单片机的煤矿瓦斯监控系统设计？软件子系统(附件)
瓦斯爆炸易产生极高的温度和压强，爆炸源会有极为强大的冲击力，周围若是有人一般都在劫难逃，若有房屋等建筑物，也会在一瞬间化为乌有。本设计采用了“气体传感器+单片机控制电路”设计思路，气体传感器选用MQ-4，它灵敏度高，检测误差小；单片机选用AT89S52，它具有抗干扰能力强，价格便宜等优点。本设计监控系统能够实时检测瓦斯浓度，浓度达到设定阀值会产生报警，瓦斯浓度的阀值可以通过按键增加或减少，其良好的稳定性、廉价性和实用性具有很广泛的应用前景和市场价值。关键词 瓦斯，单片机，气体传感器，传感器报警目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.2.1 课题研究的目的 1
1.2.2 课题研究的意义 2
1.3 瓦斯浓度监控系统的国内外发展现状 2
1.4 本课题要研究或解决的问题 3
2 瓦斯监控系统的设计方案 4
2.1 瓦斯监控系统概述 4
2.2 技术指标要求 4
2.3 系统的功能 5
2.4 设计原理 5
2.4.1 单片机型号的选择 5
2.4.2 可燃性气体传感器的选择 6
2.5 MQ-4传感器简介 6
2.5.1 MQ-4传感器概述 6
2.5.2 MQ-4传感器详细说明 7
2.5.3 MQ-4阻值计算 7
2.5.4 MQ-4气体灵敏度 7
3 瓦斯监控系统的软件设计 8
3.1 系统设计方案 8
3.2 AT89S52介绍 9
3.3 AT89S52单片机调试及开发工具 10
3.4 可燃性气体检测控制系统软件流程及设计 11
3.4.1 主程序流程图及设计 11
3.4.2 T0中断子程序 12
3.4.3 显示电路程序设计 13
3.4.4 数据处理模块 14
3.4.5 按键处理 15
结论 17
致谢 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
试及开发工具 10
3.4 可燃性气体检测控制系统软件流程及设计 11
3.4.1 主程序流程图及设计 11
3.4.2 T0中断子程序 12
3.4.3 显示电路程序设计 13
3.4.4 数据处理模块 14
3.4.5 按键处理 15
结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录 源程序 20
1 绪论
1.1 引言
我国国土辽阔，石油、天然气、水和煤炭资源在世界上都是数一数二，其中煤矿资源丰富，主要分布在新疆、云南内蒙等地，我国煤炭消费占据世界首位，可见一斑。我国丰富的煤炭资源养活了成千上万的煤矿厂，同时也给予了当地居民很多就业岗位，但大量的煤矿厂利益得到的同时造成了周边环境大气污染，瓦斯爆炸造成人员伤亡等一系列问题。有害气体也是这一系列问题中的一个严重危害，有害气体包括一氧化碳（CO）, 甲烷（主要气体成分是CH4）, 二氧化硫（S02）等。这三种气体中，二氧化硫和一氧化碳气体含量少，且二氧化硫易溶于水，因此可以借助于水发生化学反应产生酸可减少对周边环境的污染。这些气体在空气中含量不多，构不成较大威胁，主要威胁是甲烷气体，它几乎不溶于水，并且它易爆且易燃，一旦发生爆炸则具有瞬时毁灭性，对人员造成巨大伤害甚至死亡。
1.2 课题研究的目的和意义
1.2.1 课题研究的目的
瓦斯((CH4)是煤矿井下危害最大的气体，它的产生是由于远古时候的树木在地下腐烂形成煤而同时产生的一种气体，煤矿形成后，瓦斯就一直贮藏在煤矿之中。瓦斯无色无味，比空气密度小，有很大的扩散性。瓦斯是一种无毒气体，如果浓度过高后，相应的氧气浓度就会减少，这样就会使人头晕甚至造成窒息死亡。如果瓦斯发生爆炸，往往会带起巨大煤尘产生二次爆炸，其爆炸冲击力大，范围广，高温火焰经久不息，常常是死伤一大片，设备工具等都在爆炸中毁于一旦，甚至整个煤矿开采点都被爆炸所毁灭，而大量的瓦斯气体也随之进入大气中，污染周围大气环境并会导致局部地区产生酸雨，同时又影响农作物的生长，如此一来，一次瓦斯爆炸就会使国家损失大量财产，同时人员伤亡又会使很多家庭悲痛。因此，研制一种可以检测瓦斯浓度并能够报警的产品，显得尤为重要。
煤炭资源是一把双刃剑，我国瓦斯资源虽多，但瓦斯灾害的事故也是频频连发。数百年来瓦斯灾害伴随着煤矿开采接连频发，既要开采煤矿满足国家能源需求，又要保障开采煤矿人员安全成为当今煤矿急需解决的首要问题。因此，设计出能够检测煤矿瓦斯气体浓度并能够提前报警，疏散人员并保障人员安全有重要意义，市场应用前景十分广阔。
1.2.2 课题研究的意义
