基于51单片机的瓦斯监测报警仪遥控器
基于单片机的智能瓦斯检测仪的设计毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：基于单片机的智能瓦斯检测仪设计院系：陕西能源职业技术学院专业班级：电气104班指导教师：**学生姓名：**学号：*********摘要随着我国经济的快速发展，各行各业对煤炭的需求急剧增加，而各种矿难事故的发生，使得煤炭安全生产面临严峻的挑战。
在这些矿难中绝大部分是由于瓦斯爆炸所引起的，而瓦斯要达到爆炸极限的最重要条件是瓦斯浓度超限，所以能实时对瓦斯浓度的监控可以大量减少矿难。
但是现有的一些瓦斯传感器不仅价格昂贵而且结构复杂，而且对于井下瓦斯浓度的监测和报警存在一定的局限性，安全系数不高。
因此开发智能的瓦斯传感器是现在煤矿行业的迫切需求。
瓦斯传感器是用于检测瓦斯浓度的主要仪器，本设计的瓦斯传感器其基于的思想就是要开发精度高、可靠性强、同时易于控制并且要大大降低成本，因此对于矿井的未来发展具有重要意义。
该瓦斯传感器硬件部分以AT87C552单片机为核心，包括检测电路、报警电路、显示电路、电源电路和红外遥控电路等，通过对该传感器进行软件编程来实现对瓦斯浓度的检测、报警、显示和控制。
安全可靠，经久耐用，适合多种矿井瓦斯的监控，可以大大降低煤矿事故的发生。
关键词：瓦斯；AT87C552；变流瓦斯检测目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2系统简介 (2)2 系统原理介绍 (3)2.1变流瓦斯检测方法的原理 (3)2.1.1 变流瓦斯检测方法的基本思想 (3)2.1.2 变流瓦斯检测方法的原理 (4)2.2变流瓦斯检测电路简介 (7)2.2.1 恒温控制信号取样电路 (7)2.2.2 锯齿波发生电路 (8)2.2.3 电压比较电路 (9)2.2.4 脉冲电压稳幅电路 (10)3 整体硬件介绍 (11)3.187C552简介 (11)3.1.187c552概述 (11)3.1.2 主要特性 (12)3.1.3 管脚说明 (13)3.1.4 单片机复位 (15)3.1.5 振荡器特性 (16)3.1.6 芯片擦除 (17)3.2显示电路简介 (20)3.2.1LCD显示器工作原理 (20)3.2.2LCD显示器概述及特点 (21)3.2.4 液晶显示电路 (22)3.3其它部分元件简介 (30)3.3.1 数据存储器6264 (31)3.3.2 程序存储器2764 (32)3.4其它部分电路简介 (34)3.4.1 声光报警电路 (34)3.4.2 红外遥控电路 (35)3.4.3 电源电路 (37)4 软件设计 (41)4.1主流程图 (41)4.2各子流程图 (43)总结 (47)致谢 (48)参考文献 (49)附录：电气设备常用基本文字符号 (50)1 绪论1.1引言随着我国国民经济的不断发展，对煤炭需求量也越来越大，这就使得煤矿的安全生产面临着一个十分严峻的问题。
基于单片机的瓦斯监控的硬件设计
基于单片机的瓦斯监控系统的硬件设计电子信息工程专业［摘要］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、方便、准确、实用等特点。
［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 MCUElectrical & Information Engineering MajorAbstract: This paper has outlined the gas detector present situation and its the basic principle, mainly elaborated the use monolithic integrated circuit realization gas detector design and the realization method. The gas detector is one kind the intellectualized measuring appliance which uses the monolithic integrated circuit to control, in order to satisfy the coal mine mine shaft use to carry conveniently, safe is reliable and so on the request, has made the following necessity consideration in the design: Considered the miniaturized measuring appliance the structure, as well as next improvement convenient, we have carried on the monolithic integrated circuit modular processing. System each module all controls by it completes.This paper designs one kind of mineshaft portable gas detector in view of the