便攜式礦用瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：礦井中瓦斯等可燃危險(xiǎn)氣體的濃度檢測(cè)一直是保證煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。鑒于此，利用單片機(jī)智能控制技術(shù)并集成了瓦斯傳感器等功能電路設(shè)計(jì)了一種便攜式礦用瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)小巧、輕便，可自動(dòng)檢測(cè)礦井中瓦斯?jié)舛炔?bào)警。重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)多次測(cè)試，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，效果良好。
關(guān)鍵詞：便攜；瓦斯；單片機(jī)；瓦斯傳感器

0 引言
近些年來(lái)，雖然國(guó)家采取了很多有利措施來(lái)確保煤礦安全生產(chǎn)，但煤礦生產(chǎn)事故還是不斷地發(fā)生，特別是煤礦瓦斯爆炸，使國(guó)家和人民蒙受了巨大的損失?，F(xiàn)今雖已有現(xiàn)代化的瓦斯綜合檢測(cè)裝置應(yīng)用于礦井中，但由于礦井結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，往往存在瓦斯檢測(cè)盲區(qū)，留下安全隱患。鑒于此，本文利用AT89S52單片機(jī)并集成MJC4／3．0L瓦斯傳感器等功能器件設(shè)計(jì)了一種便攜式礦用瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)小巧、輕便，可自動(dòng)檢測(cè)礦井中瓦斯?jié)舛?，若檢測(cè)到其濃度達(dá)到危險(xiǎn)設(shè)定值，會(huì)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提示生產(chǎn)人員組織安全離開(kāi)。

1 系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)及工作原理
1．1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
便攜式礦用瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)以主控制器單片機(jī)為主要核心，配置瓦斯傳感器電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、報(bào)警電路與按鍵電路等四大功能模塊。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1．2 系統(tǒng)工作原理
瓦斯傳感器將瓦斯氣體濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)大小的模擬信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路和A／D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，然后送入主控制器單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一旦瓦斯氣體濃度超過(guò)相應(yīng)的設(shè)定值時(shí)，則主控制器立即啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 主控電路設(shè)計(jì)
主控電路主要用來(lái)整合系統(tǒng)各功能電路，完成數(shù)據(jù)的采集和處理，并發(fā)出報(bào)警指令。本設(shè)計(jì)所處理的信息量和復(fù)雜程度不是太大，采用8位單片機(jī)AT89S52足以滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 kB系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM，6個(gè)中斷源，3個(gè)16位的可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，32個(gè)IO口，看門(mén)狗定時(shí)器等資源。

2．2 瓦斯傳感器及信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)選用MJC4／3．0L作為瓦斯傳感器。MJC4／3．0L型催化元件根據(jù)催化燃燒效應(yīng)的原理工作，由檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件配對(duì)組成電橋的臂，遇可燃性氣體時(shí)檢測(cè)元件電阻升高，橋路輸出電壓變化，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補(bǔ)償元件起參比及溫度補(bǔ)償作用。其具有橋路輸出電壓呈線性、響應(yīng)速度快、有良好的重復(fù)性、選擇性、元件工作穩(wěn)定、可靠、抗H2S中毒等優(yōu)點(diǎn)。