煤礦井下監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件

/煤礦井下監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)(軟件) 摘要在人類(lèi)發(fā)展的過(guò)程中，相識(shí)世界和改造世界是兩部分最主要的過(guò)程。而監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于它所要限制的對(duì)象亦是如此，即“測(cè)”和“控”的過(guò)程。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)和管理的有效工具，在完全的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中都有著廣泛的應(yīng)用，例如：交通、能源、冶金、化工等。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言，監(jiān)控分站就是其下位機(jī)，有著至關(guān)重要的作用。對(duì)煤礦井下監(jiān)控分站的探討中，主要包括了對(duì)四路模擬通道的循環(huán)采集并顯示它們所代表的物理量的數(shù)值。四路模擬通道兼容電壓信號(hào)和頻率信號(hào)，分別代表了瓦斯?jié)舛?、CO濃度、溫度以及濕度信號(hào)。就功能而言，對(duì)于監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)已經(jīng)勝利完成。但是它還具有很多可以擴(kuò)展的地方，如：遙控遠(yuǎn)程限制、多功能報(bào)警等。監(jiān)控分站在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)起著數(shù)據(jù)采集的基本功能，對(duì)于可以實(shí)現(xiàn)基本功能以及一些擴(kuò)展功能的分站在實(shí)際的生產(chǎn)中都具有特別廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：多路數(shù)據(jù)采集，MCS-51，AD轉(zhuǎn)換，干脆測(cè)頻，無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)Subject:Designofdataacquisitionsystemforcoalminemonitoringsubstation(Softwaredesign)Specialty:AutomationName:MaoZixin(Signature)___________Instructor:GuoXiucai(Signature)___________ABSTRACTInthecourseofhumandevelopment,understandingoftheworldandtransformtheworldarethemostimportanttwo-partprocess.Themonitoringandcontrolsystemtocontroltheobjectisalsothesamethat"measured"and"control"process.Monitoringandcontrolsystemisamodernproductionandmanagementoftherationaltoolsthroughoutthenationaleconomyhasawiderangeofapplications,suchas:transportation,energy,metallurgy,chemicalindustryandsoon.

Formonitoringsystems,monitoringandcontrolstationisitslowerposition,hasavitalrole.Coalminemonitoringandcontrolstationforthestudy,includedacycleoffouranalogchannelscapturesanddisplaysthephysicalquantitytheyrepresentvalue.Fourchannelanalogsignalscompatiblewithvoltageandfrequencyrespectthegasconcentration,COconcentration,temperaturesandhumiditysignals.Intermsoffeatures，thedesignofmonitoringandcontrolstationhasbeencompletedsuccessfully.Butitcanbeextendedwithanumberofplaces,suchas:remotecontrolremotecontrol,multi-functionalarm.

Standingthewholemonitoringsystem，monitoringandcontrolstationplaysabasicfunctionsofdatacollection.Forsomemonitoringandcontrolstationswhichachievingbasicfunctionandexpandfunctionhaveawidelyusedintheactualproduction.Keywords:multi-channeldataacquisition,MCS-51,ADconversion,directfrequencymeasurement，wirelesskeyboard書(shū)目1 緒論 11.1課題探討的背景 11.2煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程 11.3課題探討的意義 21.4針對(duì)探討題目須要做的工作 22 煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)介紹 42.1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的基本概念 42.1.1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的概念 42.1.2監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的分類(lèi) 4 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成 52.2監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 52.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控分站的關(guān)系 73 監(jiān)控分站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.1監(jiān)控分站的主要技術(shù)指標(biāo) 93.2分站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.2.1單片機(jī)的選擇 93.2.2傳感器輸入通道的設(shè)計(jì) 103.2.3顯示電路的設(shè)計(jì) 113.2.4無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì) 124 監(jiān)控分站關(guān)鍵技術(shù) 144.1監(jiān)控分站中的MCS-51單片機(jī) 144.1.18051單片機(jī)系列介紹 144.1.28051的工作方式 15 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 164.1.4程序存儲(chǔ)器 17 特別功能寄存器 174.2 監(jiān)控分站檢測(cè)信號(hào)采集技術(shù) 17 模擬信號(hào)的采集 18 A/D轉(zhuǎn)換技術(shù) 184.2.3A/D轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)指標(biāo) 194.3監(jiān)控分站無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)技術(shù) 204.3.1無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射電路原理 20 無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接收電路原理 215監(jiān)控分站軟件設(shè)計(jì) 235.1監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集部分 235.1.1監(jiān)控分站電壓信號(hào)處理 235.1.2分站頻率信號(hào)處理 235.2分站顯示部分 255.3分站主程序 265.4監(jiān)控分站無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)部分 27系統(tǒng)設(shè)計(jì) 275.4.2無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射部分 285.4.3無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接收部分 306監(jiān)控分站軟件調(diào)試 326.1頻率信號(hào)輸入部分 326.2電壓信號(hào)輸入部分 337結(jié)論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄1：硬件原理圖 39附錄2：實(shí)物相片 40附錄3:系統(tǒng)源程序代碼 42緒論課題探討的背景在人類(lèi)相識(shí)和改造世界的過(guò)程中，經(jīng)驗(yàn)了視察、相識(shí)世界的第一階段和改造世界的其次階段。而對(duì)于煤礦井下的實(shí)際限制系統(tǒng)的探討?yīng)q如人類(lèi)相識(shí)和改造世界的過(guò)程，即“測(cè)”和“控”的過(guò)程。在煤礦井下的環(huán)境中，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)須要對(duì)代表煤礦井下某些參數(shù)進(jìn)行“檢測(cè)”，從而獲得和其相關(guān)的信息；另一方面，還須要由檢測(cè)而來(lái)的信息依據(jù)肯定的策略對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行“限制”，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的限制效果。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)以及現(xiàn)代化管理的一種有效的工具，在化工、能源、電力、交通、冶金等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，此外它是企業(yè)綜合自動(dòng)化CIMS系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)了以下過(guò)程：1.