present situation, when the gas gas density approaches the dangerous value, automatically sends out reports to the police, the reminder mineshaft personnel leaves immediately. At the same time this equipment also has the sensitivity adjustment and the examination intensity regulating cock, has simply, convenient, accurate, is practical and so on the characteristic.Key words: AT89C51; Gas gas detection; Angry quick sensor; Reports to the policeI目录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)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！未定义书签。
基于单片机控制红外线防盗报警器热释电报警器毕业论文(附仿真程序)带方案选择的毕业设计
毕业设计（论文）（2010届）基于单片机控制红外线防盗报警器（课题）学院：长沙航空职业技术学院专业系别：电子电气工程系专业：电气自动化学生姓名：班级：电气1002指导老师姓名：最终评定成绩：2012年11月摘要 (2)第一章绪论 (6)课题背景 (6)研究意义 (6)第二章方案设计及论证 (7)总体方案设计与论证 (7)模块电路方案设计与论证 (8)摘要随着时代的不断进步 ,人们对环境的安全性提出更高的要求 ,很多小区都安装了智能报警系统 ,大大提高了小区的安全程度 ,有效保证居民的人身财产安全.目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线 ,并将其转变为电压信号,同时 ,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域.本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。
本设计包括硬件和软件设计两个部分。
硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。
处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。
Pick toAlong with the advance of epoch, people to the environment safety put forward higher request, many community has installed intelligent alarm system, greatly improving the community safety degree, effectively guarantee the residents' personal property safety. The present domestic use of all kinds of security, security alarm basic are based on ultrasonic wave, active infrared transmitting/receiving andmicrowave technology as the foundation, etc. And here designof passive infrared alarm, the use of the American sensing element - pyroelectric infrared sensor. The pyroelectric infrared sensor to non-contact form detect the human body infrared radiation, and turned them into voltage signal, atthe same time, it can identify the movement of the biologicaland other abiotic. Pyroelectric infrared sensor can be usedfor alarm device, can also use ?This system USES a pyroelectric infrared sensor, its production is simple, the cost is low, the installation is more convenient, and anti-theft performance is stable, stronganti-jamming ability, high sensitivity, safe and reliable.This alarm installation concealed, is not easy to be