便携式瓦斯检测仪表设计-毕业论文

便携式瓦斯检测仪表的设计华北科技学院毕业设计（论文）华北科技学院毕业设计（论文）第IX设计总说明本次设计的目的是设计一个便携式的瓦斯监测仪器，用于煤矿工作中测量瓦斯浓度和进行声光报警。浓度测量范围为0-4%，并可以通过LED或者LCD直观的显示出来。报警浓度为1%，当检测仪器显示的浓度为1%或1%以上的话报警灯和蜂鸣器就会启动。设计用到的工具有；计算机，protues软件，keil软件，以及参考文献若干。Keil软件是进行编程和输出仿真可用的程序文件，protus则是用于画电路图和进行仿真验证设备功能是否能够达到。在设计的过程中，本着与实践相结合的原则对设计进行优化处理，比如运算放大器的实际放大并不是全程线性放大，浓度也不一定是稳定值等等方面。结合实际对数据出来进行了优化。而设计的背景及意义则是结合实际情况，方便煤矿安全生产和运行，降低和摆脱瓦斯事故的威胁：煤炭一直是国名经济的命脉，是社会发展不可或缺的基础资源。中国的电力、冶金、建材、化工等行业都离不开煤炭。保障煤炭供应是我国宏观调控的重要政策之一，因此提高煤矿产量对我国经济发展至关重要。一直以来我国煤矿以“安全第一，预防为主”为主要方针。而瓦斯威胁着安全生产。而就我国的地质现状，瓦斯矿井分布较多，而且不论大小煤矿瓦斯矿井的数目不容小视，伴随着开采深度的增加，瓦斯的涌出量呈现出增长状态。在每年的煤矿事故中，瓦斯事故依然占有很大比重。为了做到防范于未然，实时监测瓦斯浓度并及时做出应对措施显得极其重要。在实际生产中：矿井总回风巷或一翼回风巷的瓦斯浓度最高不超过0.75%，否则必须查清楚原因，然后进行解决，并报告工程师。采区、采媒工作面回风巷中瓦斯浓度不得超过1%时，若浓度超过1%时务必终止工作，工作员工必须离开，然后矿总负责人采取制定解决方案，尽快处理。机械化、水采和煤层厚度小于0．8米的保护层的采煤工作面的风流，在经过优化处理后，若工作面回风巷中的瓦斯浓度仍处于1%上，其瓦斯的浓度最高为1．5％（需经过最高负责人的允许），在这种情况下，甲烷气体的浓度不得超过此浓度。采掘工作面的风流瓦斯浓度如果到1%，电钻得停止工作；要放炮时，如果处于放炮地点附近20米内风流中的瓦斯浓度达到1%时，则放弃放炮。采掘工作面和电动机及其开关地点附近20米以内的风流瓦斯浓度达到1．5％时，工作面必须切断工作电源，处理问题，直到处理完毕；且电动机必须处于关闭状态，撤出所有闲杂人等进行解决问题，解决完毕再开放工作。采掘工作面半立方米的空间容聚的瓦斯浓度高于2%时，不得有人，不能有用电设备，而且尽快处理问题。装有断电仪的采煤机械化采掘工作面内，机器周围环境的浓度达到1%是发出警报，超过1.5%时必须断电停止工作。本设计以单片机为核心，结合煤矿工作面回风巷等工作环境的实际情况，能够实现对煤矿不同工作区域的瓦斯监测报警，提醒工作人员时刻处于安全瓦斯浓度环境内工作。而且能直观透过LED数码显示管显示瓦斯的浓度，结构简单合理，便于携带。该检测仪仪AT89C51单片机为中央处理器，能够通过三位LED数码管显示浓度值，并在1%浓度时发出报警并改变指示灯的状态（绿灯为安全浓度，红灯为超出安全浓度状态）。本设计包括信号采集、信号放大、数模转换、LED显示、声光报警和按键调节六个模块。信号采集模块的核心是甲烷传感器MJC4/3.0，该传感器输出电压呈现线性，有较快响应速度，选择性、重复性较好，除此外元件运行稳定可靠，还能抗硫化氢中毒。催化燃烧法运用的是热名电阻宇热电阻变化改变电路电阻，从而与固定电阻桥产生电压差，电压差会随着电阻的变化而变化，等同于气体能度越

大输出的电压差越大，而MJC4／3．0L型催化元件根据原理就是是催化燃烧反应。由于在实际使用中，运算放大器并不是完美线性放大，因此在传感器与运算放大器连接的线路上进行了正比控制，将采集模块的输出电压控制在放大器的稳定先行区间。信号放大模块则是一个由集成运放组成的原件，此设备用的是INA122放大器，INA122内部其实是2个运算放大器串接而成，并可外接一个电阻用于调节放大增益G,只需要将INA122的输出端接到模数转换器的输入端即可。而转换器的输入端只需选通对应数模口即可。至于模数转换电路则主要通过ADC0809来实现，传感器和放大电路传输的电压信号经过ADC0809后转换为数值信号传入单片机，我设计的检测仪选通IN0口，即将ADD1、ADD2、ADD3端口均接低电平从而选通IN0,即图中将3个口全部接地。按输入电压百分比转化数量信号，经过单片机的P2口输出显示到数码管。经过程序内写运算，可将输出数值显示位百分比对应的数值。应为信号在传输过程中均与浓度值成正比因此并不会影响结果检测结果。显示模块采用3位LED数码管显示。因为检测范围为0-4%，个位数只需要一位即可，然后精确到百分位。

至于显示的数值由单片机IO口输出的数值有关，而数据来源是ADC08069的输入，也就是气体引起的电压信号变化。经过程序写入，数码管直接显示的是气体百分比形式下的浓度值。而百分号则标注于仪器的显示屏右边即可，提示使用者一起的单位是百分比浓度单位。而声光报警则是用于伴随浓度变化而选择开启和关闭的量，本设计将灯光报警和声音报警分开设计，声音与灯光各自独立，正常状态下绿灯亮，报警浓度下则红灯亮，至于报警浓度，默认为1%,有2个按钮可以调节报警浓度（可选为1.5%和0.75%）红灯亮时蜂鸣器发声，设定了蜂鸣器的开关可选择关闭。这样方便在达到危险是组织撤离，也可达到提醒检测人员关注瓦斯浓度值。其中蜂鸣器是可接三极管，也可直接接IO口，在直流高电位的输入下即可发出一定频率的声音。按键模块是为了将检测仪用于不同的工作环境中而增设的人性化模块，由于不同的工作地区和工作环境要求检测的安全浓度不同，因此为了适应工作需要，就必须队报警浓度进行设置，为了节省调节时间以及结合实际要求特意增设两个按键用于设定固定的报警浓度值。接于单片机的IO，在程序内实现控制功能，按键按下时设定为对应报警浓度，至于防止同时按下可通过硬件实现，此处不做赘述。至于仪器的供电，因为是携式设备所以使用供电。为了保证电压稳定，特意设计了以LM317为核心的稳压模块，保证其输入电压的稳定，能够在过电压和欠电压的状况下仍然能够稳定运行。