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當(dāng)5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式，即上電復(fù)位(見圖1-11a)和按鍵復(fù)位(見圖1-11b)。a、上電復(fù)位電路b、按鍵復(fù)位電路圖1-11復(fù)位電路接法24感謝你的觀看2019年5月21日2、復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使根據(jù)以上分析可得圖1-12所示的以89C51為例的單片機(jī)工作條件接線圖。

圖1-12單片機(jī)工作條件接線圖25感謝你的觀看2019年5月21日根據(jù)以上分析可得圖1-12所示的以89C51為例的單片機(jī)工作（八）單片機(jī)輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)

在51系列單片機(jī)中有4個雙向并行I/O口P0~P3，每個端口都由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成。單片機(jī)與外部設(shè)備交換信息時，都是通過端口進(jìn)行的。

在進(jìn)行寫端口操作時，CPU將內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器和輸出驅(qū)動器送到端口引腳；在進(jìn)行讀端口操作時，將端口鎖存器或引腳數(shù)據(jù)經(jīng)輸入緩沖器傳送至內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。4個I/O端口都可作輸入/輸出口使用，其中P0口和P2口還可用于對外部存儲器或外部擴(kuò)展設(shè)備的訪問。

在擴(kuò)展外部存儲器或外部設(shè)備時，把P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線口使用，分時輸出外部存儲器或外部設(shè)備的低8位地址和8位數(shù)據(jù)。當(dāng)擴(kuò)展的外部存儲器或外部設(shè)備的地址為16位時，把P2口用作地址總線口，輸出高8位地址。P3口除作通用I/O口外，其各位還可作為第二功能使用。26感謝你的觀看2019年5月21日（八）單片機(jī)輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)在51系列單片機(jī)1、P0口作用：通用I/O口訪問片外擴(kuò)展存儲器時，復(fù)用為低8位地址線和數(shù)據(jù)線。如圖1-13所示為P0口的位結(jié)構(gòu)圖。圖1-13P0口的位結(jié)構(gòu)圖27感謝你的觀看2019年5月21日1、P0口圖1-13P0口的位結(jié)構(gòu)圖27感謝你的觀看2、P1口作用：通用I/O口如圖1-14所示為P1口的位結(jié)構(gòu)圖。圖1-14P1口的位結(jié)構(gòu)圖28感謝你的觀看2019年5月21日2、P1口圖1-14P1口的位結(jié)構(gòu)圖28感謝你的觀看3、P2口作用：通用I/O口；高8位地址線。如圖1-15所示為P2口的位結(jié)構(gòu)圖。圖1-15P2口的位結(jié)構(gòu)圖

29感謝你的觀看2019年5月21日3、P2口圖1-15P2口的位結(jié)構(gòu)圖29感謝你的觀看24、P3口作用：通用I/O口。如圖1-16所示為P3口的位結(jié)構(gòu)圖。圖1-16P3口的位結(jié)構(gòu)圖。30感謝你的觀看2019年5月21日4、P3口如圖1-16所示為P3口的位結(jié)構(gòu)圖。圖1-16引腳轉(zhuǎn)義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2INT0外部中斷0請求P3.3INT1外部中斷1請求P3.4T0計數(shù)器0外部輸入P3.5T1計數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀P3口第二功能如表1-1：

表1-1P3口第二功能31感謝你的觀看2019年5月21日引腳轉(zhuǎn)義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TX（九）MCS-51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器

MCS-51單片機(jī)的芯片內(nèi)部有RAM和ROM兩類存儲器，即所謂的內(nèi)部RAM和內(nèi)部ROM，首先分析內(nèi)部RAM。

1、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128單元

8051的內(nèi)部RAM共有256個單元，通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分：低128單元（單元地址00H～7FH）和高128單元（單元地址80H～FFH）。如圖1-17所示為低128單元的配置圖。30H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)20H～2FH位尋址區(qū)（00H～7FH）18H～1FH工作寄存器3區(qū)（R7～R0）10H～17H工作寄存器2區(qū)（R7～R0）08H～0FH工作寄存器1區(qū)（R7～R0）00H～07H工作寄存器0區(qū)（R7～R0）圖1-17內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128單元配置圖32感謝你的觀看2019年5月21日（九）MCS-51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器MCS-51單片機(jī)的芯

低128單元是單片機(jī)的真正RAM存儲器，按其用途劃分為三個區(qū)域：（1）寄存器區(qū)

共有四組寄存器，每組8個寄存單元（各為8位），各組都以R0～R7作寄存單元編號。寄存器常用于存放操作數(shù)及中間結(jié)果等，由于它們的功能及使用不作預(yù)先規(guī)定，因此稱之為通用寄存器，有時也叫工作寄存器。在任一時刻，CPU只能使用其中的一組寄存器，并且把正在使用的那組寄存器稱之為當(dāng)前寄存器組。到底是哪一組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1、RS0位的狀態(tài)組合來決定。（2）位尋址區(qū)

內(nèi)部RAM的20H～2FH單元，既可作為一般RAM單元使用，進(jìn)行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進(jìn)行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。位尋址區(qū)共有16個RAM單元，計128位，位地址為00H～7FH。如下圖33感謝你的觀看2019年5月21日低128單元是單片機(jī)的真正RAM存儲器，按其用途劃分為三個表1-2為片內(nèi)RAM位尋址區(qū)的位地址。單元地址MSB位地址LSB2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F077E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800表1-2片內(nèi)RAM位尋址區(qū)的位地址。34感謝你的觀看2019年5月21日表1-2為片內(nèi)RAM位尋址區(qū)的位地址。單元地址MSB

（3）用戶RAM區(qū)在內(nèi)部RAM低128單元中，通用寄存器占去32個單元，位尋址區(qū)占去16個單元，剩下80個單元，這就是供用戶使用的一般RAM區(qū)，其單元地址為30H～7FH。對用戶RAM區(qū)的使用沒有任何規(guī)定或限制。但在一般應(yīng)用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。