thief found, at the same time it signal by SCM system after processing convenience and PC communication, facilitatemulti-user unified management. This design including the design of hardware and software is two parts. Hardware part includes single chip microcomputer control circuit, infrared sensor circuit and drive the implementation of the alarm circuit, LED control circuit components. The processor used51 series microcontroller AT89C51, the whole system is under control in the system software of the work.目录摘要 (2)第一章绪论 (5)1、课程背景 (5)2、研究意义 (5)第二章方案设计及论证 (6)1、总体方案设计与论证 (6)2、模块电路方案设计与论证 (7)、模块电路一 (8)、模块电路二 (10)第三章硬件电路设计 (12)1、模块电路一 (12)2、模块电路二 (13)第四章软件设计181、软件总体设计思路 (18)2、主程序设计 (20)3、子程序一设计234、子程序二设计 (23)第五章系统制作调试 (25)1、系统制作流程 (25)2、系统调试 (26)3、系统测试26结论30致谢31附录32参考文献32总电路原理图33第一章绪论课题背景随着时代的不断进步, 人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。
基于51单片机的温度报警器设计
基于51单片机的温度报警器设计引言：温度报警器是一种用来检测环境温度并在温度超过设定阈值时发出警报的装置。
本文将基于51单片机设计一个简单的温度报警器，以帮助读者了解如何利用单片机进行温度监测和报警。
一、硬件设计硬件设计包括传感器选择、电路连接以及报警装置的设计。
1.传感器选择温度传感器的选择非常重要，它决定了监测温度的准确性和稳定性。
常见的温度传感器有热敏电阻（如NTC热敏电阻）、热电偶以及数字温度传感器（如DS18B20）。
在本设计中，我们选择使用DS18B20数字温度传感器，因为它具有高精度和数字输出的优点。
2.电路连接将DS18B20与51单片机连接，可以采用一根三线总线（VCC、GND、DATA）的方式。
具体连接方式如下：-将DS18B20的VCC引脚连接到单片机的VCC引脚（一般为5V）；-将DS18B20的GND引脚连接到单片机的GND引脚；-将DS18B20的DATA引脚连接到单片机的任意IO引脚。
3.报警装置设计报警装置可以选择发出声音警报或者显示警报信息。
在本设计中，我们选择使用蜂鸣器发出声音警报。
将蜂鸣器的一个引脚连接到单片机的任意IO引脚，另一个引脚连接到单片机的GND引脚。
二、软件设计软件设计包括温度读取、温度比较和报警控制的实现。
1.温度读取通过51单片机的IO引脚和DS18B20进行通信，读取DS18B20传感器返回的温度数据。
读取温度数据的具体步骤可以参考DS18B20的通信协议和单片机的编程手册。
2.温度比较和报警控制将读取到的温度数据和设定的阈值进行比较，如果温度超过阈值，则触发报警控制。
可以通过控制蜂鸣器的IO引脚输出高电平或低电平来控制蜂鸣器是否发出声音警报。
三、工作原理整个温度报警器的工作原理如下：1.首先，单片机将发出启动信号，要求DS18B20开始温度转换。
2.单片机等待一段时间，等待DS18B20完成温度转换。
3.单片机向DS18B20发送读取信号，并接收DS18B20返回的温度数据。
基于51单片机的报警器设计
引言报警器，防盗报警器,是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。
随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾等领域，与社会生产、生活密不可分。
防盗报警系统通常由:探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。
报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。
采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置，单片微型计算机，通常简称为单片机，它采用大规模集成电路技术把微处理器和随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路以及定时计数器。
串行通信口，时钟电路。
脉冲调制电路。
模拟多路转换器，A/D转换器等电路集成到单独的一块芯片上，构成一个最小的完善的计算机系统，这些电路能在软件的控制下单独。
准确，迅速，高效的完成程序设计者现规定的任务。