至于调节测量仪器的误差，可以用样本气体调节传感器的灵敏度来实现。在软件设计上，主要是控制ADC0809的转换和LED数码管的显示问题，而是否报警通过判断语句来实现。程序使用的是C语言编程，程序包括：初始化最小系统，定义各个引脚，赋予其外围功能；启动模数转换器，将模数转换器的结果传输到中央处理器；中央处理器对数据进行处理，一方面包括数据运算换为浓度数值，一方面包括判断是否超标，以及送去给LED显示。若瓦斯超过设定值就对声光报警的IO口输出进行控制，达到报警效果。我使用的是keil软件编程，界面简单，而且会直接的显示错误与警告，方便修改程序内容，而且只需要对软件进行设置就可以输出hex文件，在protues中单片机的仿真用的就是hex文件，这样可以进行实时调试与模拟，节省了时间和精力。可以实时的对程序和电路进行优化。在安全方面，此设备在设计时已经对参数的设定进行规范，在本质上是安全的，在故障或正常工作均不会点燃周围爆炸性物体。能够实现电器防爆。因此此设备不需要防爆外壳，从而缩小了体积和重量，使设备结构简单。经过几个月的设计，在指导教师的帮助下，经过多次修改和优化，最终完成了一个结构简单的便携式瓦斯监测设备，可供煤矿工作人员检测周围的瓦斯浓度并在瓦斯浓度超标的情况下发出警报提醒工作人员撤离现场，保护人员的生命和财产安全。当然本设计仍然有不足之处，在实际使用中，温度也是影响设备运行的不可忽视的因素，而本设计中并没有考虑到温度变化对设备功能的影响，也没有加入对抗温度干扰的模块，在后续设计中会尽量完善。使其更加精确可靠。而且在设计输入的时候只有一路输入，这样会产生较大的误差，而在安全面前是不能有误差的，因此要转变为实物还需要加以优化，使煤矿工作者的人身财产安全达到100%保障。关键词：单片机，瓦斯，报警DesignspecificationThepurposeofthisdesignistodesignaportablegasdetectioninstruments,usedincoalmineworktomeasurethegasconcentrationandsoundandlightalarm.Concentrationrangeof0-4%,andcanbedisplayedbyLEDorLCDintuitive.Alarmconcentrationis1%,whentheconcentrationofthetestinginstrumentdisplayof1%ormorethan1%ofthelampandthebuzzerwillstart.Designtoolhasused;Computer,protuessoftware,keilsoftware,aswellasthereferencenumber.Keilsoftwareisprogrammed,andoutputsimulationprogramfiles,availableprotusdeviceisusedtodrawcircuitdiagramandsimulationcanreach.Intheprocessofdesign,inlinewiththeprincipleofcombiningwithpracticeofoptimizeddesign,suchasenlargetheactualoperationalamplifierisnotlinearamplification,theconcentrationisnotnecessarilythestablevalue,etc.Combinedwiththeactualdatafortheoptimization.Thebackgroundandsignificanceofdesigniscombinedwiththeactualsituation,convenientproductionandoperationofcoalminesafety,reduceandgetridofthethreatofgasaccident:Coalhasbeenthelifebloodofnationaleconomy,isanindispensablebasicresourcesforsocialdevelopment.China'selectricpower,metallurgy,buildingmaterials,cannotleavethecoalchemicalindustry,etc.Safeguardcoalsupplyisoneoftheimportantpolicyofmacrocontrol,thusimprovetheproductionofcoalmineisveryimportanttotheeconomicdevelopmentofourcountry.Hasalwaysbeenourcountrycoalmineinorderto\"safetyfirst,preventionfirst\"asthemainpolicy.Threattosafetyproductionandgas.Gascoalmineandthegeologicalsituationinourcountry,thedistributionismore,andregardlessofthenumberofsizecoalminegasbereckoned,alongwiththeincreaseofminingdepth,thegasemissionquantitypresentsthegrowthstate.Inthecoalmineaccidentseveryyear,gasaccidentstilloccupyalargeproportion.Inordertoachievetheprevention,real-timemonitorthegasconcentrationisextremelyimportantandtimelyresponsemeasures.Intheactualproduction:Minetotalreturnairroadwayorawingofgasconcentrationishighestdonotexceed0.75%ofreturnairlane