手動(dòng)限制在20世紀(jì)的40年頭，由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有大規(guī)模的生產(chǎn)，而且檢測(cè)限制儀器尚且處于發(fā)展的初級(jí)階段，當(dāng)時(shí)所采納的僅僅就是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)且具備簡(jiǎn)潔測(cè)量功能的“基地式氣動(dòng)儀器”，它僅僅是具備自身的測(cè)量，不行以將信息傳給上位系統(tǒng)，即是封閉的狀態(tài)，無(wú)法和外界進(jìn)行溝通信息。因此，當(dāng)時(shí)的限制方式就是操作人員進(jìn)行的巡察，來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)潔的手動(dòng)操作。2.局部自動(dòng)化到了20世紀(jì)50～60年頭初，隨著生產(chǎn)規(guī)模漸漸擴(kuò)大，操作人員必需綜合駕馭現(xiàn)場(chǎng)很多點(diǎn)的運(yùn)行信息和參數(shù)，要求在同一時(shí)刻依據(jù)多點(diǎn)的參數(shù)信息進(jìn)行限制操作，于是出現(xiàn)了集中限制室，實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)信息由統(tǒng)一的模擬信號(hào)，傳往集中限制室。操作人員僅僅就可以在集中限制室進(jìn)行總體視察生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀況，能夠?qū)⒚總€(gè)單元儀表的信號(hào)按要求須要組合成困難限制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)儀表化以及局部自動(dòng)化。3.集中數(shù)字限制在20世紀(jì)60～70年頭初期，由于模擬信號(hào)在傳輸中比較緩慢，而提高它的速度和精度都須要花費(fèi)很大的代價(jià)，此外模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中抗干擾的實(shí)力比較差，所以人們起先尋求用數(shù)字信號(hào)來(lái)代替以往的模擬信號(hào)。當(dāng)時(shí)的數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)還比較落后，人們希望用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)取代限制全部的儀表，這就出現(xiàn)了所謂的集中數(shù)字限制。這種限制在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，緣由很簡(jiǎn)潔，就是這個(gè)系統(tǒng)太依靠于計(jì)算機(jī)，以至于一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。4.集散限制20世紀(jì)80年頭初期，隨著計(jì)算機(jī)的牢靠性的提升以及價(jià)格的大幅下降，出現(xiàn)了可編程限制器（PLC）以及由很多計(jì)算機(jī)組成的集中、分散相結(jié)合的集散限制系統(tǒng)。這也就是今日在很多企業(yè)應(yīng)用的DCS（DistributedControlSystem）?？捎捎诋?dāng)時(shí)信息封閉的緣由，每個(gè)廠(chǎng)家產(chǎn)生的商品都不行以相互聯(lián)系在一起，從而導(dǎo)致很難實(shí)現(xiàn)互換以及互操作，這樣就很難組成更大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。5.分布式網(wǎng)絡(luò)限制20世紀(jì)90年頭至今，新型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)限制技術(shù)突破了DCS中通信方式由專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的所造成的缺陷，把封閉和專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)、標(biāo)準(zhǔn)化。從而可以把來(lái)自不同廠(chǎng)商遵守不同規(guī)定而生產(chǎn)的“智能儀器”通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的方式連接成系統(tǒng)，進(jìn)而了實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的很多功能，同時(shí)把DCS的集中和分散相結(jié)合進(jìn)而變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把限制的功能徹底下放到了現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表的自身的測(cè)控功能實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)控。課題探討的意義煤礦井下平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的中心是微型計(jì)算機(jī)，即它是以微型計(jì)算機(jī)為中心的煤礦平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的微型計(jì)算機(jī)限制著監(jiān)控分站中的通道的選擇以及它的運(yùn)行方式。監(jiān)控分站可以對(duì)煤礦井下火災(zāi)、環(huán)境、通風(fēng)設(shè)施狀況以及運(yùn)輸平安狀況進(jìn)行全面的檢測(cè)，將表征其狀態(tài)的物理量信息傳到中心站中來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理，進(jìn)而可以有效地避開(kāi)各種事故的發(fā)生，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定以及工人的人身平安，在實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有著特別重要的意義。針對(duì)探討題目須要做的工作主要工作：1.單片機(jī)的選擇設(shè)計(jì)的起先，在明確了設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo)以后，首要的工作就是依據(jù)要求選擇單片機(jī)的型號(hào)，合適的單片機(jī)不僅能使設(shè)計(jì)在硬件輸出I/O端口安排方面更加合理，也可以使軟件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。2.傳感器輸入通道的設(shè)計(jì)傳感器輸入通道設(shè)計(jì)方面的主要工作就是規(guī)定傳感器輸入通道每一路的信號(hào)所代表的意思以及規(guī)定每一路輸入信號(hào)的制式。在明確了信號(hào)制式以及信號(hào)代表的物理量以后就可以依據(jù)每一部分的核心算法來(lái)對(duì)每一路信號(hào)進(jìn)行處理。3.顯示部分的設(shè)計(jì)顯示部分由于設(shè)計(jì)已經(jīng)規(guī)定了運(yùn)用LED進(jìn)行顯示，所以這方面的硬件電路設(shè)計(jì)就比較簡(jiǎn)潔，軟件方面的工作是選擇LED顯示的方式（掃描方式）以及掃描頻率，另外還須要定義四位LED數(shù)碼管中每一位代表的意思。4.無(wú)線(xiàn)遙控部分這部分是我們監(jiān)控分站的一個(gè)擴(kuò)展功能，主要是用遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控分站的限制，遙控的主要吩咐有對(duì)監(jiān)控分站的斷電操作和傳感器通道選擇操作，遙控器定義好的吩咐還須要通過(guò)編碼以后進(jìn)行發(fā)送，監(jiān)控分站接收到吩咐后對(duì)吩咐進(jìn)行解調(diào)并進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。5.主程序的設(shè)計(jì)主程序的設(shè)計(jì)主要綜合了以上幾個(gè)部分，在沒(méi)有遙控吩咐的時(shí)候，主程序無(wú)限地分別對(duì)4路傳感器輸入通道循環(huán)掃描，得到數(shù)據(jù)以后顯示在LED數(shù)碼管上。當(dāng)?shù)玫竭b控器傳來(lái)的吩咐以后，單片機(jī)就停止以上的循環(huán)，而依據(jù)吩咐進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)介紹2.1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的基本概念2.1.1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的概念監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括了檢測(cè)被控變量和限制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這兩者融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、限制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合技術(shù)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理有廣泛的應(yīng)用，包括化工、冶金、交通、能源、紡織等。它是企業(yè)綜合自動(dòng)化CIMS中的子系統(tǒng)，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。2.1.2監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的分類(lèi)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的分類(lèi)方法有很多種，依據(jù)不同的方法有其對(duì)應(yīng)的種類(lèi)，這里依據(jù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能可以將其分為限制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)。1.限制系統(tǒng)限制系統(tǒng)就是單純以限制為目的的系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1限制系統(tǒng)2.檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)就是特地用來(lái)檢測(cè)某個(gè)理量，并且獲得相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，檢測(cè)系統(tǒng)包括敏感元件環(huán)節(jié)、變量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。它的原理結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示：圖2.2檢測(cè)系統(tǒng)3.測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)按其字面意思來(lái)講就是既“測(cè)”又“控”?？梢哉f(shuō)它是上面兩個(gè)系統(tǒng)的組合，測(cè)控系統(tǒng)可以依據(jù)人們預(yù)期的結(jié)果來(lái)使系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成大多數(shù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)都具有相像的結(jié)構(gòu)和很多相同的特點(diǎn)，它們由被控對(duì)象、檢測(cè)單元、限制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成?；镜脑斫Y(jié)構(gòu)如圖2.3所示。圖2.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)在實(shí)際的生產(chǎn)的過(guò)程中，生產(chǎn)的勝利和否，生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量占主導(dǎo)的地位，所以在實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)不同類(lèi)型的產(chǎn)品都必需嚴(yán)格遵循其相應(yīng)的被控參數(shù)。實(shí)際中，在階躍擾動(dòng)的信號(hào)作用下，人們提出了被控參數(shù)穩(wěn)定性、快速性以及精確性的要求指標(biāo)。依據(jù)圖2.4所示的閉環(huán)限制系統(tǒng)對(duì)設(shè)定值突變的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)分別對(duì)以上幾特性能指標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明。圖2.4閉環(huán)限制系統(tǒng)對(duì)設(shè)定值突變的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)1.穩(wěn)定性指標(biāo)衰減比n=QUOTE衰減率φ=1-（QUOTE）假如n>1(0<φ<1)曲線(xiàn)為衰減振蕩過(guò)程，那么系統(tǒng)就是穩(wěn)定的；假如n=1曲線(xiàn)為等幅振蕩過(guò)程，那么系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。這樣一般希望n=4~10。穩(wěn)定性是一個(gè)系統(tǒng)最基本的性能指標(biāo)，是考慮其他參數(shù)的前提，只有在系統(tǒng)足夠穩(wěn)定的前提下才可以去確定系統(tǒng)的其他性能指標(biāo)如：快速性、精確性。2.快速性指標(biāo)調(diào)整時(shí)間ts——t0~（±5%或±2%）y（∞）所需時(shí)間，ts越小，快速性越好。振蕩周期T——曲線(xiàn)中相鄰兩波峰（或波谷）之間的時(shí)間間隔。振蕩頻率f=QUOTE振蕩角頻率Ω=QUOTE振蕩周期T越小則系統(tǒng)的快速性越好。（5）上升時(shí)間tr——t0~t1所須要的時(shí)間，在衰減率肯定的狀況下，上升時(shí)間越小，系統(tǒng)的快速性越好。3.精確性指標(biāo)（1）最大動(dòng)態(tài)偏差A(yù)=y（t1）-y[x(t0)]（2）超調(diào)量σ={QUOTE}QUOTE100%以上的都為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，它們都和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程休戚相關(guān)。4.防爆、本安性能指標(biāo)在實(shí)際的石油、化工、能源的生產(chǎn)和開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)，往往在其環(huán)境中混雜著各種易燃易爆的固體粉塵、氣體和蒸汽等，這些雜質(zhì)和空氣混合以后經(jīng)過(guò)火花的反應(yīng)可能會(huì)產(chǎn)生爆炸或火災(zāi)，而僅僅依靠對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行限制來(lái)避開(kāi)這些事故是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣就必需使監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)要符合防爆、本質(zhì)平安性指標(biāo)的要求。由國(guó)家的規(guī)定，爆炸環(huán)境的電氣設(shè)備可以分為兩類(lèi)，即有瓦斯爆炸危急的礦井和沒(méi)有瓦斯有其他爆炸危急的場(chǎng)所所運(yùn)用的電氣設(shè)備分別為Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)。而Ⅱ類(lèi)設(shè)備依據(jù)環(huán)境的爆炸性氣體混合物最大試驗(yàn)平安間隙或最小點(diǎn)燃電流又可分為A、B、C三級(jí)，Ⅱ類(lèi)中的電氣設(shè)備還可以依據(jù)最高表面溫度的差異，分為T(mén)1~T66組，Ⅱ類(lèi)電氣設(shè)備類(lèi)型標(biāo)記符號(hào)如圖2.5所示。圖2.5Ⅱ類(lèi)電氣設(shè)備類(lèi)型及標(biāo)記符號(hào)表2-1防爆型電氣設(shè)備的防爆類(lèi)型及標(biāo)記符號(hào)增安型隔爆型本質(zhì)平安型通風(fēng)充氣型充油型ediaibpo2.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控分站的關(guān)系以煤礦平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控分站之間的關(guān)系。煤礦平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。圖2.6煤礦平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖由圖可以知道一個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)大致可以分為兩個(gè)部分，其一是中心站。中心站是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它監(jiān)視并限制著監(jiān)控分站，可對(duì)監(jiān)控分站采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)預(yù)期的分析以后進(jìn)行報(bào)警、存儲(chǔ)、顯示等功能。其二就是監(jiān)控分站，監(jiān)控分站主要的功能是對(duì)井下環(huán)境的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并且顯示，它接受著中心站的限制吩咐，來(lái)進(jìn)行要求的動(dòng)作，當(dāng)然也可以依據(jù)預(yù)期的設(shè)定來(lái)循環(huán)工作。由上所述可知，監(jiān)控分站的存在對(duì)于一個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用。監(jiān)控分站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1監(jiān)控分站的主要技術(shù)指標(biāo)本設(shè)計(jì)——煤礦井下監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)詳細(xì)如下：工作電源：本質(zhì)平安（本安）型電源DC12V。工作電流：<300mA。傳感器輸入通道：4路，兼容電壓信號(hào)和頻率信號(hào)。電壓輸入信號(hào)制式：0~5V的電壓信號(hào)。頻率輸入信號(hào)制式：200~1000Hz的頻率信號(hào)。鍵盤(pán)限制：用無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)通道選擇和分站斷電。顯示方式：LED數(shù)碼管顯示。防爆制式：本質(zhì)平安型。3.2分站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)的選擇煤礦井下監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)這個(gè)設(shè)計(jì)在選擇單片機(jī)的時(shí)候，主要考慮了其處理實(shí)力，輸入/輸出引腳數(shù)量以及電路設(shè)計(jì)是否簡(jiǎn)潔等因素，通過(guò)反復(fù)比較，我們最終確定選擇AT89S51單片機(jī)，首先這款單片機(jī)的最小系統(tǒng)我們?cè)谶^(guò)去課程設(shè)計(jì)中接觸并焊接過(guò)，我們對(duì)它比較熟識(shí)，其次這款單片機(jī)的輸入/輸出引腳數(shù)量也可以滿(mǎn)意我們的設(shè)計(jì)要求。其引腳圖如圖3.1所示。圖3.1AT89S51引腳圖3.2.2傳感器輸入通道的設(shè)計(jì)傳感器輸入通道的設(shè)計(jì)如圖3.2所示，分站的傳感器輸入通道共4路，每路兼容電壓信號(hào)和頻率信號(hào)。圖3.2傳感器輸入通道每一路通道都對(duì)應(yīng)著不同的井下環(huán)境物理量，依據(jù)09版《煤礦平安章程》詳細(xì)地分別為：傳感器通道1→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0%~4%的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)；傳感器通道2→0~5V的電壓信號(hào)→-5℃~65℃的溫度信號(hào)；傳感器通道3→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0~20PPm的CO濃度信號(hào)；傳感器通道4→0~5V的電壓信號(hào)→0~100%的濕度信號(hào)。