2、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128單元內(nèi)部RAM的高128單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為80H～FFH。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故而稱之為專用寄存器（SpecialFunctionRegister），也可稱為特殊功能寄存器。35感謝你的觀看2019年5月21日（3）用戶RAM區(qū)35感謝你的觀看2019年5月21日（1）程序計數(shù)器（PC——ProgramCounter）（2）累加器（ACC——Accumulator）（3）B寄存器（4）程序狀態(tài)字（PSW——ProgramStatusWord）專用寄存器（SFR）簡介D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HCYACF0RS1RS0OVF1PPSW各位定義如表1-35、數(shù)據(jù)指針（DPTR）6、堆棧指針（SP----StackPointer）表1-3PSW各位定義36感謝你的觀看2019年5月21日（1）程序計數(shù)器（PC——ProgramCounter）專SFRMSB位地址/位定義LSB字節(jié)地址BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0H

PSWD7D6D5D4D3D2D1D0

D0HCYACF0RS1RS0OVF1PIPBFBEBDBCBBBAB9B8B8H///PSPT1PX1PT0PX0

P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HIEAFAEADACABAAA9A8A8HEA//ESET1EX1ET0EX0

P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SBUF(99H)

SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

P19796959493929190

90HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0TH1(8DH)TH0(8CH)TL1(8BH)TL0(8AH)TMODGATC/TM1M0GATC/TM1M0(89H)TCON8F8E8D8C8B8A898888HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0PCONSMO///////(87H)DPH(83H)DPL(82H)SP(81H)P0878685848382818080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0表1-4MCS-51專用寄存器地址表37感謝你的觀看2019年5月21日SFRMSB位地址/位定義對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明：

21個可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。程序計數(shù)器PC不占據(jù)RAM單元，它在物理上是獨立的，因此是不可尋址的寄存器。對專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器單元地址。表中凡字節(jié)地址不帶括號的寄存器都是可進(jìn)行位尋址的寄存器，而帶括號的是不可位尋址的寄存器，如表所列。全部專用寄存器可尋址的位共83位，這些位都具有專門的定義和用途。這樣加上位尋址區(qū)的128位，在MCS-51的內(nèi)部RAM中共有128+83=211個可尋址位。38感謝你的觀看2019年5月21日對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明：21個可（十）MCS-51內(nèi)部程序存儲器MCS-51的程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。8051片內(nèi)有4KB的ROM,8751片內(nèi)有4KB的EPROM，8031片內(nèi)無程序存儲器。MCS-51的片外最多能擴(kuò)展64K字節(jié)程序存儲器，片內(nèi)外的ROM是統(tǒng)一編址的。如端保持高電平,8051的程序計數(shù)器PC在0000H~0FFFH地址范圍內(nèi)(即前4KB地址)是執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序，PC1000H~FFFFH地址范圍時,自動執(zhí)行片外程序存儲器中的程序，當(dāng)當(dāng)保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器,片外存儲器可以從0000H開始編址。

有一組特殊單元是0003H～002AH。共40個單元，這40個單元被均勻地分為五段，作為五個中斷源的中斷地址區(qū)。其中：0003H～000AH外部中斷0中斷地址區(qū)000BH～0012H定時器/計數(shù)器0中斷地址區(qū)0013H～001AH外部中斷1中斷地址區(qū)001BH～0022H定時器/計數(shù)器1中斷地址區(qū)0023H～002AH串行中斷地址區(qū)39感謝你的觀看2019年5月21日（十）MCS-51內(nèi)部程序存儲器MCS-51的程序存儲

中斷響應(yīng)后，按中斷種類，自動轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序。因此在中斷地址區(qū)中理應(yīng)存放中斷服務(wù)程序。但通常情況下，8個單元難以存下一個完整的中斷服務(wù)程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實際入口地址去。返回40感謝你的觀看2019年5月21日中斷響應(yīng)后，按中斷種類，自動轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址

（十一）節(jié)電工作

MCS－5l系列單片機(jī)有HMOS和CHMOS兩種工藝芯片，其中CHMOS芯片具有功耗小的優(yōu)點。為進(jìn)一步降低單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗，CHMOS單片機(jī)還可通過對特殊功能寄存器PCON的PD位和IDL位的選擇，使其工作在等待工作方式和掉電工作方式，特殊功能寄存器PCON每位定義如圖1-22所示。如果同時將PD位和IDL位置1，則優(yōu)先執(zhí)行掉電工作方式。HMOS單片機(jī)的特殊功能寄存器PCON只有SMOD位有定義，其余4位僅CHMOS單片機(jī)才有定義。因此，在使用時應(yīng)注意二者的區(qū)別，避免對沒有定義位操作。41感謝你的觀看2019年5月21日（十一）節(jié)電工作

MCS－5l系列單片機(jī)有HM圖1-22特殊功能寄存器PCON位定義42感謝你的觀看2019年5月21日圖1-22特殊功能寄存器PCON位定義42感謝你的觀看201、等待工作方式當(dāng)特殊功能寄存器PCON的IDL=1時，CHMOS單片機(jī)便工作在等待工作方式。CHMOS單片機(jī)工作在等待工作方式時，CPU無時鐘，但振蕩器繼續(xù)工作，中斷、串行口和定時器模塊繼續(xù)工作，棧指針、程序計數(shù)器、程序狀態(tài)字、累加器和所有其他寄存器的內(nèi)容保持不變。在等待工作方式期間，ALE和PSEN保持高電平，口的引腳保持進(jìn)入等待工作方式時的狀態(tài)。43感謝你的觀看2019年5月21日1、等待工作方式43感謝你的觀看2019年5月2、掉電工作方式當(dāng)特殊功能寄存器PCON的PD=l時，CHMOS單片機(jī)便工作在掉電工作方式。CHMOS單片工作在掉電工作方式時，片內(nèi)振蕩器停止工作，單片機(jī)停止一切操作，但片內(nèi)RAM和特殊寄尋存器的內(nèi)容保持不變。在掉電工作方式期間，口的引腳輸出各自SFR的內(nèi)容。ALE和PSEN輸出為低電平。在掉電工作方式期間，電源Vcc能降至2V，但要保證在掉電工作方式開始前電源Vcc不低于正常值，并且在結(jié)束掉電工作方式前使電源Vcc恢復(fù)到正常值。44感謝你的觀看2019年5月21日2、掉電工作方式44感謝你的觀看2019年5月