随着能源工业的迅速发展，如今众多能源公司对于煤的需求也是越来越大，近些年来,随着石油资源的逐渐紧张、石油价格的持续波动，煤炭资源一直处于十分重要的地位。在我国，煤炭一直是矿产资源中需求量最大的，远高于对石油以及天然气的需求量。比如火电厂发电、冬天北方供暖等都需要大量的煤炭。山西省就是煤矿大省，不少煤矿都是可以露天开采的。可是，在煤炭的生产过程中经常发生重大事故，造成的人员伤亡、财产损失不可估量。因而设计出一种方便快捷，性价比高、能检测瓦斯浓度灵敏并能实时报警的系统也是大势所趋。
如今单片机技术、计算机技术和传感器技术日趋完善，功能也越来越强大，为煤矿瓦斯监控提供了更加可靠的方法和手段。利用现代单片机体积小、集成度高、运行速度快、抗干扰性能好、性价比好、应用领域广等特点，进行基于单片机的煤矿瓦斯监控系统设计是势在必行的。
AT89S52芯片电路结构简单易懂，烧写程序只需简单的一点C语言知识即可，熟悉单片机各部分引脚的功能和作用之后，就能简单编写一些程序控制发光二极管的点亮、数码管的显示等等。AT89S52价格便宜，电子市场上售价一般只有十几元，很适合我们用来设计一些测试电路，简单地检测一些气体浓度、水体温度、土壤PH值等。本次设计以这两种器件为核心电路元器件，整个电路结构非常简单，便于操作，检测气体浓度能够实时显示，整体价格低廉，安全性也高，所以非常适合贮气仓库，不仅仅在煤矿，同样在普通家庭也可以使用，具有很高的实用价值。
煤矿开采虽然能给国家带来大量的能源，满足工业化的需求，但是生命大于一切，煤矿的开采一定要在安全的情况下才能够持续下去。因此，本着生命诚可贵的原则，简单方便实用的设计理念，研制出基于单片机的瓦斯浓度检测控制系统。
1.3 瓦斯浓度监控系统的国内外发展现状
气体传感器作为瓦斯浓度监控系统的核心部分之一，它已经有了几十年的发展历史。它有多种类型，有检测可燃性气体的，也有毒性气体检测的，氧气同样能够检测，甚至人呼出的酒精也能精确检测。不同类型的气体检测仪器在结构上又有区分，比如有便携式的，采样方式为用泵吸,用于监测人员定期安检；有袖珍式的，其采样方法为扩散式,工作人员可以随身携带主要用于检测危险环境中的气体；另外还有固定式，顾名思义就是定点检测，比如把固定式传感器检测装置就固定在一处检测周围气体浓度。
煤矿资源是地球上较为常见的资源，分布广，没有固定的聚集地，世界各地几乎都有煤矿资源。各个国家针对煤矿资源的开采都有自己的一套检测系统，如新西兰的DF00,德国的Alan-100，美国的Gas-220和日本的LINOS等，其中比较有名的
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.2.1 课题研究的目的 1
1.2.2 课题研究的意义 2
1.3 瓦斯浓度监控系统的国内外发展现状 2
1.4 本课题要研究或解决的问题 3
2 瓦斯监控系统的设计方案 4
2.1 瓦斯监控系统概述 4
2.2 技术指标要求 4
2.3 系统的功能 5
2.4 设计原理 5
2.4.1 单片机型号的选择 5
2.4.2 可燃性气体传感器的选择 6
2.5 MQ-4传感器简介 6
2.5.1 MQ-4传感器概述 6
2.5.2 MQ-4传感器详细说明 7
2.5.3 MQ-4阻值计算 7
2.5.4 MQ-4气体灵敏度 7
3 瓦斯监控系统的软件设计 8
3.1 系统设计方案 8
3.2 AT89S52介绍 9
3.3 AT89S52单片机调试及开发工具 10
3.4 可燃性气体检测控制系统软件流程及设计 11
3.4.1 主程序流程图及设计 11
3.4.2 T0中断子程序 12
3.4.3 显示电路程序设计 13
3.4.4 数据处理模块 14
3.4.5 按键处理 15
结论 17
致谢 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
试及开发工具 10
3.4 可燃性气体检测控制系统软件流程及设计 11
3.4.1 主程序流程图及设计 11
3.4.2 T0中断子程序 12
3.4.3 显示电路程序设计 13
3.4.4 数据处理模块 14
3.4.5 按键处理 15
结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录 源程序 20
1 绪论
1.1 引言