但是本設(shè)計(jì)由于實(shí)際試驗(yàn)條件和時(shí)間有限，為實(shí)現(xiàn)上述功能，對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，詳細(xì)的為：傳感器通道1→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0%~4%的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)；傳感器通道2→0~5V的電壓信號(hào)→18℃~28℃的溫度信號(hào)；傳感器通道3→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0~20PPm的CO濃度信號(hào)；傳感器通道4→0~5V的電壓信號(hào)→40%~70%的濕度信號(hào)。對(duì)于圖3.2所示的電路，它的工作流程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)進(jìn)行限制多路開(kāi)關(guān)，進(jìn)而選擇每一路的通道的通斷，由于我們提前規(guī)定了每一路信號(hào)的制式，所以就省去了推斷信號(hào)制式的部分。這里，當(dāng)?shù)玫酵ǖ?或者通道3開(kāi)通的時(shí)候，則肯定為頻率信號(hào)，單片機(jī)限制信號(hào)干脆傳入到單片機(jī)的定時(shí)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；當(dāng)單片機(jī)推斷，得到通道2或者通道4開(kāi)通的時(shí)候，則肯定為電壓信號(hào)，單片機(jī)限制信號(hào)干脆傳入到A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3.2.3顯示電路的設(shè)計(jì)分站的顯示是特別重要的人機(jī)接口，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作有著很重要的意義。煤礦井下監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以采納LED數(shù)碼管方式，也可以采納LCD點(diǎn)陣液晶顯示的方式。我們?cè)谶@里采納了前者，即LED數(shù)碼管顯示的方式。LED分為共陰和共陽(yáng)兩種，我們?cè)O(shè)計(jì)的監(jiān)控分站采納的是共陽(yáng)LED數(shù)碼管，其內(nèi)部電路圖如圖3.3所示。圖3.3數(shù)碼管內(nèi)部電路圖在圖3.3中，假如a口連接8051輸出端口中的的最低位，dp連接8051輸出端口中的最高位，當(dāng)希望小數(shù)點(diǎn)不亮的時(shí)候，那么0至9驅(qū)動(dòng)信號(hào)如下表3-1所示。表3-1數(shù)字（dp）gfedcba16進(jìn)位顯示0110000000xc001111110010xf912101001000xa423101100000xb034100110010x9945100100100x9256100000110x8367111110000xf878100000000x8089100110000x989我們?cè)O(shè)計(jì)的監(jiān)控分站中，顯示部分的硬件連接圖如圖3.4所示。圖3.4顯示電路硬件連接圖在這部分的軟件設(shè)計(jì)中，規(guī)定數(shù)碼管的第一位為通道數(shù)，后三位為詳細(xì)的數(shù)值。3.2.4無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)在我們分站的設(shè)計(jì)中，無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)電路的主要作用就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)操作限制，詳細(xì)地講就是我們可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分站四路模擬通道的選擇，進(jìn)而來(lái)觀測(cè)其數(shù)據(jù)，這個(gè)作用在現(xiàn)場(chǎng)有著特別重要的意義，另外我們還可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)在比較遠(yuǎn)的距離對(duì)監(jiān)控分站的進(jìn)行斷電限制。無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)的發(fā)送和接收電路如圖3.5以及圖3.6所示。圖3.5放射電路圖3.6接收電路監(jiān)控分站關(guān)鍵技術(shù)4.1監(jiān)控分站中的MCS-51單片機(jī)4.1.18051單片機(jī)系列介紹單片機(jī)的種類(lèi)繁多，“8051”是源自Intel公司的MCS-51系列的芯片，但是目前市面上運(yùn)用的8051并不再是僅僅局限于Intel公司所產(chǎn)生的芯片，而是以其他廠(chǎng)商發(fā)行的兼容芯片為主，例如Atmel公司發(fā)行的89C51/89S51系列，它們的價(jià)格便宜，質(zhì)量比較穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)工具也特別齊全，它們對(duì)于早期的單片機(jī)芯片的主要技術(shù)特點(diǎn)是：（1）擴(kuò)大了片內(nèi)存儲(chǔ)器以及外部的尋址空間；（2）增加了并行口、增設(shè)了全雙工串行口I/O；（3）增加了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)并擴(kuò)展了長(zhǎng)度；（4）增加了中斷系統(tǒng)，它設(shè)置了2及中斷優(yōu)先級(jí)，可以接收5個(gè)中斷源的中斷懇求，中斷優(yōu)先級(jí)可以由用戶(hù)自己定義；（5）具備很強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算等功能，有111條指令，可以分4大類(lèi)，運(yùn)用了7種尋址方式；（6）設(shè)定了布爾處理機(jī)，即在指令系統(tǒng)中設(shè)有位操作的指令，可用于位尋址空間，這些位操作指令和位尋址空間一起構(gòu)成了布爾處理機(jī)。8051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。圖4.18051結(jié)構(gòu)圖4.1.28051的工作方式AT89S51單片機(jī)有復(fù)位、程序執(zhí)行、單步執(zhí)行，低功耗和掉電愛(ài)護(hù)等工作方式。1.復(fù)位方式復(fù)位就是單片機(jī)的一個(gè)初始化的過(guò)程，復(fù)位以后，單片機(jī)復(fù)原到初試的狀態(tài)，并且從這個(gè)狀態(tài)起先接著工作。另外，當(dāng)單片機(jī)出現(xiàn)“死機(jī)”的狀態(tài)以后，須要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)重啟單片機(jī)。復(fù)位以后單片機(jī)中各個(gè)特別功能寄存器的狀態(tài)如下表4-1所示。表4-1單片機(jī)復(fù)位后特別功能寄存器的狀態(tài)表名稱(chēng)內(nèi)容名稱(chēng)內(nèi)容PC0000HTCON00HA00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0~P30FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H2.程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式就是單片機(jī)執(zhí)行用戶(hù)編制好并且放到存儲(chǔ)器中的程序，它是單片機(jī)的最基本的工作方式。由于單片機(jī)復(fù)位以后PC的值是0000H，因此程序執(zhí)行的起先總是從地址0000H起先，但一般狀況下，程序不是從0000H起先始終執(zhí)行的，而是在起先的時(shí)候加入一條無(wú)條件的跳轉(zhuǎn)指令，以便轉(zhuǎn)到實(shí)際程序的入口去執(zhí)行。3.單步執(zhí)行方式單步執(zhí)行方式其實(shí)就是單片機(jī)通過(guò)脈沖的限制來(lái)執(zhí)行程序，每收到一個(gè)脈沖程序就運(yùn)行一步。4.低功耗方式為了達(dá)到電源功耗要求較低環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，CHMOS型的MCS-51單片機(jī)芯片設(shè)置了低功耗的工作方式。此外，在掉電愛(ài)護(hù)的狀況下，會(huì)有備用的電源為單片機(jī)供電來(lái)使單片機(jī)進(jìn)行低功耗運(yùn)行，因此掉電愛(ài)護(hù)方式實(shí)際也是一種低功耗的運(yùn)行方式。所以可以說(shuō)低功耗運(yùn)行方式可以分為兩種，即空閑方式和掉電愛(ài)護(hù)方式。5.掉電愛(ài)護(hù)方式系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，如過(guò)發(fā)生掉電狀況，單片機(jī)將丟失RAM中和寄存器中的數(shù)據(jù)，其后果有的時(shí)候也是特別嚴(yán)峻的。因此，MCS-51單片機(jī)還設(shè)置了掉電愛(ài)護(hù)措施來(lái)進(jìn)行掉電愛(ài)護(hù)的處理。其詳細(xì)的做法就是先將有用的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)存，而后再啟動(dòng)備用電源維持供電。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)是相對(duì)比較困難的，它和程序存儲(chǔ)器是兩個(gè)分開(kāi)的部分，所以當(dāng)系統(tǒng)在訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，肯定不會(huì)影響到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，反之亦然。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖如圖4.2所示。圖4.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)8051中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器除了有內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以外，還可擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部存儲(chǔ)器而言，從0000H到007FH內(nèi)的128B范圍是可干脆尋址或間接尋址的存儲(chǔ)器。在這個(gè)范圍中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又可以為成三個(gè)部分：1.寄存器組區(qū)：0000H到001FH為寄存器組0，0008H到000FH為寄存器組1，0010H到0017H為寄存器組2，0018H到001FH為寄存器組3.2.