退出掉電工作方式的唯一辦法是硬件復(fù)位。由于在掉電工作方式期問時鐘振蕩器停止工作，因此，復(fù)位脈沖必須保持足夠的寬度，以確保時鐘振蕩器重新啟動并達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。復(fù)位脈沖的持續(xù)時間一般不小于10ms。45感謝你的觀看2019年5月21日退出掉電工作方式的唯一辦法是硬件復(fù)位。由于在掉

（十二）爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計一般包括技術(shù)性能指標(biāo)的確定、電氣防爆型式的選擇、軟硬件功能的劃分、芯片的選擇、抗干擾設(shè)計、電氣防爆設(shè)計等內(nèi)容。46感謝你的觀看2019年5月21日（十二）爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計46感謝1、系統(tǒng)設(shè)計與防爆設(shè)計（1）技術(shù)性能指標(biāo)的確定技術(shù)性能指標(biāo)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)和最終目標(biāo)，它貫穿著整個設(shè)計工作。在確定技術(shù)性能及指標(biāo)時，要根據(jù)用戶對系統(tǒng)的使用要求，并參考現(xiàn)有國內(nèi)外類似系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)、綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性、易操作維護(hù)性、系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)效益等因素，提出比較合理的技術(shù)性能指標(biāo)，并查閱有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使之標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。當(dāng)然，技術(shù)性能指標(biāo)在系統(tǒng)的研制過程還將進(jìn)一步完善和修改，使系統(tǒng)具有較高的性能／價格比。47感謝你的觀看2019年5月21日1、系統(tǒng)設(shè)計與防爆設(shè)計47感謝你的觀看2019

（2）防爆設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的防爆型式主要以本質(zhì)安全型為主，這是由于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備與其他類型的防爆電氣設(shè)備相比，具有體積小、重量輕、制造工藝簡單、成本低等優(yōu)點，特別是本質(zhì)安全電路無論在正常工作狀態(tài)，還是在規(guī)定的故障狀態(tài)下都是安全的。本質(zhì)安全防爆的原理是：通過合理選擇電氣設(shè)備的電路和電路參數(shù)，使電路在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不致引起周圍可燃性氣體的燃燒或爆炸。因此，本質(zhì)安全型防爆單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)是低電壓、小電流和小功率系統(tǒng)。對于難以滿足這些條件的系統(tǒng)電源和大功率路一般采用本質(zhì)安全型和隔爆型或本質(zhì)安全型與澆封型的復(fù)合防爆型式，如：隔爆兼本質(zhì)安全型電源等。48感謝你的觀看2019年5月21日（2）防爆設(shè)計48感謝你的觀看2019年

在設(shè)計本質(zhì)安全型電路時，首先應(yīng)設(shè)計好本質(zhì)安全型電源。當(dāng)輸出端發(fā)生短路等故障時，應(yīng)具有保護(hù)功能，并當(dāng)故障排除后，應(yīng)能自動恢復(fù)正常。對于輸出電流較大、電壓較高、功率較大的電源，還應(yīng)采用快速切斷或保護(hù)措施。在設(shè)計本質(zhì)安全電源的負(fù)載時，應(yīng)考慮盡量減少負(fù)載中的儲能元件和容量，盡量不采用電感、電容等元件。必須使用時，應(yīng)盡量減小其電感量或電容量。同時，應(yīng)盡量減小負(fù)載的工作電壓、工作電流和功率。對于參數(shù)變化后或故障后將影響電路本質(zhì)安全防爆性能的電阻、電容、電感、變壓器、晶體管等元件，在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下的電流、電壓和功率應(yīng)不大于其額定值的三分之二。49感謝你的觀看2019年5月21日在設(shè)計本質(zhì)安全型電路時，首先應(yīng)設(shè)計好

（3）功能劃分軟、硬件功能的劃分就是根據(jù)所確定的技術(shù)性能指標(biāo)確定哪些功能由單片機(jī)來完成，哪些功能由外部接口電路來完成，哪些功能由外圍數(shù)字電路或模擬電路來完成，哪些功能由傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成，哪些功能由軟件來完成。在功能的劃分上，為了簡化硬件結(jié)構(gòu)，減小功耗，便于本質(zhì)安全防爆，降低成本，凡能夠用軟件、單片機(jī)及其少量外部電路完成的功能，應(yīng)盡量由它們完成，但也要考慮軟件開發(fā)的工作量。在芯片的選擇上，除應(yīng)選擇功耗較低的芯片外，還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)合理性，并考慮市場的供貨情況。一般地講，應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)、銷量較大的芯片，這樣會獲得較高的性能價格比。50感謝你的觀看2019年5月21日（3）功能劃分50感謝你的觀看2019年5月21

2、抗干擾設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一，因為電磁干擾不但會造成較大的系統(tǒng)誤差，還會使系統(tǒng)死機(jī)無法工作。系統(tǒng)干擾主要有：空間干擾(通過電磁波輻射竄入系統(tǒng))、通道干擾(通過信號輸入／輸出通道竄入系統(tǒng))和電源干擾(通過電源竄入系統(tǒng))。（1）硬件抗干擾措施空間干擾一般用屏蔽外殼和外殼接地的方法來解決。51感謝你的觀看2019年5月21日2、抗干擾設(shè)計51感謝你的觀看201

