专利名称：一种基于单片机的瓦斯测量报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机应用领域，涉及一种测量装置，尤其涉及煤矿使用的基于单片机的瓦斯测量报警装置。
背景技术：
从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出，煤炭是支持我国国民经济发展的主要能源。煤炭生产作为我国能源工业的支柱，其地位将是长期的，稳定的。但是，目前煤炭工业的安全生产状况很差，其中之一便是有害气体的危害性，包括CH14，S0,S02等。瓦斯(CH14)是煤矿井下危害最大的气体，它是在成煤过程中形成并大量储存于煤层之中的气体，具有无色，无味，易燃，易爆等特点。目前我国已经使用的瓦斯报警矿灯具有体积小、结构简单、安装方便等优点，但存在的问题是传感器漂移大，要定期维护，并且需要维护的周期很短；维护方法复杂，成本较高，抗机械干扰能力较差。
发明内容为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于，提出一种基于单片机的瓦斯测量报警装置 。为了实现上述任务，本实用新型的技术方案是这样实现的:一种基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，包括主控单元、气体采样模块、信号放大与转换模块、按键模块、储存模块、显示模块、报警模块和执行模块，其中，信号放大与转换模块连接至气体采样模块的输出端，按键模块、储存模块、显示模块、报警模块、执行模块分别与主控单元相连。本实用新型的其它特点是:所述的主控单元采用飞思卡尔公司生产的16位MC9S12XS128单片机。所述的气体采样模块采用电阻式半导体气敏传感器。所述的显示模块采用LED5110显示屏。所述的执行模块由光电稱合器M0C3041、可控娃SCR和电机组成。本实用新型的基于单片机的瓦斯测量报警装置，通过检测气体采样模块中气敏传感器两端电压值检测空气中瓦斯气体浓度的含量，信号放大与转换模块将气体采样模块检测的气体浓度模拟信号进行放大和模数转换为MC9S12XS128能够处理的数字信号。通过按键模块设置瓦斯气体浓度报警上限，主控单元模块将报警上限值储存于AT24C02中，防止掉电后数据丢失，影响本装置的正常运行。主控单元模块将数字信号与设置的上限值进行比较并将当前瓦斯浓度值显示在LED5110显示屏上，如果瓦斯浓度超过报警上限值，主控单元模块控制报警模块中的蜂鸣报警器和红色闪光灯工作，同时主控单元模块控制执行模块的控制阀电路工作加快空气流动，降低瓦斯浓度。
图1为本实用新型的基于单片机的瓦斯测量报警装置示意框图。图2为气体采样模块和信号放大与转换模块连接电路图。图3为按键模块电路图。图4为显不|旲块与储存|旲块连接电路图。图5为报警模块连接电路图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
如图1所示，本实施例给出一种基于单片机的瓦斯测量报警装置示意框图，包括主控单元1、气体采样模块2、信号放大与转换模块3、按键模块4、储存模块5、显示模块6、报警模块7和执行模块8。其中，气体采样模块2通过信号放大与转换模块3连接至主控单元I的输出端，按键模块4、储存模块5、显示模块6、报警模块7、执行模块8分别与主控单元I相连。本实施例中，主控单元I采用飞思卡尔公司生产的16位MC9S12XS128单片机。MC9S12XS128单片机由5V供电，芯片内部含有128K的Flash存储器，8K的RAM，8K的EEPR0M,两路串行通信接口，一路串行外围接口，8路定时器通道，2个八路可调转换精度的A/D 口，8路PWM输出，I路内部计数器等，芯片主频可超调到80至96MHz。主控单元模块接受信号放大与转换模块传输的信号，根据传输的信号与设定的报警界限值进行比较，控制相应模块动作。 气体采样模块2采用电阻式半导体气体传感器作为检测元件，此传感器对在爆炸范围内的可燃性气体具有检测灵敏度高，受背景气体、湿度、气压影响小，输出信号大，成本低、维护方便等特点。电阻式半导体气体传感器采用金属氧化物陶瓷气敏材料。由于电阻式半导体气敏传感器在不同瓦斯气体浓度下电阻值不同，气体采样模块2通过检测电阻式半导体气敏传感器两端的电压值来检测当前空气中瓦斯气体的含量，将检测的瓦斯气体浓度的模拟量传输至信号放大与转换模块3。图3为按键模块连接电路图，通过按键模块修改报警上限值，以及设定主控单元模块的工作状态等。主控单元模块I接受按键设定的上限值后，将此报警界限值存储于AT24C02储存芯片中。显示模块6采用LED5110显示屏，用于显示报警上限值，当前系统时间，工作状态等信息。如图4所示为显示模块和存储模块的连接电路图。报警模块7包括蜂鸣报警器和红色闪光灯，当检测瓦斯浓度超过设定报警上限值，主控制单元模块控制报警模块工作，蜂鸣报警器报警同时闪光灯闪烁。报警模块连接电路图如图5所示。执行模块8米用实时控制的方法,包括光电稱合器M0C3041、可控娃SCR和电机。光电耦合器M0C3041将主控制单元模块单片机系统与可控硅SCR电路隔开，避免在高压过程中的干扰信号影响单片机的运行，可控硅SCR相当于一个固定的触点，在主控单元模块的控制下SCR能够开启或关断电机。基于单片机的瓦斯测量报警装置的具体工作过程是，开机后主控制单元模块中的MC9S12XS128程序初始化，提取储存器中保存的报警界限值，初始化完成后，本装置开始工作，气体采样模块实时采集目标区域空气中瓦斯浓度的含量，将检测的瓦斯浓度模拟信号传输至信号放大与转换模块，经放大与转换后，将瓦斯浓度模拟信号转化为单机片能够处理的数字信号，将检测的瓦斯浓度数值显示在LED5110显示屏上，同时将数字信号与报警界限值进行比较，若检测的瓦斯浓度超过报警上限值，单片机MC9S12XS128控制蜂鸣报警器报警，红色闪光灯闪烁。同时单片机系统控制执行模块的可控硅SCR动作，开启电机，力口快空气对流，降低瓦斯浓度。本实用新型的基于单片机的瓦斯测量报警装置，利用单片机智能控制技术，用MC9S12XS128单片机作为控制器件，通过气敏电阻和放大器将气体信号转化成电信号，再由ADC0809转换成数字信号。本装置具有传感器漂移小、维护周期长、维护方法简单、抗机械干扰强、可靠性好、成本低廉等优点。
权利要求1.一种基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，包括主控单元(I)、气体采样模块(2)、信号放大与转换模块(3)、按键模块(4)、储存模块(5)、显示模块(6)、报警模块(7)和执行模块(8);其中，气体采样模块(2)通过信号放大与转换模块(3)连接至主控单元(I)的输出端，按键模块(4)、储存模块(5 )、显不模块(6 )、报警模块(7 )和执行模块(8 )分别与主控单元(I)相连。
2.如权利要求1所述的基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，所述的主控单元模块(I)采用MC9S12XS128单片机。
3.如权利要求1所述的基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，所述的气体采样模块(2)采用电阻式半导体气敏传感器。
4.如权利要求1所述的基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，所述的显示模块(6)采用LED5110显示屏。
5.如权利要求1所述的一种基于单片机的瓦斯测量报警装置，其特征在于，所述的执行模块(7 )由光电耦合器M0C3041、可控硅SCR和电机组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单片机的瓦斯测量报警装置，包括主控单元模块、气体采样模块、信号放大与转换模块、按键模块、储存模块、显示模块、报警模块和执行模块。气体采样模块采集目标区域空气中瓦斯浓度信号后，经由信号放大与转换模块转化为单片机MC9S12XS128能够处理的数字信号。将数字信号与设定的报警上限值进行比较，若瓦斯浓度超过界限值，单片机系统控制报警装置报警，同时控制执行模块启动电机，加快空气流动，降低瓦斯浓度。本装置具有传感器漂移小、维护周期长、维护方法简单、抗机械干扰强、可靠性好、成本低廉等优点。
文档编号G01N27/04GK202994711SQ20122060570
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者李龙辉, 白苡琨, 乔洁, 姚丁茂, 梅迎 申请人:长安大学