,otherwiseyoumustfindoutthereason,andthentosolve,andreporttheengineer.Mining,miningcoalfacereturnairwhichgasconcentrationshallnotexceed1%,ifbesuretostopworkwhenconcentrationofmorethan1%,workingstaffmustleave,thenmineheadtaketodevelopsolutionstodealwithassoonaspossible.Mechanical,hydraulicminingandcoalthicknessislessthan0.8metersofwindprotectionlayerofcoalminingface,afteroptimization,iffacereturnevenonthegasconcentrationisstillinthe1%ofitsgasconcentrationsupto1.5%(needthetopdirector'sallowed),inthiscase,theconcentrationofmethanegasshallnotexceedtheconcentration.Merryifgasconcentrationto1%ofminingworkface,electricdrillshavetostopwork;Toshooting,ifinashootingnear20meters,thegasconcentrationreaches1%ofloveistogiveupshooting.Miningworkingfaceandthemotorandswitchnearwithin20metersofgasconcentrationreaches1.5%,theworkingfacemustbecutoffpowersupply,dealingwithproblems,untilcompletionoftheprocessing;Andthemotormustbeclosed,pulloutalltheotherpeopletosolvetheproblem,suchassolvingthecompletionofworktoopenagain.Tunnellingfacehalfcubicmetersofspacecapacityofthegasconcentrationishigherthan2%,noone,cannothaveelectricityequipment,anddealwithproblemsassoonaspossible.Withabrokenallmechanizedcoalminingworkingface,machineambientconcentrationof1%isalert,morethan1.5%powermuststopworking.Thisdesignwiththesinglechipprocessorasthecore,combinedwiththeactualsituationofcoalfacereturnairlaneandtheworkingenvironment,canrealizethedifferentworkareaofthegasincoalminemonitoringalarm,remindstaffworkingtimewithinthegasconcentrationinasafeenvironment.AndcanbedirectlythroughtheLEDdigitaltubedisplaythegasconcentration,simpleandreasonablestructure,easytocarry.ThedetectorinstrumentAT89C51asthecentralprocessor,canthroughthethreeLEDdigitaltubedisplaydensity,andsendoutalarmwhenconcentrationof1%andchangethestateoflight(greenlightforthesafeconcentration,theredlightisbeyondthesecuritystateofconcentration).Thisdesignincludessignalacquisition,signalamplification,analog-to-digitalconversion,LEDdisplay,soundandlightalarm,andbuttonsadjustthesixmodules.SignalacquisitionmoduleisthecoreofmethanesensorMJC4/3.0,thesensoroutputvoltageislinear,withfastresponsespeed,selectivity,betterrepeatability,stabilityandreliabilityoftheoperationoftheshellelement,canresisthydrogensulfidepoisoning.Catalyticcombustionmethodisusingthermalresistanceofthermalresistancechangecircuitresistanceandthusproducevoltagedifferenceandfixedresistancebridge,changewiththechangeoftheresistanceandvoltagedifference,equaltothegastodegreesLargeoutputvoltagedifference,thegreatertheMJC4/3.0Lcatalyticelementaccordingtotheprincipleisthecatalyticcombustionreaction.Becauseinactualuse,operationalamplifierlinearamplificationisnotperfect,soonthesensorsconnectedtotheoperationalamplifiercircuitisproportionalcontrol,tocontroltheacquisitionmoduleoutputvoltageoftheamplifierthestabilityofthefirstrange.Signalamplificationmoduleisanoriginalcomposedofintegratedop-amp,thisequipmentuseisINA122amplifier,concatenatedINA122internalisactuallytwooperationalamplifier,andexternalaresistorisusedforadjustingtheamplifiergainG,justneedtoINA122outputsofreceivingtheinputendoftheADconverter.Theconverteronlyinputcorrespondingdamouthgatingcanbe.AsformainlybyADC0809analog-to-digitalconversioncircuit,voltagesignalofsensorandamplifiercircuittransmissionafterADC0809conversionfornumericalsignaltomicrocontroller,IdesignthedetectorgateIN0mouth,theADD1,ADD2,ADD3portsarelowlevelandgateIN0,thatfigurewillbethreemouthallgrounded.Signalbythenumberofinputvoltageconversionpercentage,throughsinglechipmicrocomputerP2outputdisplaytothedigitaltube.Afterapplicationofwriteoperationsmaybenumericaldisplayapercentagewilloutputthecorrespondingnumericalvalues.Shouldsignalareintheprocessoftransmissionisproportionaltothedensitysowillnotaffecttheresulttestresults.DisplaymoduleusingthreeLEDdigitaltubedisplay.Becausethedetectionrangeof0-4%,singledigitsyoujustneedtoone,andthentopercentile.AstodisplaythenumericalvalueoutputbyamicrocontrollerIOport,andthedatasourceisADC08069input,namelythevoltagesignalchangewiththegas.Throughtheprogramwritten,digitaltubedisplaydirectlytheisunderthepercentageofgasdensity.Whilepercentannotationintheinstrumentdisplayscreenontherightsideofthecan,prompttheuserunitisthepercentageoftheconcentrationunittogether.Andaudibleandvisualalarmisusedtoaccompanytheconcentrationchangeandchoosetheamountofopeningandclosing,thisdesigndesign,separatelightalarmandvoicealarmsoundandlight,independentlyunderthenormalstategreenlight,alarmconcentrationsisredlight,asforalarmconcentration,thedefaultvalueis1%,therearetwobuttonscanadjustalarmconcentration(optionalfor1.5%and0.75%)whentheredlightbuzzersound,setthebuzzerswitchcanchooseclose.Thisisconvenientindangeroustoevacuate,alsocanachieveremindinspectionpersonnelpayattentiontothegasdensity.Thebuzzeriscanmeettriode,alsocanthe,IOportdirectlyundertheinputofthedchighvoltagetoacertainfrequencyofsound.Keymoduleistousedetectorfordifferentworkenvironmentsandaddinghumanmodule,duetothedifferentworkingareaandsafeworkingenvironmentfortestingconcentrationisdifferent,soinordertomeettheneedsofwork,youmustsetalarmconcentration,inordertosavetimeintheadjustment,andcombiningwiththeactualrequirementsspeciallyaddtwobuttonstosetafixedthealarmdensity.ConnecttoMCUIO,realizethecontrolfunctionwithintheprogram