可位尋址區(qū)：0020H到002FH為可位尋址區(qū)。顧名思義就是通常訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器是以字節(jié)為單位，“可位尋址”就是指可以指定訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)位（bit）。3.一般數(shù)據(jù)和堆棧區(qū)：0030H到007FH為一般數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)以及堆棧區(qū)。CPU復(fù)位后，堆棧指針指向了07H的位置，為了能確保數(shù)據(jù)的平安性和執(zhí)行的正確性，假如在程序須要運(yùn)用PUSH和POP吩咐，那么最好能把堆棧指針的地址改至本區(qū)。4.1.4程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器（ROM）依據(jù)其字面意思得知它就是來(lái)存放程序的存儲(chǔ)器，CPU會(huì)自動(dòng)地從程序存儲(chǔ)器中讀取所須要的指令碼。MCS-51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖4.3所示。CPU復(fù)位以后，程序?qū)?huì)從程序存儲(chǔ)器0000H位置起先執(zhí)行，假如沒(méi)有遇到跳動(dòng)指令，則會(huì)沿著存儲(chǔ)器依次進(jìn)行執(zhí)行。QUOTE=1QUOTE=0圖4.3程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖特別功能寄存器在MCS-51單片機(jī)中，寄存器是CPU中特定地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而在0080H到00FFH之間的128B范圍，是單片機(jī)的特別功能寄存器SFR（SpecialFunctionRegister）所在的位置范圍。特別功能寄存器就是8051內(nèi)部裝置，假如采納匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序那么就必須要準(zhǔn)確地駕馭特別功能寄存器的一切相關(guān)學(xué)問(wèn)，在我們這次設(shè)計(jì)采納了C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，SFR位置的聲明放在了KEILC所供應(yīng)的“reg51.h”頭文件里，所以只要把它包含到程序里就可以。監(jiān)控分站檢測(cè)信號(hào)采集技術(shù)模擬信號(hào)的采集模擬信號(hào)輸入的一般結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。圖4.4模擬信號(hào)輸入通道一般結(jié)構(gòu)模擬信號(hào)從傳感器中傳出來(lái)，通過(guò)調(diào)理電路信號(hào)被調(diào)理成為符合后面電路要求的信號(hào)，由于模擬信號(hào)有很多路，所以多路模擬開(kāi)關(guān)的作用就是實(shí)現(xiàn)對(duì)n路輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行n選1的操作，就是利用多路開(kāi)關(guān)將n路輸入信號(hào)依次切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的采樣。采樣過(guò)后的信號(hào)要想轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的信號(hào)就必需經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，所以，數(shù)據(jù)放大電路的作用就是將信號(hào)變換成為適合A/D轉(zhuǎn)換所須要的數(shù)值信號(hào)。在A/D轉(zhuǎn)換期間，信號(hào)難免會(huì)發(fā)生變更，這樣就會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤差，采樣保持器的作用就是使信號(hào)保持平穩(wěn)。圖中的A/D轉(zhuǎn)換器件就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行量化的器件，這個(gè)輸入通道的關(guān)鍵所在，而以上每一部分都是在核心CPU的限制之下進(jìn)行的，這個(gè)過(guò)程就是一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬通道的過(guò)程。A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)在單片機(jī)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)中，被采集的信號(hào)有很多都是連續(xù)變更的物理量，比如：壓力、溫度、濕度、電壓等。由于計(jì)算機(jī)僅僅可以處理數(shù)字信號(hào)，因此就要將這些連續(xù)變更的物理量轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)字量，這就是A/D轉(zhuǎn)換。常用A/D轉(zhuǎn)換器按原理可分為四種，即雙積分式、計(jì)數(shù)式、逐次靠近式以及并行式等。在煤礦井下的監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)中我們選擇的是逐次靠近式的A/D芯片，其原理為采納了乘2/除2比對(duì)、快速接近這種方式，可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。首先將參考的電壓Vr和輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較；假如輸入模的擬信號(hào)比較高，那么Vr乘以2，再和輸入模擬信號(hào)進(jìn)行比較；假如輸入的模擬信號(hào)還是比較高，則再將Vr乘以2，和輸入的模擬信號(hào)比較……反之，假如輸入的模擬信號(hào)比較低，那么將Vr除以2，再和輸入的模擬信號(hào)比較……最終就可找到和其最接近的值。但對(duì)于模擬電壓信號(hào)來(lái)說(shuō)，乘2除2的操作都是不簡(jiǎn)潔操作。但是，對(duì)于數(shù)字信號(hào)而言，只要將它的數(shù)據(jù)左移一位，就是乘以2；數(shù)據(jù)右移一位就是除以2。而移位后的數(shù)字再由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換，就可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)Vr。就可以和輸入模擬電壓Va相比較，以產(chǎn)生左移或右移的限制信號(hào)來(lái)限制移位寄存器的相應(yīng)動(dòng)作，如圖4.5所示。在圖4.5中，假如Vr<Va時(shí)，移位寄存器就左移，而假如Vr>Va，移位寄存器就右移。假如Vr=Va時(shí)，即可輸出數(shù)字信號(hào)。圖4.5逐次靠近式模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換概念圖逐次靠近式模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換的時(shí)間為n個(gè)時(shí)鐘脈沖，其轉(zhuǎn)換速度僅次于并行式的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，除此之外它的電路也比并行式的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換更加簡(jiǎn)潔。4.2.3A/D轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)指標(biāo)1.辨別率（Resolution）辨別率可以體現(xiàn)出轉(zhuǎn)換器所能辨別的被測(cè)量的最小值，通常運(yùn)用輸出二進(jìn)制代碼的位數(shù)來(lái)表示。比如，辨別率為8位的A/D轉(zhuǎn)換器，模擬電壓的變更范圍被分成QUOTE—1級(jí)（255級(jí)）；而辨別率是10位的A/D轉(zhuǎn)換器，模擬電壓變更范圍就被分成QUOTE—1級(jí)（1023級(jí)）。所以，同樣范圍的模擬電壓，運(yùn)用10位A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)測(cè)量數(shù)值的最小值要小于用8位A/D轉(zhuǎn)換器。2.精度（Precision）所謂精度就是轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對(duì)于實(shí)際值的偏差，一般地來(lái)講，精度的表示方法有兩種，分別是肯定精度和相對(duì)精度。精度和辨別率是兩個(gè)不一樣的概念，一樣辨別率的A/D轉(zhuǎn)換器，它的精度可能不相同，但是它們之間遵循辨別率高精度不肯定高，而精度高則辨別率肯定高的原則。3.線(xiàn)性誤差（LinerarityError）線(xiàn)性誤差就是轉(zhuǎn)換器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換關(guān)系和志向的直線(xiàn)關(guān)系的不同而出現(xiàn)的誤差。4.量程（FullScaleRange）量程是輸入模擬電壓的變更的范圍，一般狀況來(lái)講的滿(mǎn)刻度只是單純的名義值，而實(shí)際中A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸出的數(shù)值總比滿(mǎn)刻度數(shù)值小1/QUOTE，其中的n就是轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。5.轉(zhuǎn)換時(shí)間（ConversionTime）從發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)起先到得到穩(wěn)定的二進(jìn)制代碼須要的時(shí)間就是轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間的長(zhǎng)短以及A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理和它的位數(shù)休戚相關(guān)。一般地，一樣工作原理的A/D轉(zhuǎn)換器，其位數(shù)和轉(zhuǎn)換時(shí)間成正比。監(jiān)控分站無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)技術(shù)4.3.1無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射電路原理無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)遙控一般有兩種，分別是基于電磁波和紅外線(xiàn)的遙控。