因为由单片机构成的电路玩玩具有体积小，成本低，功能强，可靠性高，功耗低，电路简洁，开发和改进容易等等一系列有点，因此就有优异地性价比，从而使它在多方面得到了越来越多的使用，本次设计就是基于单片机的报警器设计。
一设计基本电路原理和思路该报警器得设计思路是首先，利用光敏电阻构成光敏开关，光敏开关的作用是为单片机报警主电路提供报警信号，即通过光敏开关实现高低电平信号的转换，报警信号通过单片机软件处理实现信号的转换，在利用转换的信号驱动扬声器继而用声音输出进行报警，本次实验是通过光照的变化，利用光敏电阻随光照强度变化，阻值发生变化的特性首先实现的开关电路，即报警信号的来源是关照，报警主电路由单片机和音频放大模块组成，利用单片机上写入的程序，实现当报警信号输入单片机，其就会产生频率不等的信号。
以驱动扬声器报警。
采用光敏电阻的光控开关这是两种开关电路的主要原理：利用功率MOS场效应管可以作功率开关，开关的敏感元件可以采用光敏电阻LDR，当光线照射的光敏电阻上时，LDR呈低阻值，有信号加在场效应晶体管的栅极上，源漏极间导通，从而使继电器线圈K改变状态，产生控制作用或发出信号，如果将光敏电阻LDR接在地电位处，则在暗时无光线照射的光敏电阻，光敏电阻阻值高，故VMOS管栅极电位高，导通使灯L亮，反之，当有光线照射到LDR上时，VMOS栅极处于低电位截止，灯L 不亮。
基于51单片机的温度警报器的设计
基于51单片机的温度警报器的设计温度警报器是一种能够实时监测温度并在温度超过设定阈值时发出警报的装置。
本设计基于51单片机，通过温度传感器、LCD显示屏、蜂鸣器等元件实现温度监测和报警功能。
设计方案如下：1.硬件设计：a.温度传感器：选择一款常见的温度传感器，如DS18B20，通过数据线连接到单片机的GPIO口，实时获取温度数据。
b.LCD显示屏：使用16x2LCD显示屏，通过I2C接口与单片机连接，用于显示当前温度和报警信息。
c.蜂鸣器：选择一个合适的蜂鸣器，通过单片机的GPIO口控制，用于发出声音报警信号。
d.电源电路：为单片机和其他电路提供稳定的电源，可以选择直流电源或电池供电。
2.软件设计：a.初始化：对单片机进行初始化设置，包括IO口初始化、LCD初始化、温度传感器初始化等。
b.温度采集：通过温度传感器不断采集温度数据，并将其显示在LCD 屏幕上。
c.温度判断：获取当前温度值，并与设定的阈值进行比较。
如果高于阈值，进入报警状态。
d.报警处理：当温度超过设定阈值时，触发蜂鸣器发出声音报警信号，并在LCD上显示相应警告信息。
同时，可以选择触发其他动作，如发送短信或邮件通知。
e.报警解除：当温度恢复正常后，蜂鸣器停止报警，LCD屏幕上显示正常温度信息。
通过以上硬件和软件设计，我们可以实现一个基于51单片机的温度警报器。
该警报器能够实时监测环境温度，当温度超过设定阈值时，蜂鸣器会发出声音报警，并在LCD显示屏上显示相应报警信息。
当温度恢复正常后，报警器会自动停止报警，并显示正常温度信息。
除了基本的功能，还可以根据需求进行一些扩展。
比如，可以添加按钮控制来设置温度阈值，或者增加温度记录功能，实时记录温度变化并保存。
总之，基于51单片机的温度警报器设计具有可扩展性和实用性，可以满足不同环境的需求。
基于单片机的瓦斯报警系统设计报告
测控技术与仪器专业综合课程设计设计说明书班级：学号：姓名：指导教师：电气工程学院2013年1月2日电气工程学院综合课程设计成绩评定表目次引言 (1)1 文献综述 (2)1.1瓦斯监测的现状 (2)1.2瓦斯监测的发展方向 (2)2 总体设计方案 (3)2.1系统组成 (3)2.2 工作原理 (3)3 具体实施方案 (4)3.1瓦斯检测设备 (4)3.1.1瓦斯浓度检测仪的分类 (4)3.1.2 热催化元件的结构及工作原理 (5)3.1.3 整机的工作原理 (11)3.2 A/D转换电路 (12)3.2.1 ADC0809的介绍 (12)3.2.2引脚功能 (12)3.2.3主要特性 (13)3.3 单片机的概述 (14)3.3.1 8031简介 (14)3.3.2单片机复位电路 (16)3.3.3单片机中断系统 (16)3.3.4 8031单片机对ADC0809的接口 (19)3.2.5系统电源 (20)3.2.6 气体传感器 (21)参考文献 (25)附录： (26)引言国内对瓦斯的检测以CH4检测为主,毒气的检测以CO检测为主;而国外用可燃性气体的检测代替单一CH4气体的测量,毒气包括H2S的测量。
单从我国技术发展上来说，我国在瓦斯监测监控系统的应用上起步较晚，上世纪80年代初才从国外引进了这一系统，而且仅用于部分国有重点煤矿，所以就瓦斯监测监控系统而言，目前也存在着不够完善的地方：第一，我国煤矿的瓦斯灾害防治技术虽已处于世界先进水平，但防灾抗灾的安全仪表和装备的技术水平与国外相比差距较大。
第二，受技术条件限制，许多煤矿的瓦斯监测数据无法传输给集团公司或上级主管部门，仍未建立全集团或整个地区的瓦斯监测监控网络。
第三，已安装的瓦斯监测监控系统型号各异，信号传输方式不尽相同，有的采取时分制，有的采取频分制，还有的利用载波传输，给系统的管理、使用、维护以及联网带来诸多不便。
第四，由于瓦斯监测监控系统对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。
基于单片机的煤矿瓦斯检测传感报警器的设计
基于单片机的煤矿瓦斯检测传感报警器的设计针对煤矿瓦斯爆炸事故频发的问题，文章设计了一种以STC12C5A60S2單片机为核心的经济、实用的煤矿瓦斯检测传感报警器。