,keypresspresssettocorrespondingalarmconcentration,astopreventthepresscanberealizedbyhardwareatthesametime,hereisnoneedtodo.Astothepowersupplyofinstrument,becauseitissouseportableequipmentpowersupply.Inordertoensurethevoltagestability,speciallydesignedwiththecoremoduleoftheLM317,guaranteethestabilityoftheinputvoltage,canundertheconditionofovervoltaandundervoltagecanstillstableoperation.Asfortheerrorofthemeasuringinstrument,canusethesamplegasregulatingthesensitivityofthesensor.Onthesoftwaredesign,mainistocontroltheADC0809conversionandLEDdigitaltubedisplay,andwhetherthealarmbystatement.ProgramusingClanguageprogramming,including:initializethesmallestsystem,eachpindefinition,givenitsperipheralfunction;StarttheADconverter,willbetheresultoftheADconvertertransmissiontothecentralprocessingunit(CPU);TheCPUfordataprocessing,includingdatachangeastheconcentrationvaluesononehand,ontheonehand,includingexcessivejudgment,andsenttoLEDdisplay.IfgasmorethansetvalueIOmouthoutputcontrolofsoundandlightalarm,reporttothepolice.Iusekeilsoftwareprogramming,simpleinterface,andwilldisplayanerrorandwarningdirectly,convenientandmodifytheprogramcontent,andonlyneedasetofsoftwarecanoutputhexfile,single-chipmicrocomputerintheprotuessimulationisusedtohexfile,real-timedebuggingandsimulation,thiscansavetimeandenergy.Ofaprogramcanbereal-timeandcircuitoptimization.Intermsofsafety,thisequipmenthasbeensetofparametersinthedesignofthespecification,inessenceisasafe,aroundthefaultornormalworkdoesnotigniteexplosiveobjects.Electricalexplosioncanbeimplementedsuccessfully.Sothisdevicedoesnotneedexplosion-proofenclosure,soastonarrowthevolumeandweight,thedevicestructureissimple.Afterseveralmonthsofdesign,withthehelpoftheteachers,aftermanymodificationandoptimization,finallycompletedasimplestructureoftheportablegasdetectionequipment,availablearoundthecoalmineworkerstodetectthegasconcentrationandinthecaseofgasconcentrationexceedingalarmtoremindthestafftoevacuatethescene,protectpeople'slifeandpropertysafety.Thisdesignstillhavedeficiencies,ofcourse,inactualuse,thetemperatureisalsoaffectingtheoperationoftheequipmentcannotbeignored,butthisdoesnottakeintoaccountthetemperaturechangesinthedesignoftheequipmentfunctionandtheeffectofnojoinagainstinterferencetemperaturemodule,willtrytoimproveinthesubsequentdesign.Tomakeitmoreaccurateandreliable.Andinputinthedesignonlywhenalltheinput,itwillproducelargeerror,andistherecanbenoerrorinthepresenceofsecurity,sobetransformedintophysicalalsoneedtobeoptimized,makethepersonalpropertysafetyofthecoalmineworkersreached100%.Keywords:singlechipmicrocomputer,gas,andreporttothepoli

