便携式矿用瓦斯检测系统设计

摘要：矿井中瓦斯等可燃危险气体的浓度检测一直是保证煤矿安全生产的重要前提。鉴于此，利用单片机智能控制技术并集成了瓦斯传感器等功能电路设计了一种便携式矿用瓦斯检测系统。该系统小巧、轻便，可自动检测矿井中瓦斯浓度并报警。重点介绍了系统的硬件设计和软件设计。经多次测试，系统性能稳定，效果良好。
关键词：便携；瓦斯；单片机；瓦斯传感器

0 引言
近些年来，虽然国家采取了很多有利措施来确保煤矿安全生产，但煤矿生产事故还是不断地发生，特别是煤矿瓦斯爆炸，使国家和人民蒙受了巨大的损失。现今虽已有现代化的瓦斯综合检测装置应用于矿井中，但由于矿井结构错综复杂，往往存在瓦斯检测盲区，留下安全隐患。鉴于此，本文利用AT89S52单片机并集成MJC4／3．0L瓦斯传感器等功能器件设计了一种便携式矿用瓦斯检测系统。该系统小巧、轻便，可自动检测矿井中瓦斯浓度，若检测到其浓度达到危险设定值，会通过蜂鸣器发出报警，提示生产人员组织安全离开。

1 系统整体机构及工作原理
1．1 系统整体结构
便携式矿用瓦斯检测系统以主控制器单片机为主要核心，配置瓦斯传感器电路、A／D转换电路、报警电路与按键电路等四大功能模块。系统整体结构如图1所示：

1．2 系统工作原理
瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号，信号经过信号放大电路和A／D转换电路进行放大、转换，然后送入主控制器单片机中进行数据处理。一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时，则主控制器立即启动蜂鸣器报警。

2 系统硬件电路设计
2．1 主控电路设计
主控电路主要用来整合系统各功能电路，完成数据的采集和处理，并发出报警指令。本设计所处理的信息量和复杂程度不是太大，采用8位单片机AT89S52足以满足本设计的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 kB系统可编程Flash存储器，256字节RAM，6个中断源，3个16位的可编程定时器／计数器，32个IO口，看门狗定时器等资源。

2．2 瓦斯传感器及信号放大电路设计
系统选用MJC4／3．0L作为瓦斯传感器。MJC4／3．0L型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。其具有桥路输出电压呈线性、响应速度快、有良好的重复性、选择性、元件工作稳定、可靠、抗H2S中毒等优点。