我国国土辽阔，石油、天然气、水和煤炭资源在世界上都是数一数二，其中煤矿资源丰富，主要分布在新疆、云南内蒙等地，我国煤炭消费占据世界首位，可见一斑。我国丰富的煤炭资源养活了成千上万的煤矿厂，同时也给予了当地居民很多就业岗位，但大量的煤矿厂利益得到的同时造成了周边环境大气污染，瓦斯爆炸造成人员伤亡等一系列问题。有害气体也是这一系列问题中的一个严重危害，有害气体包括一氧化碳（CO）, 甲烷（主要气体成分是CH4）, 二氧化硫（S02）等。这三种气体中，二氧化硫和一氧化碳气体含量少，且二氧化硫易溶于水，因此可以借助于水发生化学反应产生酸可减少对周边环境的污染。这些气体在空气中含量不多，构不成较大威胁，主要威胁是甲烷气体，它几乎不溶于水，并且它易爆且易燃，一旦发生爆炸则具有瞬时毁灭性，对人员造成巨大伤害甚至死亡。
1.2 课题研究的目的和意义
1.2.1 课题研究的目的
瓦斯((CH4)是煤矿井下危害最大的气体，它的产生是由于远古时候的树木在地下腐烂形成煤而同时产生的一种气体，煤矿形成后，瓦斯就一直贮藏在煤矿之中。瓦斯无色无味，比空气密度小，有很大的扩散性。瓦斯是一种无毒气体，如果浓度过高后，相应的氧气浓度就会减少，这样就会使人头晕甚至造成窒息死亡。如果瓦斯发生爆炸，往往会带起巨大煤尘产生二次爆炸，其爆炸冲击力大，范围广，高温火焰经久不息，常常是死伤一大片，设备工具等都在爆炸中毁于一旦，甚至整个煤矿开采点都被爆炸所毁灭，而大量的瓦斯气体也随之进入大气中，污染周围大气环境并会导致局部地区产生酸雨，同时又影响农作物的生长，如此一来，一次瓦斯爆炸就会使国家损失大量财产，同时人员伤亡又会使很多家庭悲痛。因此，研制一种可以检测瓦斯浓度并能够报警的产品，显得尤为重要。
煤炭资源是一把双刃剑，我国瓦斯资源虽多，但瓦斯灾害的事故也是频频连发。数百年来瓦斯灾害伴随着煤矿开采接连频发，既要开采煤矿满足国家能源需求，又要保障开采煤矿人员安全成为当今煤矿急需解决的首要问题。因此，设计出能够检测煤矿瓦斯气体浓度并能够提前报警，疏散人员并保障人员安全有重要意义，市场应用前景十分广阔。
1.2.2 课题研究的意义
随着能源工业的迅速发展，如今众多能源公司对于煤的需求也是越来越大，近些年来,随着石油资源的逐渐紧张、石油价格的持续波动，煤炭资源一直处于十分重要的地位。在我国，煤炭一直是矿产资源中需求量最大的，远高于对石油以及天然气的需求量。比如火电厂发电、冬天北方供暖等都需要大量的煤炭。山西省就是煤矿大省，不少煤矿都是可以露天开采的。可是，在煤炭的生产过程中经常发生重大事故，造成的人员伤亡、财产损失不可估量。因而设计出一种方便快捷，性价比高、能检测瓦斯浓度灵敏并能实时报警的系统也是大势所趋。
如今单片机技术、计算机技术和传感器技术日趋完善，功能也越来越强大，为煤矿瓦斯监控提供了更加可靠的方法和手段。利用现代单片机体积小、集成度高、运行速度快、抗干扰性能好、性价比好、应用领域广等特点，进行基于单片机的煤矿瓦斯监控系统设计是势在必行的。
AT89S52芯片电路结构简单易懂，烧写程序只需简单的一点C语言知识即可，熟悉单片机各部分引脚的功能和作用之后，就能简单编写一些程序控制发光二极管的点亮、数码管的显示等等。AT89S52价格便宜，电子市场上售价一般只有十几元，很适合我们用来设计一些测试电路，简单地检测一些气体浓度、水体温度、土壤PH值等。本次设计以这两种器件为核心电路元器件，整个电路结构非常简单，便于操作，检测气体浓度能够实时显示，整体价格低廉，安全性也高，所以非常适合贮气仓库，不仅仅在煤矿，同样在普通家庭也可以使用，具有很高的实用价值。
煤矿开采虽然能给国家带来大量的能源，满足工业化的需求，但是生命大于一切，煤矿的开采一定要在安全的情况下才能够持续下去。因此，本着生命诚可贵的原则，简单方便实用的设计理念，研制出基于单片机的瓦斯浓度检测控制系统。
1.3 瓦斯浓度监控系统的国内外发展现状
气体传感器作为瓦斯浓度监控系统的核心部分之一，它已经有了几十年的发展历史。它有多种类型，有检测可燃性气体的，也有毒性气体检测的，氧气同样能够检测，甚至人呼出的酒精也能精确检测。不同类型的气体检测仪器在结构上又有区分，比如有便携式的，采样方式为用泵吸,用于监测人员定期安检；有袖珍式的，其采样方法为扩散式,工作人员可以随身携带主要用于检测危险环境中的气体；另外还有固定式，顾名思义就是定点检测，比如把固定式传感器检测装置就固定在一处检测周围气体浓度。
煤矿资源是地球上较为常见的资源，分布广，没有固定的聚集地，世界各地几乎都有煤矿资源。各个国家针对煤矿资源的开采都有自己的一套检测系统，如新西兰的DF00,德国的Alan-100，美国的Gas-220和日本的LINOS等，其中比较有名的
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