该报警器系统主要包括气体检测模块、报警模块、显示模块、控制处理模块。
系统通过气体检测模块来检测瓦斯浓度，并把检测到的浓度信号送到单片机处理，当检测到瓦斯浓度超过系统设置的上限值时，单片机就会控制相应的报警电路使之发出声光报警，并控制风扇转动排风来降低瓦斯气体浓度，同时提醒井下矿工的撤离，以此避免人员伤亡。
标签：瓦斯爆炸；浓度监测；传感器；STC12C5A60S21 概述随着我国经济飞速发展，对煤炭的需求量不断增加。
因此，仍然存在着许多煤矿企业。
由于煤矿企业发展不均衡，有的煤矿企业设备先进，有的煤矿企业设备较落后，导致矿难事故不断发生。
在矿难中，绝大部分都是由瓦斯爆炸而引起的，使得煤炭的开采面临着严峻的挑战。
降低瓦斯爆炸事故的发生，除了加强矿井通风管理外，还可以对煤矿瓦斯的浓度进行实时监测。
因此，设计出一种新型、易操作、经济、实用的智能瓦斯传感报警器对于降低矿难事故的发生率来说显得尤为必要。
2 系统硬件设计针对瓦斯监测，本文提出了以单片机STC12C5A60S2为核心的煤矿瓦斯传感报警器设计，通过对单片机进行软件编程来实现对瓦斯浓度的检测、报警、显示和控制[1-2]。
该报警器系统主要包括气体检测模块、报警模块、显示模块、控制处理模块。
系统通过气体检测模块来检测瓦斯浓度，并把检测到的浓度信号送到单片机处理，当检测到瓦斯浓度超过系统设置的上限值时，单片机就会控制相应的报警电路使之发出声光报警，并控制风扇转动排风来降低瓦斯气体浓度。
系统框图如图1所示。
整个报警系统采用5V的电源供电，该报警系统通过气体传感器MQ-2来实时检测瓦斯的浓度，并把检测到的瓦斯浓度信号送到STC12C5A60S2单片机进行处理。
一方面，单片机把处理过的浓度信号送到LDE数码管进行显示；另一方面，单片机通过键盘按键来设置瓦斯的浓度上限值，同时对传感器采集的瓦斯浓度信号进行判断，如果采集的瓦斯浓度信号高于系统所设置的浓度上限值，那么单片机就会控制蜂鸣器进行报警，并控制电机转动排风来达到降低甲烷浓度的目的。
基于AT89S51单片机的瓦斯报警器的设计
全满足煤矿安全规程 的要求。 报警器能否正确显示瓦斯浓度 ， 取决于传感器 的好坏 以及它 的监测 电路。 监测 电路是这个报警 器 中最重要 的部分， 我们设计 的Ｍ 一 检测电路如 图２ Ｑ４ 所示， 其中 可调节电阻Ｒ 是用来调整传感器 。 ３ 该检测电路 的特点：（） １ 桥
． 号， 并在 ５单片机 的控制 下将其输入 ， １ 然后在内部 软件 编程下 ２２监 测电路 根 据煤矿安全规程 规定， 甲烷浓度超过 １ 时， ％ 检测仪表 应 进行数值变化处理 。 在单片机进行完 整数据处理后就将其结果
超 ．％ 井下设备应断电； 超过 ２ 时应立即撤离 ％ 输 出显示 ， 从而显示 出瓦斯气体的浓度 ， 其中显 示部分我们采 进行报警； 过１５ 时， 所有人 员。 本项 目所设计 的矿瓦斯监测报警 器范围为Ｏ ％ 完 ％２ ， 用四位 的Ｌ Ｄ Ｅ 数码管， 用于显示瓦斯浓度值 。 若实际瓦斯浓度超 限则在单片机 的控制下进行声光报警。 系统框 图如图１ 所示。
Ｖ Ｃ Ｃ
ＡＴ８ １ ９
路输 出电压呈线性；（ ） ２ 响应速度快；（） ３ 具有良好的重复性、 选择性 ；（） ４ 元件工作稳定、 可靠。
Ａ Ｄ １９ ／ ７ｏ
００
２３Ａ Ｄ ． ／ 转换 电路
ＡＤ ／ 转换部分 电路 是由Ａ Ｄ ／ 转换器Ｉ Ｌ １９ Ｃ ７ ０ 构成 的， 根据 转 换 器的的性能指标， 考虑到系统的精度 ， 我们选用 了ＩＬ １９ Ｃ Ｔ０ 转 换器 ， 它是一种高精度、 噪声、 低 低漂移和 低价格 的双积分 式 ＡＤ ／ 转换 器， 其数 据输 出为１ 位二进 制数 ， ２ 配有较 强的接 口电 路， 能方便 地与各种微 处理器连接 。 本文 所设计 的Ａ ８ Ｓ １ Ｔ ９ ５ 和 ＩＬ １９ Ｃ ７０ 连接 电路原理 图如图３ 所示 。 其主要作用是将气体传感 器Ｍ 一 所得着超 大规模数字集成 电路、 单片机 技术的发展 ， 利用单
基于单片机的瓦斯浓度智能传感器的设计
基于单片机的井下瓦斯浓度智能传感器的设计BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLE-CHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT SENSE ORQANDESIGN学院：欢乐谷专业班级：幼儿大班学生姓名：奥特曼指导老师：喜洋洋2010年 5月 20 日基于单片机的井下瓦斯浓度智能传感器的设计摘要随着我国经济的快速发展，各行各业对煤炭的需求急剧增加，而各种矿难事故的发生，使得煤炭安全生产面临严峻的挑战。
这篇文章就是针对导致矿难频发的瓦斯浓度进行监控而设计的。
在文章里，我针对瓦斯的特点，设计出同时监测高低浓度的瓦斯系统，全天候不间断的对井下瓦斯浓度进行监测。
同时采用声光报警系统，一旦瓦斯超标，系统立即提醒正在井下作业的工人紧急撤离，避免人员伤亡，并且还运用红外遥控系统来进行远程监控。
设计这种智能传感器采用闭环控制来确保采样的平稳。
该传感器以AT87C551单片机为核心，实现对瓦斯的检测、报警和控制，安全可靠，经久耐用，适合各类煤矿瓦斯的监控，可以大大降低煤矿事故的发生，降低企业成本，提高煤炭开采率，为我国煤炭事业做出贡献。
