基于单片机的瓦斯监测系统设计

收藏关注不迷路文末获取源码数据库感兴趣的可以先收藏起来还有大家在毕设选题免费咨询指导选题项目以及论文编写等相关问题都可以给我留言咨询希望帮助更多的人文章目录一、摘要二、功能要求三、系统的设计方案四、原理图五 、目录一、摘要本文设计了一种矿井瓦斯浓度监测报警系统系统主要分为两部分。第一个是主机由STC89C52 MCU控制ADC0832和LoRa通信芯片ATK-SX1278并通过STC89C52 MCU来实现多路瓦斯传感器的浓度信息和LoRa通信信息的处理。当数值超过设定阈值时进行声光报警。第二部分为从机采用STC89C52单片机分别对模数转换芯片ADC0832和LoRa通讯芯片ATK-SX1278进行控制将多路瓦斯传感器浓度信号和LoRa通讯信号进行收集和处理。LCD1602液晶用于显示矿井瓦斯浓度。系统的硬件结构由Altium Designer来绘制其中包含了MCU最小系统瓦斯检测电路LoRa通讯电路LCD显示电路声光报警电路电源电路以及键盘的输入电路等。其中专门设计了相关放大电路和信号检测电路。并且还独立设计有按键电路可用通过按键电路更改瓦斯报警的浓度上限值实现了一个基于单片机的瓦斯监测系统。在软件系统的设计中使用了Keil4作为开发环境用C语言实现程序编写。系统上电初始化后首先系统需要判断是否修改当前报警值若是则对当前报警值进行修改若否则进行瓦斯浓度采集采集完毕后将所获得的数据以液晶显示器1602的形式显示出来之后再判断目前采集到的浓度值是否超出了所设置的报警值如果是就会触发报警电路如果不是就会重新进行新的采集。最后经过实验测试本设计可以实现瓦斯监测的常用功能具有瓦斯采集、检测、多点之间的通讯、声光警报等功能。整套设计轻量化便于携带与安装在节省成本的同时也确保了瓦斯监测的准确性。本文在市场调研和国内外背景调查的基础上提出了一种以单片机为核心的瓦斯监测系统的设计与实现方案为保障煤炭资源的安全提供了一种有效的方法。二、功能要求本文介绍了一种以单片机为核心的瓦斯监测系统并对其进行了详细的分析。该系统由单片机瓦斯传感器声光报警电源管理等组成。下面列出了特定的性能需求1设计相关放大电路和信号检测电路可以实现瓦斯监测功能2监测门限可调超限则声光报警3电源管理功能4本设计是应用在矿井里面考虑到矿井下环境参数较多布线问题比较复杂所以采用LoRa通讯因为LoRa通讯有较强的抗干扰能力覆盖范围比较广能够在煤矿井下甲烷等气体混合、无线传输衰减严重等复杂环境中使用。因此基于LoRa的矿用无线通信能够保证各种控制器和传感器的信息可靠传输。在本设计中采用了三个从机对应一个主机的交流作业方式。5声光报警。6瓦斯监测的误差为真值的1%三、系统的设计方案本系统主要设计是基于单片机的瓦斯监测系统该系统主要是由两部分组成第一部分是主机由单片机最小系统、LoRa通信电路、LCD显示电路、声光报警电路、电源电路和键盘输入电路组成正常情况下一个主机可以带多个从机系统框图如图2-1所示图2-1 主机系统框图主机主要负责实时调监测门限声光报警、收集各个从机采集的数据并且最后显示出来。第二部分为从机其包括单片机最小化系统瓦斯采集电路LoRa通讯电路和供电电路其结构如下图2-2图2-2 从机系统框图在整个系统中首先是上电初始化。之后从机可以通过气体采集传感器对现场环境中的气体浓度进行实时采集。之后从机可以将数据通过ADC模数转换器将其转化为数字信号之后再将其发送到单片机再经过内部程序的计算由LoRa模块将数据发送到主机主机通过LoRa接收到数据后在LCD液晶显示屏实时显示当系统判定当前数据超过设定阈值时会触发报警电路。本系统还设计有独立按键电路可用通过按键电路更改瓦斯报警的浓度上限值。实现了一个基于单片机的瓦斯检测系统系统框图如图2-1所示图2-3 设计方案框图四、原理图五 、目录目 录第1章 绪论 31.1 选题背景、目的及意义 31.1.1 选题背景 31.1.2 目的及其意义 31.2 国内外研究现状 41.2.1 国内研究现状 41.2.2 国外研究现状 41.3 章节安排 5第2章 总体方案设计 62.1 设计方案 62.1.1 功能要求 62.1.2 设计思路 62.2 器件方案选择 82.2.1 主控制器的方案选择 82.2.2 通讯模块的方案选择 82.2.3 瓦斯模块的方案选择 82.2.4 显示模块的方案选择 92.2.5 报警模块的方案选择 102.2.6 按键设置的方案选择 102.2.7 供电电源的方案选择 102.3 本章小结 11第3章 硬件系统设计 123.1 电路原理图说明 123.2 主控电路设计 133.2.1 单片机STC89C52RC 133.2.2 晶振电路 153.2.3 复位电路 153.3 LoRa通讯电路设计 163.3.1 LoRa模块ATK-SX1278 163.3.2 LoRa通信电路 163.4 瓦斯采集电路设计 173.4.1 瓦斯传感器MQ-4 173.4.2 模数转换器ADC0832 173.4.3 瓦斯采集电路 183.5 声光报警电路设计 193.6 按键设置电路设计 193.7 电源供电电路设计 193.8 本章小结 20第4章 系统软件设计 214.1 主程序设计 214.2 显示子程序设计 224.3 无线通信子程序设计 234.4 模数转换子程序设计 244.5 声光报警子程序设计 254.6 本章小结 26第5章 系统调试 275.1 硬件焊接 275.2 程序烧录 285.3 系统测试 295.3.1 LCD显示功能测试 295.3.2 无线通信功能测试 305.3.3 瓦斯采集功能测试 305.3.4 声光报警功能测试 315.4 本章小结 31结论 33参考文献 34致谢 35附录A 系统原理图 36附录B 采集端主要函数说明 37附录C 接收端主要函数说明 43