電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾波器、平滑濾波器和板上穩(wěn)壓等辦法來解決，如圖1-23所示。交流穩(wěn)壓器可以解決交流電源過壓與欠壓。隔離變壓器就是在+之間用接地的屏蔽層隔離，從而減小初、次級之間的分布電容，減少高頻干擾。這是因為電源的高頻干擾主要是通過初、次級間的分布電容耦合到次級的。低通濾波器通常與隔離變壓器次級相連，濾除變壓器次級輸出的高次諧波，改善電源波形。在高次諧波較嚴(yán)重的情況下，還可在隔離變壓器的初級與交流穩(wěn)壓器之間接入低通濾波器。平滑濾波器置于直流整流電源輸出，濾除50Hz工頻干擾和其他交流成分，降低直流電源的交流紋波電壓。為消除負(fù)載波動所引起的耦合干擾，系統(tǒng)中的各功能板應(yīng)采用獨立的直流穩(wěn)壓電路，一般由三端穩(wěn)壓器和輸入輸出電容組成，如圖1-24所示。輸入／輸出電容一般選獨石電容。各功能板單獨穩(wěn)壓不僅可以消除耦合干擾，而且可以降低對總電源輸出的要求，便于穩(wěn)壓散熱。52感謝你的觀看2019年5月21日電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾低通濾波器隔離變壓器交流電網(wǎng)整流電路平滑濾波器穩(wěn)壓電路各功能板圖1-23抗電源干擾原理框圖低通濾波器交流穩(wěn)壓器78XX++--輸入0.33μF輸出0.1μF圖1-24板上穩(wěn)壓電路原理圖53感謝你的觀看2019年5月21日低通濾波器隔離變壓器交流電網(wǎng)整流電路平滑濾波器穩(wěn)壓電路各

通道干擾主要用光電隔離的辦法來解決，對于信號頻率較高、傳輸距離較遠(yuǎn)的輸入輸出通道，還應(yīng)使用雙絞線傳輸，并注意阻抗匹配。雙絞線能使每一扭絞線段之間的電磁感應(yīng)干抗相互抵消。傳輸線阻抗匹配就是使負(fù)載阻抗等于傳輸線的傳輸阻抗。當(dāng)傳輸線阻抗匹配時，系統(tǒng)無信號電磁波反射，反之，有反射。傳輸線的特性阻抗除與本身特性有關(guān)外，還與所傳輸?shù)男盘栴l率有關(guān)。若傳輸線的分布電阻為R，分布電容為C，分布電感為L，分布電導(dǎo)為G，所傳輸信號的角頻率為，則傳輸線的特性阻抗Zc為：

54感謝你的觀看2019年5月21日通道干擾主要用光電隔離的辦法來解決，對于信號頻

傳輸線的分布電阻R、分布電容C、分布電感L、分布電導(dǎo)G分別是指傳輸線單位長度上的電阻、電容、電感和電導(dǎo)的大小。光電隔離能有效地抑制尖峰脈沖及各種高頻干擾，并利于本質(zhì)安全防爆隔離，是減少通道干擾和本質(zhì)安全防爆隔離的主要措施之一。光電隔離通常使用光電耦合器作隔離元件。光電耦合器具有輸入電阻小(一般為100～1k之間)、隔離電壓高(輸入回路與輸出回路之間隔離電壓一般為1500~7500V)、絕緣電阻大(輸入回路與輸出回路之間絕緣電阻一般為1011~1012)、耦合電容小(輸入回路與輸出回路之間分布電容一般為0.5～2pF)、電流型輸入等優(yōu)點。因此，使用光電耦合器能實現(xiàn)輸入／輸出通道與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離，有效地抑制電壓幅值較高，而能量較小、高頻成分較高的干擾。

55感謝你的觀看2019年5月21日傳輸線的分布電阻R、分布電容C、分布電感L、分

同時，實現(xiàn)了本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的電氣隔離。光電耦合器是非線性器件，因此，對于模擬量信號輸入或輸出通道，應(yīng)先將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量或頻率量(頻率型模擬量信號)，再用光電耦合器隔離輸入至單片機(jī)系統(tǒng)，而輸出的數(shù)字量或頻率量經(jīng)光電耦合器隔離輸出后，再轉(zhuǎn)換成模擬量信號，如圖1-25和圖1-26所示。在一些對速度要求不高的系統(tǒng)中，通常將模擬量轉(zhuǎn)換為頻率量再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，或?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換為頻率量再轉(zhuǎn)換為模擬量，以減少光電耦合器的用量，降低設(shè)備成本和體積。在一些對速度要求較高的系統(tǒng)中，采用上述方案就難以滿足高速的要求，通常將模擬量直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，或?qū)?shù)字量直接轉(zhuǎn)換為模擬量，以滿足高速的要求。但由于數(shù)字量需多路并行傳輸，因此，使用光電耦合器較多，設(shè)備體積較大，成本較高。56感謝你的觀看2019年5月21日同時，實現(xiàn)了本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的電氣隔離。傳感器光電耦合器V/F轉(zhuǎn)換器D/F轉(zhuǎn)換器微機(jī)系統(tǒng)D/F轉(zhuǎn)換器光電耦合器F/V轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬量頻率量頻率量數(shù)字量數(shù)字量頻率量頻率量模擬量圖1-26頻率輸入、輸出光電隔離模擬系統(tǒng)圖微機(jī)系統(tǒng)數(shù)字量數(shù)字量傳感器光電耦合器A/D轉(zhuǎn)換器模擬量數(shù)字量光電耦合器D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字量模擬量圖1-25數(shù)字量輸入、輸出光電隔離模擬系統(tǒng)圖57感謝你的觀看2019年5月21日傳感器光電耦合器V/F轉(zhuǎn)換器D/F轉(zhuǎn)

（2）印制電路板抗干擾設(shè)計印制電路板抗干擾設(shè)計是抗干擾主要措施之一。印制板電路抗干擾設(shè)計主要包括印制電路板尺寸的選擇、元器件布置、地線布置、電源線布置、去稻電容配置等。印制電路板尺寸大小要適中，尺寸太大，印制線路加長、線路阻抗增大，供電質(zhì)量難以保證。如果布線不當(dāng)，將會加大負(fù)載波動耦合干擾和印制板電路間信號耦合干擾，并且成本高，印制板電路質(zhì)量難以保證。尺寸大小，電磁器件對周圍器件干擾大，不利于大功率器件散熱。如果印制導(dǎo)線過細(xì)或過近，還會降低印制板可靠性，加大線間信號耦合干擾。58感謝你的觀看2019年5月21日（2）印制電路板抗干擾設(shè)計58感謝你的觀看201