他們有各自的特點(diǎn)，其中，電磁波遙控具有衍射的作用，可以在跨過(guò)一些屏障，因此遙控的時(shí)候不須要直線(xiàn)遙控。電磁波的無(wú)線(xiàn)遙控就是在放射端來(lái)放射肯定頻率的電磁波，而接收端僅僅接受相同頻率的電磁波信號(hào)就可以，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的解碼就可以得到放射的內(nèi)容，而紅外遙控的距離相對(duì)電磁波就比較短，而且沒(méi)有電磁波一樣的衍射效果，所以在放射的時(shí)候必需是在直線(xiàn)傳播才可以。遙控器放射電路如圖4.6所示，它主要包括有振蕩電路、高頻放大器，而調(diào)制的方式也一般采納ASK和FSK兩種。一般載波信號(hào)的頻率在315MHZ~433MHZ，當(dāng)然，也可以實(shí)現(xiàn)更高的頻率，信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器來(lái)獲得更高的能量，進(jìn)而可以傳達(dá)更遠(yuǎn)的距離。圖4.6遙控放射電路原理圖無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接收電路原理接收電路相對(duì)和放射電路就比較簡(jiǎn)潔，如圖4.7所示，就是基本的接收電路原理圖。圖4.7遙控接收電路原理圖由圖4.7可知，遙控接收電路主要由天線(xiàn)、濾波電路、解調(diào)電路和輸出電路組成。PT2262編碼芯片和PT2272解碼芯片如圖4.8及圖4.9所示。圖4.8編碼芯片PT2262圖4.9解碼芯片PT2272PT2262和PT2272這組器件廣泛應(yīng)用于各種遙控器件上，只須要較低的+3V電壓就能工作。PT2262是放射編碼芯片，PT2272是接收解碼芯片，兩者的地址必須要配對(duì)。PT2262的TE端是放射允許端，接受低電平常，17腳的DOUT端輸出一串編碼。該串編碼在載波上發(fā)送出去，被接收端接收并且解調(diào)，輸入PT2272的14腳，當(dāng)?shù)刂放鋵?duì)的時(shí)候，VT解碼有效端輸出高電平，數(shù)據(jù)端口就會(huì)輸出和PT2262放射端口一樣的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)遙控功能。詳細(xì)的遙控電路如圖4.10及圖4.11所示。圖4.10放射部分圖4.11接收部分5監(jiān)控分站軟件設(shè)計(jì)5.1監(jiān)控分站數(shù)據(jù)采集部分5.1.1監(jiān)控分站電壓信號(hào)處理監(jiān)控分站中模擬信號(hào)輸入通道的結(jié)構(gòu)圖如圖4.4所示。對(duì)于分站電壓信號(hào)的處理主要是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行處理的。而在設(shè)計(jì)時(shí)我已經(jīng)規(guī)定：傳感器通道1→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0%~4%的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)傳感器通道2→0~5V的電壓信號(hào)→18℃~28℃的溫度信號(hào)傳感器通道3→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0~20PPm的CO濃度信號(hào)傳感器通道4→0~5V的電壓信號(hào)→40%~70%的濕度信號(hào)所以只有當(dāng)傳感器通道2和傳感器通道4開(kāi)通的時(shí)候才進(jìn)行這部分的AD處理，我們所用的AD芯片是ADC0809，而當(dāng)傳感器通道2開(kāi)通的時(shí)候，信號(hào)為0~5V的電壓信號(hào)，須要表示成為18℃~28℃的溫度信號(hào)并輸出。要明確當(dāng)輸入模擬信號(hào)為A1時(shí)的A/D輸出結(jié)果，必須要知道A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)，我們運(yùn)用的ADC0809是8位AD芯片，而這里的電壓信號(hào)均為0~5V的電壓信號(hào)，所以其辨別率為5/QUOTE，可知當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入為5V的時(shí)候，則輸出為11111111，即11111111就表示5V的模擬量。但是假如輸入為5V時(shí)，我們希望要輸出的是28℃，就須要進(jìn)行處理5/5×（28-18）+18=28。這里假設(shè)輸入的電壓信號(hào)為A1，輸出的溫度信號(hào)為B1，則可以得到B1=A1/5×（28-18）+18同樣假如是通道4，假如輸入的電壓信號(hào)為A2，輸出的濕度信號(hào)為B2，則可以得到B2=A2/5×（70-40）+405.1.2分站頻率信號(hào)處理MCS-51具有定時(shí)、計(jì)數(shù)以及數(shù)據(jù)處理的功能，可以很便利的用于頻率的測(cè)量，一般來(lái)講有兩種方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量頻率。第一種方法是將被測(cè)頻率信號(hào)看作I/O接口板上的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖源，由單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)確定計(jì)數(shù)器開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)的時(shí)間，在啟動(dòng)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)的同一個(gè)時(shí)刻，打開(kāi)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)門(mén)，從而起先對(duì)被測(cè)量頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，而當(dāng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到的時(shí)候，就關(guān)閉計(jì)數(shù)門(mén)，而后通過(guò)I/O接口將計(jì)數(shù)值讀入到單片機(jī)的RAM區(qū)，由對(duì)定時(shí)時(shí)間以及計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)處理，來(lái)得到被測(cè)量信號(hào)的頻率。以上的方法就是干脆計(jì)數(shù)法，僅僅運(yùn)用單片機(jī)一個(gè)定時(shí)中斷，它的程序編制比較簡(jiǎn)潔，并且具有比較高的頻率測(cè)量上限，但外部接口電路相對(duì)比較困難。另外一種方法是用單片機(jī)的兩個(gè)中斷源QUOTE和QUOTE，通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0來(lái)確定定時(shí)的時(shí)間，通過(guò)外部中斷源QUOTE計(jì)量被測(cè)量信號(hào)周期數(shù)，用此來(lái)計(jì)算頻率值。這種周期測(cè)量的方法能充分發(fā)揮單片機(jī)的內(nèi)部功能，從而盡量簡(jiǎn)化電路。編程的時(shí)候，設(shè)置了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為工作方式1，為最中學(xué)斷優(yōu)先級(jí)。因?yàn)槎〞r(shí)/計(jì)數(shù)器是加1計(jì)數(shù)操作，假如是晶振的頻率為6MHz，那么定時(shí)器發(fā)出的信號(hào)周期為2μs，對(duì)于16位的定時(shí)器來(lái)講，最大定時(shí)時(shí)間只能達(dá)到131.072ms，不能實(shí)現(xiàn)1s定時(shí)，所以就須要運(yùn)用軟件來(lái)擴(kuò)大定時(shí)器定時(shí)倍數(shù)，假如程序設(shè)定的定時(shí)倍數(shù)是100時(shí)，測(cè)量過(guò)程中要由主程序限制T0溢出的次數(shù)，假如溢出100次以后，即定時(shí)1s時(shí)間到了以后，就可讀出被測(cè)量的頻率數(shù)值。由于外部中斷QUOTE工作在計(jì)數(shù)的方式，每次檢測(cè)到被測(cè)量的信號(hào)頻率fs的下跳沿的時(shí)候，就會(huì)引起一次中斷，而在中斷服務(wù)程序中，須要把指定工作寄存器（R4、R5）中的內(nèi)容加上1，并且進(jìn)行十進(jìn)制的調(diào)整。當(dāng)1s定時(shí)到的時(shí)侯，可以由主程序?qū)4、R5寄存器內(nèi)的計(jì)數(shù)值讀取出來(lái)。這個(gè)中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時(shí)間長(zhǎng)短確定了頻率測(cè)量的范圍上限。假如晶振是6MHz，指令周期是2μs，QUOTE中斷服務(wù)須要執(zhí)行50個(gè)指令周期，那么允許測(cè)量頻率的上限就是10KHz。假如執(zhí)行時(shí)間削減到20個(gè)指令周期，那么被測(cè)量頻率上限就變?yōu)?5KHz。分站的傳感器通道1和傳感器通道3為頻率信號(hào)，依據(jù)規(guī)定：傳感器通道1→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0%~4%的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)；傳感器通道2→0~5V的電壓信號(hào)→18℃~28℃的溫度信號(hào)；傳感器通道3→200~1000Hz的頻率信號(hào)→0~20PPm的CO濃度信號(hào)；傳感器通道4→0~5V的電壓信號(hào)→40%~70%的濕度信號(hào)?？梢灾劳ǖ?和通道3的輸入信號(hào)都是200~1000Hz的頻率信號(hào)，所以，在測(cè)頻方面他們的思路基本都一樣，只是在詳細(xì)的信號(hào)處理方面有肯定的差異。測(cè)頻的思路為：首先CPU接收到來(lái)自傳感器通道1或者傳感器通道3的信號(hào)以后，首先啟動(dòng)T0定時(shí)器定時(shí)1s鐘，起先定時(shí)的同時(shí)，T1也起先計(jì)數(shù)CPU輸入端口的脈沖，而T0定時(shí)器定時(shí)完成時(shí)產(chǎn)生中斷即停止T1的計(jì)數(shù)，也完成了測(cè)量階段。由于計(jì)數(shù)的周期T=1s，所以計(jì)數(shù)的結(jié)果就是赫茲（f=1/THz）。其動(dòng)作示意圖如圖5.1所示。