关键词：瓦斯，AT87C551，PID控制器BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLE-CHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT SENSEORQAN DESIGNABSTRACTWith the rapid development of China's economy, various industries on the sharp increase in the demand for coal. but each kind of mining accident's occurrence, causes the coal safety in production faced with the stern challenge. This piece of article aims at the gas to carry on the monitoring to design.In the article, I in view of the gas characteristic, design simultaneously monitor the height density the gas system, all-weather uninterrupted carries on the monitor to the mine shaft gas density. Simultaneously uses the acousto-optics alarm system, once gas exceeding the allowed figure, the system reminds the downhole operation worker to evacuate urgently immediately, avoids the personnel casualty. Also put to use infrared remote-control system carry through long-distence supur risory control. Design this intelligent sensor adopt close-cycle control insure sampling placidity.This system take at87C551 monolithic integrated circuit as a core, realizes to the gas examination, the warning and the control, safe reliable, durable, suits each kind of coal mine gas the monitoring, may reduce coal mining accident's occurrence greatly, reduces the private costs, raises the coal recovery ratio, makes the contribution for our country coal enterprise.KEYWARDS: gas, AT87C551, PID controller目录摘要（中文） (I)摘要（英文） (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2系统简介 (2)2 系统功能介绍 (3)2.1性能描述 (3)2.2系统框架结构...................................... 错误！未定义书签。
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中北大学
课程设计说明书2013/2014 学年第1 学期
学生姓名:学号：
学院: 仪器与电子学院
专业:
题目: 瓦斯监测报警仪遥控器
指导教师：文丰职称: 副教授
2014 年 1 月 3日
目录
1 课程设计目的 (1)
2 课程设计内容与要求 (1)
2.1设计内容 (1)
2.2 设计要求 (1)
3 设计方案及实现情况 (1)
3.1设计思路 (1)
3.2 工作原理及框图 (2)
3.2．1工作原理 (2)
3.2．2系统框图 (2)
3.3 硬件电路原理图 (2)
3.3．1单片机控制部分 (2)
3.3．2 MQ-4采集电路 (3)
3.3．3 AD转换电路 (3)
3.3．4 液晶显示电路 (4)
3.3．5 上位机传输电路 (5)
3.3．6 红外遥控电路 (5)
3.4 PCB版图设计 (6)
3.5 仿真效果图 (6)
4 课程设计总结 (7)
5 参考文献 (8)
1、课程设计目的
（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；
（2）学习使用Altium Designer软件绘制电路原理图及印刷板图；
(3）掌握应用Proteus对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
2、课程设计内容与要求
2.1设计内容
(1）设计一个瓦斯监测报警仪遥控器。
（2）查阅遥控器相关资料，提出设计方案。
（3）设计电路原理图及PCB版图。
