1。4 瓦斯监测的发展方向 

    随着我国电子技术以及各项科学技术的飞速发展，煤矿瓦斯监测监控技术是保障我国煤矿井下工作安全高效生产的措施之一，其在科研和实践应用方面必然会在原有的基础上不断加以完善，并且取得其长远发展。所以随着先进科学技术的不断发展，气体传感器的发展趋势应该是微小化、智能化和精准化。

2 系统总体方案设计

   随着我国超大规模的数字集成电路及单片机技术的快速发展，用单片机与其他外围芯片的实现对于瓦斯气体的监测成为一种可能，并将会发展成为一种趋势。因单片机具有体积较小、操作起来简单、安装方便、功能性较好而且性能价格比也很高等优点，所以其应用前景日趋较好。所以本设计从整体上来说是基于单片机来以此实现煤矿瓦斯气体浓度得监测及报警。在这篇论文设计中我们运用的是气敏传感器，它的作用是检测外部瓦斯气体的浓度，并将其检测到的模拟信号转化为电压信号输出。再将电压信号进行A/D转换呈数字信号，然后经过单片机的控制将其输入，并且在内部软件编程下进行单片机输入数值的变换处理。通过单片机完成数据处理后将其处理的结果输出，在LED数码管上显示。对于显示系统，将采用四位的LED数码管来显示监测到的瓦斯浓度。

    若所检测到的瓦斯浓度超过预设的安全值，则在单片机的控制下会进行声光报警，并且运用CAN总线来进行当下的数据传输，以此来达到矿井下报警，矿井上同时收到警报的效果，提醒矿井下的工作人员迅速撤离，避免发生意外。

2。1 系统框图 论文网

在此篇论文设计的矿井下瓦斯气体监测报警系统整体框图2-1如下图所示：主要是由气体传感器MC113（用来检测瓦斯气体）、A/D转换器ADC0809（将输出的模拟信号转化为数字信号）、单片机AT89S51（对其输入的信号进行控制）、LED显示电路（将输出的浓度数据显示出来）、声光报警装置（如果其浓度高于预设值将进行报警）和基于CAN总线的通讯电路（传输数据，实现井下报警，井上同时报警的效果）组成。

图2-1 系统框图

    由此系统的结构框图可以看出矿井下瓦斯气体监测系统的硬件部分是以单片机系统为核心设计的，用来控制整个设计系统的数据处理、声光报警电路等部分的正常运作。在这篇论文里我们主要选用的是ATMEL公司生产的八位单片机AT89S51，该单片机与原来常用的AT89C51单片机相比增加了很多原先没有的功能，AT89S51在性能上也做了很大改变和优化，在此单片机内4K的FLASH存储空间也大大的满足我们设计的需求，价格与AT89C51比较也差之甚微。

    在检测甲烷气体部分，此设计将采用MC113气敏传感器。由于气体传感器输出的信号为模拟电压信号，但单片机处理的信号为数字信号，所以要想将检测采集到的数据输入至单片机，必须要将其模拟电压信号转化为数字信号，在这个设计中我们选用A/D转换器进行数模转换处理，然后传送至单片机。我们所运用到的ADC0809转换器是一个双积分的八位A/D转换器，是一种高精度、低噪声、低漂移的高性价比A/D转换器。

    在瓦斯气体监测后浓度显示部分，该设计采用四位LED数码管来显示，在这里我们运用动态扫描的方法显示各种输出的参数。

在工控pc机中的变量数据是运用其总线控制器将数据下载到单片机中，其单片机中的数据通过CAN总线上传到工控机。总线控制器是工控机与CAN总线的接口装置，起到了工控机与单片机数据双向传输的作用。