圖5.1計(jì)頻器動(dòng)作示意圖在得到頻率的數(shù)值以后就要將數(shù)據(jù)進(jìn)行肯定的處理進(jìn)而來(lái)顯示須要表達(dá)的物理量。由于輸入傳感器的頻率信號(hào)范圍為200~1000Hz的頻率信號(hào)，當(dāng)傳感器通道1接通的時(shí)候，表示的是0%~4%的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)，所以，假如此時(shí)單片機(jī)所測(cè)的頻率為A1時(shí)，那么可得到須要顯示的瓦斯?jié)舛鹊臄?shù)值為B1，且B1=[4/（1000—200）]×（A1—200）所得到的就是此時(shí)瓦斯?jié)舛鹊臄?shù)值。同樣地，當(dāng)傳感器通道3接通的時(shí)候，表示的是0~20PPm的CO濃度信號(hào),所以，假如此時(shí)單片機(jī)所測(cè)量的頻率為A2時(shí)，那么可得到須要顯示的CO濃度的數(shù)值為B2，且B2=[20/(1000-200)]×（A2-200）所得到的就是CO濃度的數(shù)值。5.2分站顯示部分顯示部分對(duì)于分站有著至關(guān)重要的作用，是分站中唯一的可以人機(jī)對(duì)話(huà)的部分，在這部分的設(shè)計(jì)中，我們選擇了4位LED數(shù)碼管來(lái)顯示各個(gè)數(shù)據(jù)。其硬件連接圖如圖3.4所示。顯示的方式采納掃描式顯示，如圖3.4所示中，可以通過(guò)變更ABCD的數(shù)值來(lái)確定要顯示哪一個(gè)數(shù)碼管，但是掃描時(shí)間不超過(guò)16ms，人眼就會(huì)同時(shí)看到這幾個(gè)數(shù)字。當(dāng)驅(qū)動(dòng)7段LED數(shù)碼管模塊的時(shí)候，掃描頻率設(shè)為60Hz以上，即16ms以?xún)?nèi)完成掃描一周，此外，對(duì)于四位數(shù)的掃描，可運(yùn)用75~150Ω的電阻，其電流將限制于22~44mA。除去電流的上升時(shí)間及響應(yīng)時(shí)間，電流會(huì)再降低一點(diǎn)，更加適合運(yùn)用。在我們分站的顯示部分的軟件設(shè)計(jì)中，我們采納的四位的數(shù)碼管第一位代表的傳感器通道數(shù)，后三位代表詳細(xì)的某一位的數(shù)值。四位數(shù)碼管循環(huán)顯示四路模擬通道輸入的數(shù)值，循環(huán)周期為10s，定為10s其一因?yàn)檫@樣可以更加明顯地觀測(cè)數(shù)據(jù)。圖5.2數(shù)碼管顯示流程圖另一方面，因?yàn)閷?shí)際條件的影響，在頻率測(cè)量的時(shí)候系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，將顯示循環(huán)周期定為10s就可以更加穩(wěn)定地顯示數(shù)據(jù)。5.3分站主程序在設(shè)計(jì)分站主程序的時(shí)候，我主要是考慮了頻率信號(hào)的處理方式，在初始化完成了以后，定時(shí)器定時(shí)超過(guò)1s就起先進(jìn)行頻率的讀取，這樣做在邏輯上好像不太符合常規(guī)，可是這樣做就使得在軟件編寫(xiě)的時(shí)候更加便利和簡(jiǎn)潔，由于提前就進(jìn)行了測(cè)量頻率的動(dòng)作，所以，在后來(lái)當(dāng)傳感器通道1或3開(kāi)通的時(shí)候就可以干脆進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，而不須要選擇通道故定以后再進(jìn)行頻率的測(cè)量，由于實(shí)際狀況中，我們的頻率測(cè)量和AD轉(zhuǎn)換不是很穩(wěn)定，所以須要肯定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的顯示，所以我在程序中加了很長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，來(lái)使得顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，而提前測(cè)量頻率后當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時(shí)候就可以干脆進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，這就使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定，程序的設(shè)計(jì)也更加簡(jiǎn)潔。讀取頻率的值以后就可以進(jìn)行通道的推斷，假如是1或3路開(kāi)通就干脆進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，假如是2或4路開(kāi)通，就須要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理并顯示。整個(gè)主程序是一個(gè)大的循環(huán)，循環(huán)地址不大于4，假如大于4就進(jìn)行清零動(dòng)作，而后再進(jìn)行循環(huán)。程序的流程圖如圖5.3所示。圖5.3分站主程序流程圖5.4監(jiān)控分站無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)部分5.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)際狀況，設(shè)備工作的環(huán)境主要是在煤礦井下，無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射和接收端之間的距離比較遠(yuǎn)，而且不行能實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)傳輸，所以可知選擇基于電磁波的無(wú)線(xiàn)遙控更加適合我們的設(shè)計(jì)，如圖5.4和圖5.5所示，就是我們無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)電路的原理圖。圖5.4無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射電路原理圖圖5.5無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接收電路原理圖放射部分是通過(guò)鍵盤(pán)模塊生成須要傳送的吩咐，吩咐主要包括有對(duì)監(jiān)控分站傳感器模擬通道的選擇顯示，以及對(duì)監(jiān)控分站的斷電限制。當(dāng)接收端接收到來(lái)自放射端的吩咐以后，就停止對(duì)四路模擬通道的循環(huán)監(jiān)視和顯示，而是依據(jù)吩咐來(lái)開(kāi)通固定的一路通道顯示其數(shù)據(jù)，或者實(shí)行斷電操作。當(dāng)吩咐是接通模擬開(kāi)關(guān)的某一路的時(shí)候，通過(guò)LED的第一位顯示傳感器通道數(shù)目，后三位顯示詳細(xì)的數(shù)值。當(dāng)吩咐是斷電操作的時(shí)候，則先使蜂鳴器工作5S，而后使分站斷電。5.4.2無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)放射部分放射集成電路F05P如圖5.6所示。圖5.6放射集成電路F05PF05P采納的是樹(shù)脂封裝，小體積，適合于無(wú)線(xiàn)遙控報(bào)警以及單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。F05P具有較寬的工作電壓范圍以及低功耗特性，它的調(diào)制方式為ASK方式。F05P不行以隨意調(diào)整它的放射電流，單片機(jī)數(shù)據(jù)可以干脆通過(guò)串口進(jìn)入F05P的數(shù)據(jù)輸入端口。F05P在沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入時(shí)單片機(jī)必需處于低電平狀態(tài)；F05P在沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，單片機(jī)必需處于高電平狀態(tài)。F05P要輸入數(shù)據(jù)才能放射，數(shù)據(jù)信號(hào)中斷，放射電流為零。F05P對(duì)0.1~1ms的數(shù)據(jù)脈沖放射效果是比較志向的，過(guò)寬或者過(guò)窄的脈沖都會(huì)引起調(diào)制效率的下降，過(guò)調(diào)制或者調(diào)制不足會(huì)使得收發(fā)距離變近。F05P具有4個(gè)功能引腳，由于體積小，功耗低，沒(méi)有天線(xiàn)所以只能滿(mǎn)意短距離運(yùn)用，而天線(xiàn)對(duì)距離起著很大的作用，天線(xiàn)是否能匹配，也是特別關(guān)鍵的，匹配良好的天線(xiàn)可以增加幾倍的距離，匹配不好的天線(xiàn)效果特別差還會(huì)引起頻率漂移。而天線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)取決于放射頻率的1/4波長(zhǎng)，可用一根直徑0.5~1毫米，長(zhǎng)度為（433M）18厘米；（315M）24厘米的漆包線(xiàn)代替。但是天線(xiàn)必需拉直，指向無(wú)所謂。短于1/4波長(zhǎng)或者彎曲的天線(xiàn)效果會(huì)特別差。另外F05P最佳有效的工作距離為100m左右。放射電路中包括F05P放射集成電路、PT2262編碼芯片以及鍵盤(pán)等組成，鍵盤(pán)中規(guī)定按鍵A為斷電吩咐，而按鍵1、2、3、4分別為選擇哪一路傳感器通道。當(dāng)按鍵按下以后，希望使得監(jiān)控分站中的數(shù)碼管全部關(guān)閉2s以后，再顯示吩咐要求顯示的通道的數(shù)值。當(dāng)按鍵按下以后，按鍵吩咐則干脆傳到PT2262進(jìn)行編碼打算放射，通過(guò)指撥開(kāi)關(guān)來(lái)確定PT2262的編碼值，打算工作完成以后就起先放射，直到全部放射完成。放射部分的流程圖如圖5.7所示.圖5.7放射部分流程圖圖5.8接收部分流程圖5.4.3無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接收部分接收集成電路J04V如圖5.9所示。圖5.9接收集成電路J04VJ04V工作電壓范圍：2.6~3.6V；2.6V時(shí)的工作電流在0.15mA；3.5V時(shí)約在0.3mA。J04V適合電池或者線(xiàn)性的電源，可以采納3.7K~4.7K的電阻從5V取得3~3.5V，J04V不適合用試驗(yàn)室的大整流電源做試驗(yàn)。J04V的內(nèi)部還具有放大整形電路，只適合數(shù)字信號(hào)的接收而并不適合模擬信號(hào)的接收。若有晶振或其他信號(hào)源，那么必需遠(yuǎn)離J04V，否則將會(huì)引起很多無(wú)法解除的干擾致從而使接收電路無(wú)法正常工作。接收部分包括J04V接收集成電路、解碼芯片PT2272、以及一位7段數(shù)碼管。接收前要首先設(shè)置通過(guò)設(shè)置指撥開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)PT2272和PT2262的編碼一樣，這樣才可以接收到放射的信息。