第44页共58页第43页，共58页1绪论1.1本课题的研究背景及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，2013年全国煤炭产量完成37亿吨左右，产煤量占世界总产煤量的20%。煤炭生产作为我国能源工业的支柱，其地位将是长期的，稳定的。但是，目前煤炭工业的安全生产状况却很差，其中之一便是有害气体的危害性，包括CH4，瓦斯，SO2等。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，2013年我国煤矿发生瓦斯事故59起，造成348人死亡。瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素，可以说瓦斯爆炸已经成为矿难的第一大祸首。国有和地方煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占15%左右。在许多发达国家中为了减少事故的发生，一般不会开采高瓦斯灾害隐患严重的矿井。但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。多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用，充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势实现好转的关键。近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故较少的原因之一，就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯报警器。瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体，无色、无味，有易燃、易爆等特点。瓦斯的危害主要表现为三个方面。（1）瓦斯浓度过高，对工人身体健康造成伤害，表现为缺氧，呼吸困难，窒息等；（2）瓦斯煤尘爆炸，瓦斯爆炸所产生的巨大冲击波和高温火焰，往往导致群死群伤，而且扬起的煤尘又会参与爆炸，摧毁巷道，毁坏设备，甚至毁灭整个矿井，给国家和人民生命财产造成巨大损失。（3）大量的瓦斯排入大气，污染大气环境。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，但存在的问题时传感器漂移大，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。1.2国内外发展概况和研究方向最早监测瓦斯浓度的装置是安全灯，安全灯的构造简单，性能稳定，使用寿命长，一百多年来一直被沿用下来，至今仍在许多国家使用。从1675年英国北威尔士欣煤矿发生的第一次瓦斯爆炸矿难起，世界各国开始更进一步关注对瓦斯检测报警的相关安全研究。一直以来，光干涉瓦斯监测器在我国以及日本使用比较广泛，自20世纪30年代以来，已经连续使用了数十年，至今仍在多数些矿井的瓦斯检测中使用。目前，在瓦斯检测仪中占主导地位的是催化瓦斯检测仪，据最早文献记载，1943年以前美国已制成VCC瓦斯测量仪，日本在铂丝元件上加上涂有催化剂的载体小珠，制成最早的载体催化元件，并利用这种原件制成了北辰型瓦斯指示器。1958年法国Cherchar研究所已研制成功利用AI2O3为载体，钯Pd、钍Th为催化剂的载体催化元件，获得了较好的催化性能。1961年英国矿山安全研究所采用新的工艺，改进了载体催化元件的性能。从此，催化瓦斯传感器进入了其发展过程中的全盛时期。1961年以后，英、美、法、日、德、前苏联等国家又对其进行改进研究，并把它作为瓦斯检测的主要工作方向。我国对于催化型瓦斯传感器的研究工作起步稍晚。催化瓦斯传感器系统由两台DRS—4型计算机控制，共有128个测头。当前国际催化瓦斯传感器的主要是向小型化、高稳定、长寿命方向发展。在这些要求中，努力提高元件的稳定性、延长元件使用寿命是中心课题。由于通过采用筛选催化剂配方和改进工艺的方法来提髙元件稳定性和延长元件使用寿命已经收获不大，所以必须在研究工作中进一步探索元件催化剂及载体的变化规律，找出提高元件的稳定性和延长元件的使用寿命的方法。为此需要深入研究催化剂的价态、颗粒大小、表面状态以及载体的晶型变化的规律，而这种深入的研究采用以前的检验手段已经不行了，必须采用更先进的技术，进入催化剂的微观世界，探索其变化规律。目前与此有关的现代分析技术主要有光电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、电子顺磁共振等。虽然世界各国在此方面的研究都有了些许初步的成果，但是关于催化剂和载体变化规律的研究报告或文章很少见发表。由于传感器是获取信息的工具，是信息技术（包括传感与控制技术、通讯技术和计算机技术）三大支柱之一，位于信息系统的最前端，其特性的好坏、输出信息的可靠性对整个系统质虽至关重要。因此目前世界各国一直把发展智能化传感器作为研究课题，投入大量人力物力进行开发研究。智能传感系统与传统传感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能价格比、多功能化等优点，它代表了传感器的发展方向，是传感器克服自身落后向前发展的必然趋势。国外的监控系统技术水平理论上讲高于国内发展水平，但应用于国内煤矿尚有一定的局限性，如煤矿管理模式生产方式的不同，价格过高不适于国内煤矿现有条件，除在传感器技术方面可供借鉴外，其它仅具一定参考价值。80年代初，世界各产煤国检测装置的缺点是：1）测量范围小;2）易受高浓度瓦斯和硫化物的影响，存在零点漂移和灵敏度漂移问题，存在检测不准确及井下校准困难等弊端。瓦斯报警对现在采矿业的安全起着非常重要的作用。现有的监测设备，都是采用数字显示或灯光显示的方式来提供测试数据的，这在环境狭窄、能见度差的井下工作面很不方便。采用直接的语音播报方式，可以主动向现场人员提供各种信息，遇到危险情况还能作为紧急广播使用。这对于提高安全意识、避免重大伤亡事故具有重要意义。由于我的水平有限，所以本设计仍然选择声光报警方式。本设计能够监控矿井的瓦斯气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。1.3课题主要研究内容与要求这次毕业设计的主要内容与要求是：设计一个煤矿瓦斯监测装置，在气体浓度一定的范围内进行安全检测，并能在矿内瓦斯浓度达到报警上限时进行声光报警，通知矿内工作人员及时撤离减少人员伤亡和财产损失。这个基于单片机的煤矿瓦斯监测系统要实现以下的功能：瓦斯浓度测试，超过设定的门限值后自动声光报警。