在器件布置上，應(yīng)盡量將邏輯相關(guān)的元器件布置在一起，按信號流程布置器件。除此之外，還應(yīng)盡量減小信號線長度和計算機(jī)總線長度，將模擬電路與數(shù)字電路分開布置，將高頻電路與低頻電路分開布置，將大功率元器件與小功率元器件分開布置，將電磁元器件單獨布置。地線要盡量加寬，以減少線路壓降和負(fù)載耦合干擾。信號工作頻率不小于1MHz的系統(tǒng)可采用單點接地，如圖1-27所示。信號工作頻率大于I0MHz的系統(tǒng)應(yīng)采用多點接地，如圖1-28所示。對于信號工作頻率在l~l0MHz之間的系統(tǒng)，應(yīng)盡量采用多點接地，如果采用一點接地，接地線長度應(yīng)不大于波長的l／16。對于單點接地系統(tǒng)接地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路，以減小地線上的電位差，提高系統(tǒng)的抗噪聲能力，地線布置如圖1-29所示。如果系統(tǒng)中既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應(yīng)將數(shù)字地與模擬地分開布置，以減小相互之間的干擾。59感謝你的觀看2019年5月21日在器件布置上，應(yīng)盡量將邏輯相關(guān)的元器件布置在一圖1-28多點接地示意圖圖1-27單點接地示意圖雙面板或多層板接地面123雙面板或多層板接地面123雙面板或多層板接地面123(a)串聯(lián)系統(tǒng)的公共接地(b)并聯(lián)系統(tǒng)的單獨接地60感謝你的觀看2019年5月21日圖1-28多點接地示意圖圖1-27單點接地示意圖雙面板或地線圖1-29單點接地地線的布置61感謝你的觀看2019年5月21日地線圖1-29單點接地地線的布置61感謝你的觀看2019

電源線應(yīng)盡量加寬，雙面印制電路板的電源線應(yīng)盡量與地線布置在對應(yīng)的那一面，并與地線的走向盡量一致。在板上穩(wěn)壓電源輸出端應(yīng)并接1～10uF的鉭電解電容。在程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、單片機(jī)、接口電路、總線驅(qū)動器等耗能較大的芯片的電源端與接地端之間并接0．0l～0．1uF的獨石電容。每l～5個低功耗集成電路使用1個0．01～O．1uF的獨石電容。邏輯電路未使用的輸入端，應(yīng)視邏輯關(guān)系接至已使用門的輸入端，或接地，或接電源。有可能產(chǎn)生火花的按鈕、開關(guān)、繼電器和接觸器的接點，應(yīng)并接RC電路吸收，一般R取l～2k，C取2.2～4.7pF，如圖1-30所示。繼電器和接觸器線圈，應(yīng)反并續(xù)流二極管，如圖1-31所示。為防止強(qiáng)電磁干擾使系統(tǒng)或部分寄存器錯誤復(fù)位，應(yīng)在芯片的RESET復(fù)位端并接0．01uF獨石電容。62感謝你的觀看2019年5月21日電源線應(yīng)盡量加寬，雙面印制電路板的電源線應(yīng)盡量63感謝你的觀看2019年5月21日63感謝你的觀看2019年5月21日（3）系統(tǒng)布線系統(tǒng)布線除應(yīng)將本安與非本安導(dǎo)線分開打把外，還應(yīng)將交流線單獨打把，直流穩(wěn)壓電源線單獨打把，數(shù)字信號線單獨打把，模擬信號線單獨打把，燈泡、繼電器等感性負(fù)載驅(qū)動線和非穩(wěn)壓的直流電源線單獨打把，并盡量減小布線長度和采用雙絞線。地線要盡量粗，對于高頻系統(tǒng)應(yīng)采用多點接地，對于低頻系統(tǒng)可選用一點接地。有屏蔽層的電纜，屏蔽層要一點接地。（4）系統(tǒng)抗干擾措施系統(tǒng)抗干擾措施就是當(dāng)干擾使系統(tǒng)出現(xiàn)某種異常后，所采取的一些軟件和硬件抗干擾措施。系統(tǒng)抗干擾措施主要包括設(shè)置監(jiān)視定時器(又稱看門狗電路)、設(shè)置軟件陷井及地址攔截、軟件冗余設(shè)計、系統(tǒng)上電自檢、對監(jiān)測數(shù)據(jù)軟件濾波等。64感謝你的觀看2019年5月21日（3）系統(tǒng)布線64感謝你的觀看2019年5月21日

（5）設(shè)置監(jiān)視定時器設(shè)置監(jiān)視定時器就是將定時器的定時時間設(shè)定成略大于程序正常運行時可能出現(xiàn)的最大循環(huán)周期時間，在循環(huán)程序中，設(shè)置一條使定時器復(fù)位或預(yù)置的指令，定時器的定時時間到輸出端經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接CPU的復(fù)位信號端或中斷請求輸入端。當(dāng)系統(tǒng)運行正常時，由于每一周期都對定時器復(fù)位或重新預(yù)置，因此，定時器輸出無效電平。當(dāng)系統(tǒng)運行不正常時，將不能保證對定時器復(fù)位和重新預(yù)置的周期時間小于定時器定時時間，定時器輸出有效電平信號，使系統(tǒng)復(fù)位或進(jìn)入故障處理中斷程序。用作監(jiān)視的定時器可以是單片機(jī)本身的定時器，也可以是外部可編程定時器，如：8253、Z80-CTC、8155等接口電路，還可以是不可編程的計數(shù)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。65感謝你的觀看2019年5月21日（5）設(shè)置監(jiān)視定時器65感謝你的觀看2019年5月21

