1、 I 基于单片机的瓦斯监控系统基于单片机的瓦斯监控系统的硬件设计的硬件设计 电子信息工程专业 摘摘 要要本文概述了瓦斯监控器的现状及其基本原理，主要论述了利用单片机实 现瓦斯监控器的设计与实现方法。瓦斯监控器是一种采用单片机控制的智能化仪表，为 了满足煤矿井下使用携带方便、安全可靠等要求，在设计上作了如下的必要的考虑：考 虑到小型化仪表的结构，以及今后改进的方便，我们将单片机进行了模块化处理。系统 的各个模块都由它控制完成。 本文针对目前情况设计一种井下便携式瓦斯监控器，当瓦斯气体浓度接近危险值 时，自动发出报警，提醒井下人员立刻离开。该设备同时还具备灵敏度调节和检测强度 调节开关，有简单、方
2、便、准确、实用等特点。 关键词关键词单片机；瓦斯气体检测；气敏传感器；报警 Hardware Design of Gas Monitoring System Based on MCU Electrical Gas gas detection; Angry quick sensor; Reports to the police II 目目 录录 1 引言 . 1 1.1 课题研究的目的和意义 1 1.2 国内外气体检测系统研究现状 1 1.3 课题研究的内容和方案 2 1.3.1 课题研究的内容及要求 2 1.3.2 课题研究的总体解决方案 2 2 瓦斯报警器的设计概述 . 3 2.1 概述 3
3、 2.2 设计方案 3 2.3 系统分析 4 2.4 本章小结 4 3 硬件系统设计 . 5 3.1 主控单元 5 3.2 气体采样单元 6 3.3 单片机控制单元 7 3.3.1 按键电路 7 3.4 调节执行单元 10 3.5 电源 . 11 3.6 报警单元 . 11 4 仿真结果 12 5 总结 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 5.1 设计实现情况与改进方案 . 14 5.2 设计心得 . 14 结束语 14 参考文献 15 附录 A 系统的原理图 . 16 致 谢 . 17 1 1 1 引言引言 1.1 1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 在煤矿生产中，随着
4、煤层采动，煤层中往往会涌出矿井瓦斯，瓦斯是煤矿开采中所 产生的有害气体总称，它具有独特的性质和特点。瓦斯的主要成份是甲烷，一氧化碳， 二氧化碳，二氧化硫和硫化氢等。瓦斯在煤体和围岩中，以游离状态和吸附状态存在， 一般情况下处于动态平衡。当外界温度、压力变化时这几种状态就会发生相互转化。瓦 斯在煤层开采过程中被逸散出来，在井下积累造成井下瓦斯浓度的增加，当瓦斯浓度达 到 5%-16%时具有爆炸性，瓦斯浓度为 9.5%时爆炸威力最大，当瓦斯浓度小于 5%或大 于 16%时，一般不会爆炸，遇明火只会燃烧，形成燃烧事故。因此煤层瓦斯浓度的大小 直接影响煤矿的设计、建设、安全生产及经济利益。我国一些煤矿由于瓦斯预测不准， 造成矿井投产后事故频繁发生。因此准确而迅速地测出矿井瓦斯涌出量与突出危险区 域，对煤矿安全生产和提高经济效益具有重大的意义。 瓦斯爆炸的主要参数: （1）瓦斯的爆炸浓度 在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆 炸界限，其最低浓度界限叫爆炸下限，其最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆 炸下限为 56，上限为 14