2系统总体设计方案随着超大规模数字集成电路、单片机技术的飞速发展，利用单片机及其它外围芯片实现对瓦斯的监测成为一种可能，并且成为一种发展趋势。它具有体积小、操作简单、携带方便、功能较齐全等优点，而且性能价格比也很高，应用前景非常广泛。因此此次设计整体上是基于AT89C51单片机来实现煤矿瓦斯浓度监测报警。在这里我们运用到的气敏传感器是MJC4/3.0L，它是用来检测外部瓦斯的浓度（其检测到的浓度值为模拟量），并将检测到的模拟信号转化为电压信号输出出来。然后再将电压信号输入到ADC0809进行A/D转换变换成数字信号，并在51单片机的控制下将其输入，然后在内部软件编程下进行数值变换处理。在单片机进行完数据处理后就将其结果输出显示，从而显示出瓦斯气体的浓度，其中显示部分本设计采用3位7段数码管显示。用于显示瓦斯浓度值。若实际瓦斯浓度超限则在单片机的控制下进行声光报警。提醒生产人员离开，避免生产事故。2.1系统设计模块如图2-1，系统主要由单片机最小系统，信号采集电路，A/D转换模块，显示模块，声光报警电路五部分组成。其中单片机最小系统是核心部分，负责信号的处理运算，控制显示模块已经声光报警部分。信号采集部分主要采集浓度信号，将浓度信号转换成电压信号，然后由A/D转换模块将模拟量转化为数字量送给单片机，单片机进行分析后控制显示模块进行浓度显示。如果浓度过高，单片机控制报警电路进行声光报警。按键模块 按键模块图2-1系统总体框图2.2系统功能描述便携式电子瓦斯检测仪是一种可随身携带、能连续自动测定（或点测）环境中瓦斯浓度的全电子仪器，具有操作方便、读数直观、工作可靠、体积小、重量轻、维修方便等特点。一个易燃易爆气体监控系统能够及时的发现易燃易爆气体并报警，肯定能提高人民的生活水平和加快我们的现代化建设，有利于安全生产，有利于整个社会稳定，减少不必要的人员跟财产损失。本文研究设计了煤矿瓦斯监测装置，能较为准确科学的检测并显示矿内瓦斯浓度，并且当气体浓度超出某一设定范围后会产生报警，从而达到实时安全监控作用。实现的功能：井下瓦斯浓度正常时显示瓦斯浓度，声光报警器不报警；浓度超标时正常显示瓦斯浓度声光报警器报警提醒作业人员撤离，防止事故发生。

3硬件设计3.1硬件系统设计仪器由瓦斯传感器、A/D转换模块、显示电路、声光报警电路等部分组成。仪器的供电电压为5V，瓦斯传感器由在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）气体敏感材料制成。当传感器所处环境中存在可燃气体时传感器随着气体中可燃气体浓度的增大而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转化为相应的的输出信号。采集到的电压信号经过A/D转换模块转换为数字信号，经过单片机处理后，由显示模块显示可燃气体浓度值。设置两个按键可以手动设定报警值，按钮按下则启动对应浓度报警，默认为1.00%。分别有1.5%和0.75%可供选择。声光报警电路由蜂鸣器、发光二极管构成。当可燃气体浓度超过设定的报警点时，由软件控制报警，提醒工作人员撤离。3.2信号采集电路本设计采用瓦斯传感器将瓦斯浓度信号转换为电压信号，信号采集电路主要是传感器的运用。3.2.1瓦斯传感器的种类瓦斯烟雾可燃气体传感器的使用可分为瓦斯泄漏的检出及浓度的测定，瓦斯取样分析。一般瓦斯传感器可分为接触燃烧式、半导体式、热阻体式三种传感器。其特性如下：1）接触燃烧式可燃气体(H2、CO、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。2）半导体式半导体式气体传感器是根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理）等。可以检测百分比浓度的可燃气体，也可检测ppm级有毒有害气体。具有结构简单、检测灵敏度高、反应速度快等诸多实用性优点，但其主要不足是测量线性范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。3）热阻体式利用热阻体组件的热传导式瓦斯检知方式为日本通产省工业技术院资源技术试验所。由传感器厂商、机器厂商共同开发，先当做坑内携带用沼气检知警报器，后来又用于都市管路瓦斯，液化天然瓦斯等检出，是可靠度极高的瓦斯传感器。热阻体瓦斯察觉器当检知部使用而实用化时有下列困难。eq\o\ac(○,1)必须将热阻体组件的长期变化降到可忽视的程度。eq\o\ac(○,2)为克服上述的缺点，瓦斯检知用组件和补偿用组件的热损失必须不影响其实用性。eq\o\ac(○,3)热阻体式瓦斯检知装置在常温常压时，因水蒸气的热传导率为沼气的77%，所以易受湿度的影响，不可不重视。3.2.2催化燃烧法催化燃烧式传感器是在铂金加热丝的周围环绕一圈涂镀着催化剂的载体，当传感器置于待测可燃气体中，加热丝通以一定的电流时，载体被加热，瓦斯与氧气在催化剂的作用下，于较低温度(300-500摄氏度)处发生无焰燃烧。释放出的热量使铂金丝的温度上升，从而引起铂金丝的电阻值发生变化，并以此来反映空气中的瓦斯浓度大小。催化燃烧式传感元件，属气敏热效应型传感器，它具有体积小(典型值为长3mm,直径1.2mm的小圆柱体)，结构简单，使用方便等特点，是目前国内外检测瓦斯的主要传感器。载体催化燃烧式传感器，被制成一个便于测量的探头。探头可以单独设置，也可以作为一个独立单元装配在一起内使用。国内的便携式瓦斯探测仪，主要是以催燃烧法原理制成的[6]。本文研究的便携式瓦斯检测仪即采用的催化燃烧法，采用的是催化热效应型气敏传感器，其将在下面进行介绍。3.2.3载体催化燃烧式传感元件结构载体催化燃烧式传感元件，属气敏热效应传感器。其特点是体积小（典型尺寸：长3㎜，直径1.2㎜，重7mg的小圆柱体），结构简单，功耗低、性能较稳定及使用寿命长。