（6）設(shè)置軟件陷井及地址攔截設(shè)置軟件陷井就是在未被使用的程序存儲器空間內(nèi)，反復(fù)設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)至能夠重新啟動或出錯處理的程序段。當(dāng)干擾使程序計數(shù)器出錯，進(jìn)入上述未被使用但反復(fù)設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令的程序存儲器空間時，這些跳轉(zhuǎn)指令將會使程序重新啟動或進(jìn)入出錯處理程序段。66感謝你的觀看2019年5月21日（6）設(shè)置軟件陷井及地址攔截66感謝你的觀看2019年

（7）軟件冗余設(shè)計軟件冗余設(shè)計就是在不影響程序正常運行的情況下，將一次性操作改為循環(huán)重復(fù)操作，或多次重復(fù)操作，主要包括：1)對接口電路的控制命令寄存器，由一次寫入改為循環(huán)重復(fù)寫入，當(dāng)接口電路的控制命令寄存器被干擾后，在下一個軟件循環(huán)周期內(nèi)得到修正。2)對跳轉(zhuǎn)、調(diào)用子程序、返回、開／閉中斷等重要指令多次重復(fù)(一般重復(fù)1～2次)，當(dāng)這些指令在執(zhí)行過程中受到外界干擾，后面重復(fù)的指令將會被正確執(zhí)行。3)將重要環(huán)節(jié)的一次采樣、處理和輸出改為循環(huán)采樣、處理和輸出。當(dāng)一次采樣、處理和輸出被干擾有誤，將會在下一個循環(huán)得到修正。4)對重要數(shù)據(jù)采用多處存儲擇多判決。例如：將同一個數(shù)據(jù)存放3個不同的RAM存儲單元中，取數(shù)時，有兩個單元數(shù)據(jù)一致認(rèn)為有效。5)對輸出的控制數(shù)據(jù)除通過接口輸出外，還在RAM中存儲，以便系統(tǒng)故障排除后恢復(fù)故障前的輸出狀態(tài)。6)對重要環(huán)節(jié)的采樣、和輸出采用多次重復(fù)、擇多判決或取平均值等。67感謝你的觀看2019年5月21日（7）軟件冗余設(shè)計67感謝你的觀看2019年5月21日（8）系統(tǒng)上電自檢1)程序存儲器的檢測2)數(shù)據(jù)存儲器的檢測3)CPU的檢測4)輸入／輸出接口電路的檢測68感謝你的觀看2019年5月21日（8）系統(tǒng)上電自檢68感謝你的觀看2019年5月21日

（9）軟件數(shù)字濾波為消除監(jiān)測數(shù)據(jù)中的干擾，除在硬件上采用有源或無源濾波外，還可使用軟件數(shù)字濾波。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于運算速度、存儲容量等因素的限制，一般采用一些簡單而又有效的方法。

(1)算術(shù)平均值

(2)中值法

(3)擇多判決法

(4)一階遞推數(shù)字濾波法即：69感謝你的觀看2019年5月21日（9）軟件數(shù)字濾波69感謝你的觀看2019年5月21

四、任務(wù)布置1、八礦煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的組成及主要作用。

2、畫出單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。3、畫出單片機(jī)內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)圖。4、寫出51系列單片機(jī)輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)特點、工作原理及使用注意事項。

5、畫出一種單片機(jī)時鐘電路和復(fù)位電路。6、試畫出一種單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖。返回70感謝你的觀看2019年5月21日四、任務(wù)布置1、八礦煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的組71感謝你的觀看2019年5月21日71感謝你的觀看2019年5月21日礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證課件

礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。世界各主要產(chǎn)煤國對此都十分重視，推廣使用了環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。由于煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有瓦斯(主要成份是甲烷)等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動大、工作場所分散且距離遠(yuǎn)。因此，礦山監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。這主要體現(xiàn)在電氣防爆、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)、監(jiān)控對象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、抗故障能力強(qiáng)，不宜采用中繼器、傳感器宜采用遠(yuǎn)程供電、設(shè)備外殼防護(hù)性能要求高等方面。采用監(jiān)控系統(tǒng)后，保障煤炭高產(chǎn)、高效安全生產(chǎn)，具有重大的實用價值。前言73感謝你的觀看2019年5月21日礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生一、任務(wù)描述二、任務(wù)分析三、相關(guān)知識四、任務(wù)布置74感謝你的觀看2019年5月21日一、任務(wù)描述3感謝你的觀看2019年5月21日

單片機(jī)在礦山監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，而單片機(jī)的使用方法是掌握單片機(jī)系統(tǒng)的前提。因此，只有真正掌握了單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成，才能夠根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點選擇合適的指令編制程序，設(shè)計外圍電路，才能確保單片機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成。單片機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類琳瑯滿目。為滿足工業(yè)控制的要求，選擇合適型號的單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計是每一個單片機(jī)使用者必須掌握的技能。因此，只有通過了解單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況，掌握當(dāng)前市場主流單片機(jī)型號、種類及其特點才能設(shè)計出滿足工作要求的單片機(jī)系統(tǒng)。一、任務(wù)描述返回75感謝你的觀看2019年5月21日單片機(jī)在礦山監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，而單片機(jī)的使用方二、任務(wù)分析

單片機(jī)的元件識別主要包括認(rèn)識單片機(jī)實物，掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，了解單片機(jī)擴(kuò)展芯片，了解單片機(jī)電路系統(tǒng)構(gòu)成等。為能正確地編制程序并設(shè)計外圍電路，實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)，首先必須先認(rèn)識單片機(jī)實物并掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點等相關(guān)知識。單片機(jī)的發(fā)展分類主要包括單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況，了解當(dāng)前市場主流單片機(jī)型號及種類，了解單片機(jī)的特點及應(yīng)用領(lǐng)域等。通過了解主流單片機(jī)型號及種類，并能通過查找資料確定單片機(jī)的主要性能，進(jìn)而選擇合適型號的單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。返回76感謝你的觀看2019年5月21日二、任務(wù)分析單片機(jī)的元件識別主要包括認(rèn)識單片機(jī)實物，掌三、相關(guān)知識（一）早期的礦山監(jiān)控系統(tǒng)礦山監(jiān)控系統(tǒng)是由瓦斯遙測系統(tǒng)發(fā)展而來的，如圖1—1所示。遙測儀記錄儀斷電儀斷電儀甲烷傳感器甲烷傳感器被控開關(guān)