接收集成電路接收到F05P發(fā)出的信號(hào)將信號(hào)傳入到PT2272進(jìn)行解碼進(jìn)而讀動(dòng)身送數(shù)據(jù)的值，然后將解碼后的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，接收端數(shù)碼管的第一位顯示值分別為1、2、3、4分別表示的是的是傳感器通道的位數(shù)，而當(dāng)要執(zhí)行斷電操作，蜂鳴器動(dòng)作2s以后斷電。接收部分的程序流程圖如圖5.8所示。6監(jiān)控分站軟件調(diào)試6.1頻率信號(hào)輸入部分當(dāng)分站中傳感器輸入通道1或者3開(kāi)通的時(shí)候，由上文可知道輸入的信號(hào)為頻率信號(hào)，此時(shí)信號(hào)不通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換部分而干脆傳送到單片機(jī)中進(jìn)行處理和顯示。軟件在KEIL中調(diào)試截圖如圖6.1所示。圖6.1軟件調(diào)試截圖在調(diào)試的過(guò)程中，我們分別輸入200~1000Hz內(nèi)不同的頻率值，在通道1和通道3預(yù)期得到的數(shù)值表見(jiàn)下表6-1。試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中得到的實(shí)際數(shù)值見(jiàn)表6-2。表6-1輸入頻率值（Hz）通道1通道320010003000300100.5302.540010013005500101.5307.560010023010700102.5312.580010033015900103.5317.5100010043020表6-2輸入頻率值（Hz）通道1通道320010003000300100.6302.540010093005500101.5307.6600101.93009700102.6312.780010033015900103.4317.5100010043020由表2-1及表2-2得知調(diào)試的過(guò)程還是比較勝利的，但是其中還是有一些誤差，其緣由是由于測(cè)頻誤差以及顯示誤差等綜合緣由造成的。6.2電壓信號(hào)輸入部分當(dāng)傳感器通道2或者4開(kāi)通的時(shí)候，可知道傳輸進(jìn)來(lái)的信號(hào)為電壓信號(hào)，此時(shí)單片機(jī)將此信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換部分，而后將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)處理后進(jìn)行顯示。A/D轉(zhuǎn)換部分程序在KEIL中調(diào)試截圖如圖6.2所示。圖6.2軟件調(diào)試截圖在調(diào)試的過(guò)程中，我們分別輸入0~5V的電壓信號(hào)，在通道2和通道4預(yù)期得到的數(shù)值表見(jiàn)下表6-3。試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中得到的實(shí)際數(shù)值見(jiàn)表6-4。表6-3輸入電壓值（V）通道2通道4020004000120204046220224052320244058420264064520284070表6-4輸入電壓值（V）通道2通道4020004000120204045220224052320234057420274063520284070通過(guò)將表6-3和表6-4比較可以得到調(diào)試過(guò)程答題勝利，可是誤差還是有點(diǎn)大，這些也是我們改進(jìn)的地方。總的來(lái)講，傳感器輸入部分中的電壓信號(hào)和頻率信號(hào)的調(diào)試還是比較勝利的，但是在誤差問(wèn)題上還要更加重視，以上對(duì)輸入通道的循環(huán)采集以及顯示都實(shí)現(xiàn)了，完成了監(jiān)控分站的基本功能。7結(jié)論本次設(shè)計(jì)完成了煤礦井下監(jiān)控分站的基本功能設(shè)計(jì)，監(jiān)控分站是監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)部分，一個(gè)主站含有很多小的分站，很多這樣的小的分站再加上上位機(jī)數(shù)據(jù)處理限制，就形成了一個(gè)煤礦平安監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。而我們所做的應(yīng)當(dāng)是這些分站中的其中一個(gè)，即煤礦井下監(jiān)控分站。功能上我們?cè)O(shè)計(jì)的監(jiān)控分站可以主要實(shí)現(xiàn)的功能有：對(duì)輸入的0~5V的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集和處理；對(duì)輸入的200~1000Hz的頻率信號(hào)進(jìn)行采集和處理；將0~5V的電壓信號(hào)進(jìn)行處理使成為CH4或CO濃度信號(hào)；將200~1000Hz的頻率信號(hào)進(jìn)行處理使其成為溫度信號(hào)或濕度信號(hào)；對(duì)采集到的信號(hào)的通道數(shù)以及此信號(hào)經(jīng)處理后的顯示功能。在設(shè)計(jì)調(diào)試的過(guò)程中，我也得到了一些軟件調(diào)試的閱歷，對(duì)于軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程，在設(shè)計(jì)中制作Proteus仿真是沒(méi)有必要的，本次設(shè)計(jì)中我在初期就制作了我們硬件的Proteus仿真，可是在進(jìn)行程序調(diào)試的時(shí)候，在Proteus仿真軟件上可以實(shí)現(xiàn)的程序燒錄到單片機(jī)芯片中的時(shí)候程序就是錯(cuò)誤的，即實(shí)現(xiàn)不了預(yù)期的功能。在一些老師和同學(xué)的幫助下，我明白Proteus仿真和硬件仿真有的時(shí)候是不一樣的，它們雖然是一樣硬件實(shí)現(xiàn)相同的功能，但是它們的實(shí)現(xiàn)程序卻是兩個(gè)不同的程序。所以，對(duì)軟件調(diào)試最好的方法就是干脆燒錄到單片機(jī)芯片中，在硬件環(huán)境中干脆進(jìn)行調(diào)試。監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)中我們還設(shè)計(jì)了無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)模塊，通過(guò)這個(gè)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控分站的斷電操作和通道選擇操作，但是由于時(shí)間等緣由我們的無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)還在調(diào)試的過(guò)程中，它的功能還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但是我信任在以后的時(shí)間中，我們可以接著將這個(gè)部分做出來(lái)并且做的很好。致謝在煤礦井下監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，我的導(dǎo)師郭老師賜予了我剛好的幫助，并多次提出了珍貴的看法，把正了我設(shè)計(jì)思路的方向。在指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，郭老師教會(huì)了我很多東西，不僅僅是單純的學(xué)術(shù)上的思索問(wèn)題的方法，而且更多的還有我們高校生走進(jìn)社會(huì)須要留意的事情，在此對(duì)他表示誠(chéng)心地感謝。感謝電控學(xué)院為我們多次答辯并耐性地給我們思路方向和問(wèn)題處理方式的老師們，沒(méi)有你們的督促和教育就沒(méi)有我們勝利的設(shè)計(jì)。在他們的講解過(guò)程中，我學(xué)到了很多東西。感謝我的搭檔何鳳龍，沒(méi)有他剛好地焊接好硬件協(xié)作我進(jìn)行軟件調(diào)試，就沒(méi)有我們后來(lái)的進(jìn)度。在編程的時(shí)候，他也幫我分析一些關(guān)鍵的地方，讓我能夠更快更好地編程。在遇到困難的時(shí)候我們也常常在一起探討確定方案，這也使得我們的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)的狀況下有很多突破性進(jìn)展。參考文獻(xiàn)[1]郭秀才，楊世興.監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京:中國(guó)電力出版社,2010.7[2]張義和,王敏男,許宏昌.例說(shuō)51單片機(jī)（C語(yǔ)言版）.北京:人民郵電出版社,2008.4[3]柴鈺.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技高校出版社,2009.2[4]龔尚福.C/C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).徐州:中國(guó)礦業(yè)高校出版社,2006.12[5]陳小忠，黃寧，趙小俠.單片機(jī)接口技術(shù)好用子程序.北京:人民郵電出版社,2005.9[6]朱大奇，李念強(qiáng).單片機(jī)原理·接口及應(yīng)用.南京:南京高校出版社,2003.6[7]汪貴平，李登峰，龔賢武.新編單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.9[8]皮大能，南光群，劉金華.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京:北京理工高校出版社，2010.7[9]侯玉寶，陳忠平，李成群.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)和仿真.北京:電子工業(yè)出版社,200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P1#definebit_port P2unsignedcharshuzi[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//設(shè)置數(shù)碼管顯示是嗎unsignedcharLED_sacn=0xe0;unsignedintVoltage;unsignedintT1_counter=0;unsignedintFre=0;sbitMux_a=P2^1;sbitMux_b=P2^2;sbitMux_c=P2^3;unsignedint*Print_addr;unsignedcharcounter=1;unsignedintCH4; //甲烷濃度(1%~4%)unsignedintCO; //一氧化碳濃度(0.0%~0.02%)unsignedintTempture; //溫度(18~28)unsignedinthu