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基于AT89C51的智能矿井环境质量监控系统
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2009-03-28
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以监测矿井有毒有害气体为目的,介绍一种通用性很强的智能空气监测系统的设计与实现。采用AT89C51单片机作为主控器,可实现对矿下温度和氧气、甲烷气等有毒有害气体的浓度参数进行采集处理、存储、显示及报警功能;同时可与上位机进行串行通讯:并能将环境空气的详细历史资料存储在EEPROM中备查。
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基于 AT89C51 的智能矿井环境质量监控系统
1 引言
以监测矿井有毒有害气体为目的,介绍一种通用性很强的智能空气监测系统的设计与
实现。采用 AT89C51 单片机作为主控器,可实现对矿下温度和氧气、甲烷气等有毒有害
气体的浓度参数进行采集处理、存储、显示及报警功能;同时可与上位机进行串行通讯:
并能将环境空气的详细历史资料存储在 EEPROM 中备查。此外,能实现对矿井有人作业
环境取排风温度进行连续、间歇检测;对无人作业环境下系统自动定时运行、非正常断电
后系统开机等记忆功能。详细阐述了硬件结构和软件流程,并且指出该系统的特点和优势。
2 系统组成及工作原理
该系统由硬件和软件两大部分。硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换、各
种信息的显示等;软件部分主要完成信号的处理及控制功能等。其工作原理是通过 89C51
单片机一次查询各传感器的输出信号,然后对输入信号进行相应处理后,再通过显示模块
输出,同时还可输出各种报警信号和控制信号。图 1 给出系统原理框图。
3 系统硬件设计
3.1 主控模块
系统采用 AT89C51 单片机,它带有 4 KB 闪速式存储器、128 B 内存,最大工作频
率为 24 MHz。同时具有 32 条输入输出线,16 位定时/计数器,5 个中断源,1 个串行
口。
3.2 外围电路
采片 Atmel 公司的 AT24C128,该器件具有 128 Kb 的 EEPROM,可写入 10 万
次,保持 40 年数据。该系统扩展了一片 EPROM2754,接口器件采用一片 8279,两片
8155;两片 A/D 转换器选用 ADC0809,在对 12 个通道进行扫描检测时,还将模拟量
转换成数字量。MAX232 是一款带±15 kV 静电保护,+5 V 单电源供电的 RS232 收发
器。显示模块采用 44780 驱动的 LCD,HD44780(KS0062)是用低功耗 CMOS 技术制
造的大规模点阵 LCD 控制器(兼带驱动器)和 4 bit/8bit 微处理器相连,它能使点阵
LCD 显示大小写英文字母、数字和符号等信息。同时有较强的通用性,使用方便,能使用
户仅用少量的元件组成一个完整的点阵 LCD 系统,根据送入的相关数据和指令就能实现
所需的显示。HD44780 显示模块有 8 条数据线,3 条控制线,可与微处理器或微控制器
相连,通过送入数据和指令,可使模块正常工作。
3.3 传感电路
该电路包含 3 个检测电路,分别用于对温度、氨气和甲烷等有毒易燃气体浓度的测量。
在测量甲烷时选用 WIJ-1B 型甲烷传感器作为检测元件。传感器吸附甲烷气体使其阻值发
生改变,即将浓度信号转换为所对应的电阻值;在测量氨气时,选用定电位电解式传感器,
即湿式电化学气体传感器,通过测定气体在某个确定电位电解时产生的电流来测量气体浓
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lczjianwei
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