基于单片机的井下可燃气体检测系统设计
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摘要：随着煤矿生产自动化程度的提高，安全性日益重要。文中所设计的可燃气体检测系统以STC89C52单片机为控制核心，选用可燃气体传感器MQ一2作为信号采集设备，经过单片机处理后将采集到的信息显示到液晶屏上。本系统种结构简单、性能稳定具有一定的实用价值。
关键词：MQ－2传感器；可燃气体监测；STC89C52；气体传感器
中图分类号：TP368
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2011)22-0024-02
近几年来，煤矿火灾事故频频出现，给安全生产造成很大威害，同时也给国家造成了一定的经济损失。一旦瓦斯溢出，再加上井下通风不畅，CO2，H2S以及其它一些有毒的气体极有可能造成人员中毒。如果再遇到明火，极易引发爆炸，造成重大事故和损失。因此本文设计一种基于单片机的可燃气体检测系统。
一、系统结构设计
(一)系统总体结构
本系统是以STC89C52单片机基本系统为核心的一套监测系统，其中包括单片机最小系统模块、可燃检测模块、A／D转换模块、液晶显示模块、声光报警模块以及系统软件等部分的设计。本系统由信号采集、信号分析和信号显示及报警三个部分组成的：
(1)信号采集部分：包含MQ 2模块和ADC0832芯片；
(2)信号分析部分：包含单片机STC89C52及电路；
(3)信号显示及报警包含液晶LCD显示器和报警电路。
(二)信号采集模块设计
本设计选用MQ-2作为可燃气体采集装置，MQ-2由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层，测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供必要的工作条件。封装好的MQ-2传感器模块有6只针状管脚。其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。MQ-2传感器模块的主要芯片包括LM393放大器以及MQ-2传感器，MQ-2型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体对应不同的电阻值。
由于ADC0832模数转换器具有8位分辨率，当采用5V电源供电时输入电压在0-5V之间，工作频率为250kHZ，转换时间为32微秒，适合本系统的应用，所以本设计采用ADC0832为模数转换器件。
(三)气体传感器模块驱动电路设计
本系统用到的传感器模块为已经封装好的传感器模块，内只要外接模数转换芯片ADC0832就可以将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，在单片机的控制下，可以在液晶屏上显示即时的气体浓度值。气体传感器模块驱动电路如图1所示：
MQ-2的1、2、3管脚接电源供电，5号管脚接下拉电阻到地(作为保护传感器用)，4、6管脚并联后有三个去路，一是接下拉电阻到地(作为保护传感器用)，二是接放大器的反相端，
(作为TTL电平输出时用)，三是作为模拟信号输出端接到ADC0832上。
二、系统软件设$-I-
本系统软件设计部分主要包括以下功能模块：气体信号的采集模块、A／D转换模块、液晶显示模块以及声光报警模块。
系统上电后，程序进行初始化，同时，要给传感器预热5-10分钟。因为半导体电阻式传感器MQ-2在不通电的情况下存放一段时间后，再次通电时，传感器不能立即正常采集烟雾信息，所以需要预热一段时间。同时，液晶上会显示及时的室内温湿度及两种气体的浓度值。只要监测到烟雾浓度或者一氧化碳浓度两者中任何一个超标，系统就会进行声光报警。这时，蜂鸣器会发出不同的报警信号，以便更清楚地区别哪种气体超标引起的报警，与此同时，液晶屏上会显示哪种气体浓度超标及相应的建议。
ADC0832输出的数据要进行相应的软件处理后才可为单片机使用，处理过程如下：
jf(MajnDatal>=250)
MainDatal=250：
else change SM()：
if(MainData2>=250)MainData2250
else change CO()：
因为ADC0832输出的是0～250的数字，需要转换成点压，MainData*20／1000得到实际电压，然后根据可燃气体各自的电压与浓度之间的关系式，转换成各自的浓度值以显示。
当浓度超标时，报警系统报警，在报警的同时继续检测室内的气体浓度，一旦检测到气体浓度确实低于报警值时，则跳出报警循环，关闭报警器。跳出报警程序后，正常显示部分函数如下：
beep=O
clear led()；
display()：
三、结语
本系统是采用以STC89C52为控制核心，系统主要监测煤矿井下烟雾浓度及一氧化碳气体浓度。如果监测到气体浓度超标，系统自动启动报警器进行报警，提醒人们尽早做出相应的通风措施，以避免更大灾难的发生，保护人身健康和煤矿安全生产。
参考文献
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