交流電

圖1-1早期的礦井監(jiān)控系統(tǒng)返回77感謝你的觀看2019年5月21日三、相關(guān)知識（一）早期的礦山監(jiān)控系統(tǒng)礦山監(jiān)控系統(tǒng)是由瓦斯

瓦斯遙測系統(tǒng)是用來監(jiān)控井下環(huán)境中甲烷濃度的監(jiān)控系統(tǒng)，并具有瓦斯超限聲光報警和斷電功能。瓦斯遙測系統(tǒng)一般由甲烷傳感器、斷電儀、遙測儀和記錄儀組成。

甲烷傳感器將被測甲烷濃度轉(zhuǎn)換為電信號送斷電儀，并具有甲烷濃度顯示和甲烷度超過報警門限后聲光報警功能。

斷電儀對甲烷傳感器送來的甲烷濃度信號進(jìn)行調(diào)制，將調(diào)制后的信號經(jīng)2芯礦信號電纜遠(yuǎn)距離傳送至位于地面的遙測儀。

遙測儀對接收到的調(diào)制信號解調(diào)后顯示，并進(jìn)行報警判別，當(dāng)甲烷濃度超過報警限時，發(fā)出聲光報警信號。記錄儀將甲烷濃度實時記錄下來。78感謝你的觀看2019年5月21日瓦斯遙測系統(tǒng)是用來監(jiān)控井下環(huán)境中甲烷濃度的監(jiān)控系

在發(fā)展甲烷遙測系統(tǒng)的同時，為了保證軌道運輸、提升運輸、膠帶運輸?shù)冗\翱統(tǒng)的安全、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，推廣應(yīng)用了模擬盤調(diào)度系統(tǒng)。例如，用于軌道運輸監(jiān)控的信、集、閉系統(tǒng)，用于提升運輸監(jiān)控的信號系統(tǒng)和用于膠帶運輸監(jiān)控的信號系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)均采用集中監(jiān)控，每路信號使用一對電纜芯線接至總控制臺、總控盤使用指示燈顯示設(shè)備狀態(tài)，為形象直觀、常常將設(shè)備圖形等制成背景，在被監(jiān)控的蕾處設(shè)置指示燈，如圖1-2所示。圖1—2模擬盤調(diào)度系統(tǒng)

模擬盤繼電器及被控開關(guān)繼電器及被控開關(guān)79感謝你的觀看2019年5月21日在發(fā)展甲烷遙測系統(tǒng)的同時，為了保證軌道運輸、提升（二）礦山監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

早期的瓦斯遙測系統(tǒng)和模擬盤調(diào)度系統(tǒng)雖在煤礦安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率方面起到了重要作用，但由于這些系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)單一，監(jiān)測容量小，電纜用量大、系統(tǒng)性能價格比低。因此，難以滿足煤礦對礦井監(jiān)控提出的越來越高的要求。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。80感謝你的觀看2019年5月21日（二）礦山監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀早期的瓦斯遙測系統(tǒng)和模擬

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。

這些系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分站、電源箱(或電控箱)、主站、主機(jī)(含顯示器)、打印機(jī)、模擬盤、多屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、電纜和接線盒等組成，如圖1-3所示。81感謝你的觀看2019年5月21日安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、圖1—3礦井監(jiān)控系統(tǒng)82感謝你的觀看2019年5月21日圖1—3礦井監(jiān)控系統(tǒng)11感謝你的觀看2019年5月21日

傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜(其中1芯用于地線,1芯用于信號線、l芯用于分站向傳感器供電)與分站相連，并具有顯示和聲光報警功能(有些傳感器沒有示和聲光報警).執(zhí)行機(jī)構(gòu)(含聲光報警及顯示設(shè)備)將控制信號轉(zhuǎn)換為被控物理量,使用礦用電纜與分站相連。分站接收來自傳感器的信號．并按預(yù)先約定的復(fù)用方式(時分制或頻分制等：遠(yuǎn)距離傳送給主站(或傳輸接口)，同時，接收來自主站(或傳輸接口)多路復(fù)用信。分制或頻分制等)。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等。對傳感器輸入的信號和主站(或傳輸接口)傳輸來的信號進(jìn)行處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)距分站的最大傳輸距離一般不大于2lKm。83感謝你的觀看2019年5月21日傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜(其中

現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般需經(jīng)分站接人系統(tǒng)(除個別外)，這樣雖然便于分站實現(xiàn)就地控制，但當(dāng)個別傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)離分站較遠(yuǎn)，而離系統(tǒng)電纜較近時，就顯得十分不合理，既不便于系統(tǒng)維護(hù)．又增加了系統(tǒng)電纜投資。因此現(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)均為主從式傳輸，如圖1-4所示。

現(xiàn)有傳感器輸出信號為模擬信號(頻率型、電流型和電壓型)和開關(guān)量信號，采用模擬信號和開關(guān)量信號，很難實現(xiàn)傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電纜多路復(fù)用。圖1-4傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用星形結(jié)構(gòu)與分站連接分站傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)84感謝你的觀看2019年5月21日現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般需經(jīng)分站接人系統(tǒng)(除個別外)（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)

礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于全面綜合監(jiān)控，又可實現(xiàn)某些或某個方面監(jiān)控的多參數(shù)、多功能系統(tǒng)。全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)由智能傳感器、智能監(jiān)控站、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)等組成。如圖1-5所示。圖1—5全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)85感謝你的觀看2019年5月21日（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于1、智能傳感器

