一、课题的研究意义

我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名煤矿工的生命安全，然而，中国是一个能源饥渴大国，煤炭是我国的主要能源，占一次性能源构成的75%,所以不论是低瓦斯还是高瓦斯，都在积极创造条件，照采不误。

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。为了解决这些问题，本课题在分析模拟式瓦斯报警器特点的基础上，充分利用51单片机的强大功能，对瓦斯浓度进行实时采集、数据处理，对瓦斯传感器进行实时自校零、非线性补偿，对提高瓦斯检测的可靠性和系统的性价比具有十分重要的意义。

毕业设计可以加强对知识应用的熟悉以及基本的分析和解决问题的能力，为毕业后工作提供很好的锻炼机会，所选题目内容符合本专业的工作方向，通过这次毕业设计，让自己巩固和完善了四年所学知识，为以后的顺利切入工作打下良好的基础。

二、课题研究的主要内容：

1、瓦斯浓度信息采集：利用气体传感器获取浓度信息

2、模数转换：利用A/D转换器把输入的模拟信号转换成数字信号送入单片机进行处理

3、单片机控制：中央控制部分，接受外部送入的信息，通过运算和处理，进行相应的控制，单片机通过串口发送到上位机

4、显示报警：LED显示器指示浓度，蜂鸣器报警器

5、上位机监控：单片机通过RS-485串行标准总线进行数据传输，传输到上位机，上位机编写一个界面的软件

预期成果：通过观察LED指示灯和蜂鸣器来判断瓦斯浓度是否超过限值，若灯亮蜂鸣器响则瓦斯浓度超过限值，若灯灭蜂鸣器不响则瓦斯浓度在限值范围内，上位机编写一个界面，然后显示浓度。

三、课题的研究方法：

研究思路：

此次设计的矿用瓦斯报警器主要由气体传感器、A/D转换器ADC0809、单片机AT89C51、LED显示电路、声光报警装置，上位机监控和附件电路组成。通过气体传感器检测出气体瓦斯浓度，输出模拟量，经过A/D转换器进行模数转换，然后发送到单片机，单片机通过串口发送到上位机，并显示浓度，如果超过瓦斯浓度限值则灯亮蜂鸣器响，若没超过则灯不亮蜂鸣器不响。

研究方法：

采用C语言编写程序并输入上位机，采用Protel、Proteus等软件绘制电路图，完成仿真并调试。

技术路线：

   （1）纯硬件电子逻辑电路；

   （2）以单片机为核心的控制电路；

系统技术结构框图：

四、课题计划进度

11月01日-11月30日：学习单片机原理技术，确定所需各个传感器模块和参数，进行单片机与C语言的复习与回顾。

12月01日-12月30日: 开始进行信号采集部分的设计，包括传感器的选型设计转换模块，设计以单片机为核心的主机电路。

01月01日-01月15日: 有关LED显示器、报警器的设计选型，开始各模块电路的设计。

01月15日-02月01日: 编写语言C程序对设计系统进行调试、仿真。

02月01日-03月30日：购买器件，搭建实物模型。

04月01日-04月30日: 撰写论文，完成并提交论文初稿。

05月01日-05月20日: 修改论文，完成并提交论文终稿。

研究矿用瓦斯报警器的设计，编写程序并完成毕业论文的撰写，结合理论知识和实际情况完成本次设计。

研究内容主要包括:  开始进行信号采集部分的设计，包括传感器的选型，设计转换模块、通讯电路，设计以单片机为核心的主机电路。有关LED显示器、报警器的设计选型，开始各模块电路的设计。通过上位机进行传输，将单片机检测到的信号发送到上位机并显示，采用Protel、Proteus等软件绘制电路图，完成仿真并调试，然后制造出实物模型。