2.2设计要求
(1）课程设计说明书；
(2）电路原理图和印刷板图；
(3）仿真图形和仿真结果。
3、设计方案及实现情况
3.1、设计思路
本次课程设计整体上是基于AT89S51单片机来实现煤矿瓦斯浓度监测报警。
在这里我们运用到的气敏传感器是MQ-4，它是用来检测外部瓦斯的浓度（其检测到的浓度值为模拟量），并将检测到的模拟信号转化为电压信号输出出来。
然后再将电压信号输入到AD0809进行A/D转换变换成数字信号，并在51单片机的控制下将其输入，然后在内部软件编程下进行数值变换处理。
在单片机进行完数据处理后就将其结果输出显示，从而显示出瓦斯气体的浓度，其中显示部分采用1602液晶，用于显示瓦斯浓度值。
若实际瓦斯浓度超限（浓度超限预警值可以红外遥控输入）则在单片机的控制下进行声光报警，提醒生产人员离开，避免生产事故还可以与上位机实时通讯。
3.2、工作原理及框图
3.2.1工作原理
此次设计的煤矿瓦斯监测报警器的系统框图如下所示：主要由气体传感器、A/D转换器ADC0809、单片机AT89S51、液晶显示电路、声光报警装置和红外遥控电路组成。
在催化元件电源端加上一正电压，使催化元件开始工作，输出与瓦斯浓度相对应的电压信号，送到A/D转换，A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号送入CPU, CPU对采样值进行数值计算，处理后，驱动显示器显示出被测气体中的瓦斯浓度值，若被测气体中瓦斯浓度超过报警电路预定的数值时，报警电路即发出声、光报警信号。
3.2.2系统框图
图一系统框图
3.3、硬件电路原理图
3.3.1单片机控制系统
AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89S51是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
图二单片机控制系统
3.3.2 MQ-4采集电路
MQ-4是一种天然气、甲烷传感器，通过感应外界瓦斯气体浓度产生一个模拟电压，传输给单片机系统。
在正常环境中，即：没有被测气体的环境，设定传感器输出电压值为参考电压，这时，AOUT端的电压在1V左右，当传感器检测到被测气体时，电压每升高0.1V，实际被测气体的浓度增加200ppm（简单的说：
1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6 常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。
），根据这个参数就可以在单片机里面将测得的模拟量电压值转换为浓度值。
图三 MQ-4采集电路
3.3.3 AD转换电路
ADC0809具有8个通道的模拟输入线(IN0～IN7)，可在程序控制下对任意通道进行A/D转换，获得8位二进制数字量(D7～D0)。
模拟输入部分有8路多路开关，可由3位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的不同组合来选择，ALE为地址锁存信号，高电平有效，锁存这三条地址输入信号。
主体部分是采用逐次逼近式的A/D转换电路，由CLK控制的内部电路的工作,START为启动命令，高电平有效，启动ADC0809内部的A/D转换，当转换完成，输出信号EOC有效，OE为输出允许信号，高电平有效，打开输出三态缓冲器,把转换后的结果送DB。
图四 AD转换电路
3.3.4 液晶显示电路
浓度显示部分以及上限浓度阈值的显示通过LCD1602液晶来实现。
图五液晶显示电路
3.3.5 上位机传输电路
将传感器采集到的浓度信息以及报警信息通过MAX232与主机进行实时通讯。
图六上位机传输电路
3.3.6 红外遥控电路
TC9012是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用 CMOS 工艺制造。
它可外接32个按键，提供8 种用户编码，另外还具有 3 种双重按键功能。
图七红外遥控电路
图八红外接收电路3.4 PCB版图设计
图九系统PCB图3.5 仿真效果图
图十浓度正常效果图
图十一浓度超标报警效果图
4、课程设计总结
通过本次的课程设计，我学到了很多知识，对单片机编程以及硬件设计有了更深层次的理解。
本次课程设计重点就在于软件的编写，需要有很巧妙的程序算法。
ＰＣＢ版图的制作过程中我发现自己还有很多需要去锻炼的地方。
从这次的课程设计中，我意识到了理论联系实际的重要性，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习电子设计更是如此，通过反复的编程修改，不断地完
善自己的作品，自己的能力才会进一步提升。
5、参考文献
（1）童诗白．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，2002
（2）张建华．数字电子技术．北京：机械工业出版社，2004
（3）陈汝全．电子技术常用器件应用手册．北京：机械工业出版社，2005 （4）毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版社，2005
（5）潘永雄．电子线路CAD实用教程．西安：西安电子科技大学出版社，2002 （6）张亚华．电子电路计算机辅助分析和辅助设计.北京：航空工业出版社，2004。