（1）智能傳感器使用一種通用電路，便于維護(hù)人員集中精力，深入細(xì)致地掌握電路原理，達(dá)到每一位具有一定電路基礎(chǔ)的維護(hù)人員均能及時處理故障的要求。以保證系統(tǒng)正常運行。同時由于電路統(tǒng)一備用組件種類少，也便于備件的準(zhǔn)備。傳感元件放大電路小信號檢測A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)最小系統(tǒng)顯示電路聲光報警電路信號輸出電路圖1-6智能傳感器86感謝你的觀看2019年5月21日1、智能傳感器（1）智能傳感器使用一種通用電路

（2）數(shù)字信號傳輸與多路復(fù)用

智能傳感器采用數(shù)字信號傳輸，多臺傳感器共享一根多芯電纜接成樹形結(jié)構(gòu)與智能監(jiān)控站相連。當(dāng)傳感器遠(yuǎn)離智能監(jiān)控站而靠近系統(tǒng)傳輸電纜時。智能傳感器可直接接系統(tǒng)電纜，如圖1-7所示。圖1-7智能傳感器直接接系統(tǒng)電纜87感謝你的觀看2019年5月21日（2）數(shù)字信號傳輸與多路復(fù)用智能傳感器采用

現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復(fù)用，主要是因為現(xiàn)有傳感器采用單片機(jī)的較少，實現(xiàn)時分多路復(fù)用困難。另一個原因是早期傳感器耗能大，一對芯線只能為一臺傳感器供電。例如：早期甲烷傳感器工作電流為300mA、傳感器輸入電壓為7—24V。若由24V本安電源供電．供電電纜環(huán)路電陰為26n／Km，其供電距離為(24—7)／(03×261_2．18Km。若向2臺傳感器供電，則供電距離僅為1．09Kin，不滿足2Km輸距離的要求。而目前傳感器的工作電流一般不大于100mA，特別是一些溫度、開關(guān)量等傳感器工作電流不大于10mA，從而解決了一對芯線為多臺傳感器遠(yuǎn)距離供電問題。因此，傳感器電纜復(fù)用路數(shù)，并不取決于監(jiān)測周期、傳輸速率和地址編碼，而取決于傳感器的供電電流，這就給傳感組件降低消耗提出了新的要求。

88感謝你的觀看2019年5月21日現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復(fù)用，主要是（3）就地控制

智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)(模擬量傳感器)或狀態(tài)(開關(guān)量傳感器)外，還有報警、斷電等控制信號。接在同一條總線上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如聲光報警和斷電設(shè)備)根據(jù)收到的控制信號(如：報警和斷電信號)．執(zhí)行相應(yīng)的操作(如：發(fā)出聲：警和斷電控制)。傳感器直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，較經(jīng)分站控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有執(zhí)行速度可靠性高等優(yōu)點，當(dāng)分站發(fā)生故障時，仍可執(zhí)行基本的控制。2、智能監(jiān)控站

智能監(jiān)控站是全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)智能現(xiàn)場設(shè)備，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)分站，有信號采集、控制、與主站(或上級智能控制站)雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?9感謝你的觀看2019年5月21日（3）就地控制智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)3、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)

調(diào)度和管理人員是通過調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)的中心站和遠(yuǎn)程終端，具有系統(tǒng)初始化、顯示、打印、存儲、控制干預(yù)等功能。4、現(xiàn)場總線與組態(tài)軟件技術(shù)

現(xiàn)場總線(FieldBus)是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的多節(jié)點、數(shù)字式、雙向傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)；是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)飛速發(fā)展并在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)場總線采用開放式互連網(wǎng)絡(luò)，公開所有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，提高了設(shè)備的互換性?，F(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等具有檢測、變換、補(bǔ)償、運算和控制等多種功能，控制權(quán)力進(jìn)一步下放，既提高系統(tǒng)可靠性和實時性，又降低了系統(tǒng)成本。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用多路復(fù)用雙向數(shù)字傳輸，大大節(jié)省了傳輸電纜、降低了設(shè)備成本、提高了系統(tǒng)可靠性、便于用戶使用與維護(hù)。90感謝你的觀看2019年5月21日3、調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和管理人員是通過調(diào)度管理網(wǎng)（四）礦井監(jiān)控系統(tǒng)的分類

礦井監(jiān)控系統(tǒng)可按監(jiān)控目的、使用環(huán)境、復(fù)用方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信號、信號的傳輸方向、同步方式、調(diào)制方式等進(jìn)行分類。按監(jiān)控目的不同可分為環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)。按使用環(huán)境不同可分為防爆型(本質(zhì)安全型、隔爆兼本質(zhì)安全型、隔爆型等)、礦用一般型、地面普通型和復(fù)合型(由防爆型、礦用一般型和地面普通型中兩種或兩種以上構(gòu)成)系統(tǒng)。按復(fù)用方式不同可分為頻分制、時分制、碼分制和復(fù)合復(fù)用方式(同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上)系統(tǒng)。按采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同可分為星形、環(huán)形、樹形、總線形和復(fù)合形(同時采用星形、環(huán)形、樹形、總線形中兩種或兩種以上)系統(tǒng)。按信號傳輸方向不同可分為單向、單工和雙工系統(tǒng)．按所傳輸?shù)男盘柌煌煞譃槟M傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)。按調(diào)制方式不同可分為基帶、調(diào)幅、凋頻和調(diào)相等系統(tǒng)。按同步方式不同可分為同步傳輸系統(tǒng)和異步傳輸系統(tǒng)等等。91感謝你的觀看2019年5月21日（四）礦井監(jiān)控系統(tǒng)的分類礦井監(jiān)控系統(tǒng)可按監(jiān)控目（五）51系列單片機(jī)概述MCS-51單片機(jī)是Intel公司20世紀(jì)80年代初推出的高性能8位單片機(jī)，其典型產(chǎn)品有8031、8051和8751，8031無片內(nèi)ROM，8051內(nèi)部有4KB掩膜ROM，8751內(nèi)部有4KBEPROM，除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。（六）單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1、中央處理器（CPU）

2、數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）3、程序存儲器（內(nèi)部ROM）