煤礦瓦斯微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

煤礦瓦斯微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：專(zhuān)業(yè)：機(jī)械電子工程姓名：學(xué)號(hào)：本課題的研究意義降低重大事故發(fā)生率，保障礦工安全系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)瓦斯信號(hào)檢測(cè)電路放大電路模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)顯示濃度信號(hào)輸出蜂鳴器報(bào)警穩(wěn)壓電源220V三、上位機(jī)方案的確定1.上位機(jī)功能任意時(shí)刻選定下位機(jī)查看濃度將查看到的濃度進(jìn)行保存2.上位機(jī)軟件界面

確認(rèn)獲取濃度值保存濃度查看數(shù)據(jù)退出下位機(jī)選擇打開(kāi)串口關(guān)閉串口CH4濃度100ppm四、通訊協(xié)議的確定

1.物理層選定由于要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所以選擇RS-485構(gòu)建下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.通訊協(xié)議的選定定義：網(wǎng)絡(luò)間必須遵循的規(guī)則和約定約束：?jiǎn)纹瑱C(jī)的串行通訊已經(jīng)約定確定：上位機(jī)查詢(xún)時(shí)發(fā)送地址幀，下位機(jī)對(duì)接收到得地址幀進(jìn)行核對(duì)，信息匹配則發(fā)送數(shù)據(jù)幀，然后上位機(jī)查收；下位機(jī)串口通信采用中斷方式。五、下位機(jī)操作界面設(shè)定

當(dāng)前值LED顯示屏復(fù)位power零點(diǎn)數(shù)據(jù)電源指示燈報(bào)警燈下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)一、控制核心單片機(jī)1.單片機(jī)選擇選擇范圍：PIC、AVR、51系列選擇因素：A/D驅(qū)動(dòng)、兩個(gè)中斷使用、零點(diǎn)修正、LED八位段碼管顯示選擇尺度：在滿(mǎn)足性能的情況下，選擇最經(jīng)濟(jì)的單片機(jī)選擇結(jié)果：AT89S522.AT89S52基本性能與MCS-51單片機(jī)兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期全靜態(tài)操作：0Hz－33MHz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器32個(gè)可編程I／O口線(xiàn)3個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門(mén)狗定時(shí)器3.放大電路（1）采用放大電路原因：如圖所示，當(dāng)濃度高于2%時(shí)，電路輸出45mv，為了滿(mǎn)足A/D輸入范圍，必須采用放大電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大。（2）放大器的選擇：INA114（3）選擇原因：成本低應(yīng)用廣泛，外接一個(gè)普通電阻就可以得到任意增益。（4）INA114基本放大電路：（5）放大電路Rg計(jì)算：已知條件：VCC=3V，R0=2000?，Umax=75mV=0.075V設(shè)定條件：G=66公式：Rg=50ku/(G-1)結(jié)果：Rg=770?三、A/D模塊電路1.A/D轉(zhuǎn)換器的選擇（1）轉(zhuǎn)換原理：計(jì)數(shù)式、雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D轉(zhuǎn)換器（2）主流A/D轉(zhuǎn)換器：1）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換精度高、抗干擾性能好、價(jià)格便宜缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度較慢2）逐次逼近式優(yōu)點(diǎn)：速度較快、精度較高缺點(diǎn)：精度和抗干擾性較差（3）選擇因素：因?yàn)長(zhǎng)ED要對(duì)濃度進(jìn)行即時(shí)顯示，所以轉(zhuǎn)換速度要快。（4）選擇結(jié)果：選用逐次逼近式的PCF8591。2.PCF8591：（1）芯片通信原理：I2C總線(xiàn)（2）I2C總線(xiàn)簡(jiǎn)介：它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線(xiàn)少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)，可以只用兩個(gè)管腳進(jìn)行通信，最大程度的利用單片機(jī)管腳。

四、顯示模塊1.模塊選擇：共陽(yáng)極數(shù)碼管2.共陽(yáng)極數(shù)碼管的字型代碼表：字型dpgfedcba段碼0110000000C0H1111110010F9H2101001000A4H3101100000B0H41001100199H51001001092H61000001082H7111110000F8H81000000080H91011000090H五、通信模塊1.數(shù)據(jù)傳輸方式選擇：RS485只能半雙工2.通信方式選擇：串口異步通信工作方式方式13.通信規(guī)定：雙方波特率為4800b／s，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，l位停止位，一幀信息為10位4.計(jì)算定時(shí)器初值：X=256﹣(SMOD+1)fosc／(波特率×384)X=256-2×11.0592×106／(384×4800)X=233=F4H5.串行接口電路設(shè)計(jì)：六、蜂鳴器報(bào)警電路1.蜂鳴器選擇：有源蜂鳴器，高電平接通會(huì)發(fā)聲2.電路設(shè)計(jì)：因?yàn)閱纹瑱C(jī)管腳電壓不足以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以另結(jié)5V電壓，設(shè)置三極管開(kāi)關(guān)第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)一、概述1.語(yǔ)言選擇：C語(yǔ)言2.優(yōu)點(diǎn)：移植性、模塊性強(qiáng)3.變量分配：4.總程序模塊分配：系統(tǒng)初始化、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、濾波、零點(diǎn)修正、濃度超限判斷、LED顯示瓦斯?jié)舛?、向上位機(jī)串口輸出信號(hào)變量或數(shù)組名注釋receivebuf[0]用于存放純凈空氣中的瓦斯?jié)舛戎?。receivebuf[1]用于存放實(shí)時(shí)的瓦斯?jié)舛戎怠utput用于存放經(jīng)過(guò)濾波和零點(diǎn)修正后的瓦斯?jié)舛戎?。get_ad[12]用于存放實(shí)時(shí)的瓦斯?jié)舛戎?，然后進(jìn)行濾波處理。2.程序流程圖初始化開(kāi)始發(fā)送尋址字節(jié)（寫(xiě)）0X90check_ACK發(fā)送通道控制字0X01check_ACK開(kāi)始發(fā)送尋址字節(jié)(讀)check_ACK空采樣一次check_ACKIN1通道采樣結(jié)束返回A/D轉(zhuǎn)換check_ACKSDA=1SCL=1應(yīng)答標(biāo)志位F0=0SDA=1?F0=1SCL=0返回三、濾波程序1.濾波原因：每次測(cè)得的瓦斯?jié)舛戎滴幢販?zhǔn)確2.濾波方法：連續(xù)測(cè)試12組數(shù)據(jù)，然后在這12組數(shù)據(jù)中取平均值四、LED顯示程序1.LED顯示思路：將處理后的數(shù)據(jù)，從高位到低位轉(zhuǎn)化為共陽(yáng)極代碼。2.LED顯示算法：(1)每一次計(jì)算都要減去上一次的運(yùn)算和；(2)然后將差除以最高位的基本單位即可得到該位的大?。ɡ?00的最高位基本單位為100）；

六、上位機(jī)通信程序1.語(yǔ)言選擇：VB2.插件選擇：MSComm3.MSComm特點(diǎn)：類(lèi)似于單片機(jī)中斷事件，串口接收到數(shù)據(jù)則啟