基于at89s52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制(4)

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※代表传感器输出山现振幅在0—2．5V之删的振荡波型，见图2．2．5 0 04

； l (，X’删／

用2．2．4-40\传感器震荡曲线图 6．高浓度甲烷实验

将O一7#传感器置于10％的甲烷环境中2小时，放气前后的数据状态。 表22 高浓甲烷实验放气前后的数据 O撑1# 2# 3# 4}} 5群甜体单位 空气9 10 9 7 3 8 8 5 mV

0．6％CH4 16 18 17 15 13 19 20 14 mV

10．62％CH4 5．16 5．18 5．13 4．98 4．82 5．13 5．1l 5．02 V

10％CH4(5小时后) 5．0l 5．02 5．00 5．00 4．78 5．03 5．02 4．98 V 7．稳定性 1)初始稳定性

a．在空气中的初始稳定性：

贮存一周到一年的元件初始零点输出可能不为零，只需在工作点电压稳 定十分钟后输出零点将归零； b．在气体中的稳定性：

贮存～周到一年的元件刚开始T作时灵敏度可能达不到最佳点，只需在工作 9

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点电压稳定二十分钟后输出灵敏度将复原 2)长期稳定性 25 20 奄15 蚤10 蒋： -5 0

2．2．2单片机型号的选择 时问(年)

圈2 2．5长期稳定性

随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低 等特点而在许多领域如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电 器以及嘲络技术等方面得到广泛应用。从而使这些领域的技术水平、自动化程度 大大提高。正冈为如此国内外多家电子生产厂商把目光投向了单片机的生产，其 中最为著名的当数INTEL公司生产的MCS-51系列单片机。

单片机型号的选择是根据控制系统的目标、功能、可靠性、性价比、精度和 速度等来决定的。根据本课题的实际情况，单片机型号的选择主要从以下两点考

虑：一是要有较强的抗T．扰能力。由于甲烷气体监测传感器处于煤矿矿井巷道中， T作环境比较恶劣，以及实际的运行工况比较复杂，这些都对单片机的干扰较大， 所以廊采用抗T扰性能较好的单片机机型；二是要有较高的性价比。由于5l系 列在我国使用晟广且该系列的资料和能够兼容的外围芯片也比较多，特别是

ATMEL公司2003年推出的新～代89S系列单片机，其典型产品AT89S520’单片机 具有较高的性能价格比。本文采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为监测系 统的核心部件，AT89S52单片机是AT89S系列单片机中的一种，它是在现己广泛 应用于T业控制等各领域的AT89C52系列单片机的换代产品。它具有89C52的全 部功能，是80C51的增强型并且指令完全兼容，AT89S52新增加的功能由特殊功

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能寄存器完成。相信日后它将更广泛地应用于工业控制、汽车控制、智能仪器仪 表及电机控制等席用领域。 2．2．3 AT89S52单片机的特点 1)兼容MCS一5l单片机

2)8K宁节FLASH存贮器支持在系统编程ISPl000次擦写周期 3)256字节片内RAM

4)T作电压4．OV到6．OV 5)全静态时钟OHz到33MHz 6)二级程序加密

7)32个可编程I／O口 8)3个16位定时／计数器 9)6个中断源 lO)上电复位标志

11)完全的双T UART串行口

12)低功耗支持Idle和Power—down模式 13)Power down模式支持中断唤醒 14)看门狗定时器 15)双数据指针

此外，与AT89C52相比，AT89S52新增加了许多功能，这将使单片机在工作

过程中具备更高的稳定性和电磁抗干扰性。首先，AT89S52内部增加了片内看门 狗定时器，这将有利于坚周用户应用系统，提高系统可靠性：其次，AT89S52独 有的双数据指针使数据操作更加快捷方便；再次，AT89S52运行速度更高，最高 晶振可达到33MHZ：最后，AT89S52支持ISP(In—System Programming)在线下 载功能。AT89S52中ISP引脚共有4个：RST、MOSI、MISO和SCK。用户可以直 接替换应用系统中的AT89C51／52，而软件硬件均不需作任何修改，这给正使用 AT89C52单片机的用广更新换代带来许多方便。

正冈为AT89S52单片机增加了高可靠性、安全性的功能，所以能避免因外部 芯片扩展过多或传感器输入信号过多而引起的信号失真、电磁干扰等现象的发

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生。闵此．用它作为甲烷气体测量可以满足监控、信息传送的要求。而且，从经 济性的角度来看，AT89S52不但硬件结构简单，而且价格低、功能强、性价比高， 符合我国T业设计制造的要求。

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第三章基于气敏元件的煤矿瓦斯监测系统设计与试验

本章将介绍基于甲烷气体传感器的气体监测系统的系统原理框图，及其整体 协调T作实现的功能；系统的硬件电路设计及其主要功能模块；系统程序流程等 内容。

3．1系统原理框图

基于气体传感器的甲烷气体监测系统主要由气体传感器、单片机、数据存储

器以及LED显示器以及RS一485通讯接1：3等部分组成，其原理框图如图3．1所示。采 用单片机AT89S52构成煤矿气体监测系统的核心部分，根据气体传感器及测量的

信号，实现对CH4的成分识别和浓度测量；使用按键面板输入外部命令；采用ATMEL 公司的DataFlash存储器AT24C02存储设定的参数及大量的测量数据；通过8只8 段LED数码管显示气体浓度；也可以在Pc机控制模式下，采用RS--485协议，实现 数据远传。

田3．1系统硬件原理框圈

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