目前以成为国内外检测瓦斯的主要传感元件，特别是我国和英、日、美诸国应用尤为广泛[8]。载体热催化元件的结构如图2-2所示：图2-2载体热催化元件结构图（1）催化剂。载体表面涂渡一层黑色铂族金属元素（如：铂、钯、铑等）。沼气与氧气在催化剂的作用下，产生强烈的氧化还原反应，俗称无焰燃烧。（2）载体。铂丝线圈被α型氧化铝（α型氧化铝的熔点(2288K)和硬度(8.8)都很高）包围，这个氧化物体称载体。载体浇注成均匀的多孔体，它不仅牢固的固定铂丝线圈，多孔表面还可以提高催化剂反应效果，提高催化剂的活性和提高抗毒性能。（3）铂丝线圈。铂丝线圈是元件的骨架，是一只用铂丝绕制的小螺旋线圈，正常工作时通过一个100～200mA左右的电流，加热催化剂，使催化剂达到起燃温度，同时，又可利用铂丝电阻值催化剂温度而改变的性质，测出铂丝电阻增量。3.2.4什么是黑白元件载体催化燃烧式传感器，被制成一个便于测量的探头。探头可以单独设置，也可以作为一个独立单元装配在仪器内使用。探头内部的主要元件是黑元件（催化元件）和白元件[7]（补偿元件）。①黑元件。黑元件是载体催化燃烧式元件，当甲烷气体在元件表面与氧气产生无焰燃烧时，电桥失去平衡，输出一个电压信号送入主线路板放大，放大了的电压信号送到A/D转换模块，实现对瓦斯浓度的检测[7]。②白元件。白元件是补偿元件，基本结构和技术参数与黑元件相同，但表面不涂镀催化剂，所以，它不掺入低温燃烧。但由于它处在与黑元件相同的工作环境中，所以，对非甲烷浓度变化引起的催化元件阻值变化（环境温度变化、湿度变化、风速变化、电源电流变化等）起补偿作用，从而提高仪器零点稳定性和抗干扰能力[7]。黑白元件出厂时，经过检测仪严格检测匹配，不能任意拆套.使用[7]。3.2.5载体催化元件工作检测电路载体催化元件一般由一个带催化剂的敏感元件（俗称黑元件）和一个不带催化剂的补偿元件（俗称白元件）构成。其检测电路如图2-3所示。黑元件是载体催化燃烧式元件，当甲烷气体在元件表面与氧气产生无焰燃烧时，电桥失去平衡，输出一个电压信号，白元件是补偿元件，基本结构和技术参数与黑元件相同，但表面不涂镀催化剂，所以它不掺入低温燃烧。但它处在与黑元件相同的工作环境中，所以对非甲烷浓度变化引起的催化元件阻值变化起补偿作用，从而提高仪器零点稳定性和抗干扰能力。图2-3检测电桥电路载体催化元件使用Pt铂、Pd钯等金属催化剂，其作用原理尚无统一完整的理论[8]。催化剂的催化活性与其电子结构及吸附能力有关[7]。采用载体元件检测瓦斯时，只要维持甲烷-空气混合气体中有足够量的氧，并维持一定的高温条件，就会在元件表面产生无焰燃烧。催化反应过程中无焰燃烧放出热量，增加了敏感元件铂丝的电阻值然后通过惠斯顿电桥测量电路，可以测量其载体催化元件电阻变化量。图2-3中，r2为敏感元件,r1为补偿元件。将r1,r2置于同一测量气室中，测量电桥由稳压电源或恒流源供电。在无瓦斯的新鲜空气中，r1≈r2，调整电桥使之平衡，信号输出端电压Uab=0。当瓦斯进入气室时，在敏感元件r2表面上催化燃烧，r2阻值随温度上升而增加为r2+△r2，而补偿元件r1阻值不变，从而电桥失去平衡。当采用恒压源E供电时，输出的不平衡电压为：Uab=(r2+△r2)*E/(r1+r2+△r2)–E/2（2.1）设r2=r1=r》△r2，此时：Uab≈△r2*E/4r≈k1*△r2（2.2）k1=E/4r显然，电桥输出电压取决于敏感元件阻值变化量△r2。对于铂丝元件，其电阻变化量可以用下式表示：△r2=α（△H/h）r0=α(D*C*Q/h)r0（2.3）式中α——铂丝电阻温度系数，α=0.0039485/℃；△H——瓦斯燃烧热量；h——敏感元件热容量；D——瓦斯扩散系数；C——被测环境中的瓦斯浓度；Q——瓦斯分子燃烧热；r0——铂丝0℃阻值。其中，α、h、r0与敏感元件材料、性质、结构尺寸有关；扩散系数D是一个常数。因此，用一个常数k2代表这些因素，则上式可写为：△r2=k2·CUab=k1·k2·C（2.4）上式表明，电桥输出电压与瓦斯浓度成正比。甲烷传感器的检测黑元件与补偿白元件分别作为检测电桥两臂，两者有相同的电参数，在传感器内的几何位置对称[10]。由于环境温度变化，使两个元件产生相同的阻值增量。这样，桥路输出不变，从而消除了环境温度的干扰。3.3本章小结本章主要阐述了矿井瓦斯检测方法的发展，又介绍了载体催化燃烧式传感元件的结构组成和其工作原理，及其基本的检测电桥电路的工作原理。3.4传感器的选择在第二章节中我们已经对催化燃烧式瓦斯传感器的特性及工作原理进行了详细的介绍，本节要根据设计的要求选择一种合适的传感器作为瓦斯检测仪的传感检测部分。传感器原理如图3-1所示图3-1传感器电路图考虑到检测系统的性价比和便携性本设计采用型号为：MJC4/3.0L瓦斯检测传感器。如图3-2所示：图3-2MJC4/3.0L外观图其结构如图3-3所示：图3-3MJC4/3.0L型传感器结构3.4.1MJC4/3.0L型传感器技术指标工作电压(V)3.0±0.1工作电流(mA)110±10灵敏度(mV)>201%甲烷线形度（%）0~5测量范围0~100%LEL0~4%瓦斯输出电压（mv）≈0~90响应时间(90%)小于10秒恢复时间(90%)小于30秒使用环境-40－+70℃低于95%RH储存环境-20—+70℃低于95%RH外形尺寸（mm）9.5×14×19表3-1MJC4/3.0L技术指标MJC4/3.0L型传感器的灵敏度特性如图3-4所示：图3-4MJC4/3.0L的灵敏度特性3.4.2MJC4/3.0L的基本测试电路MJC4/3.0L的基本测试电路如图3-5所示：图3-5MJC4/3.0基本测试电路3.4.3MJC4/3.0L型传感器的特点（1）桥路输出电压呈线性，响应速度快。（2）具有良好的重复性、选择性。（3）元件工作稳定、可靠，抗H2S中毒。在灵敏度调整过程中，由于MJC4/3.0元件对于不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在使用此类气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的，建议用1.00%的异丁烷或氢气校正传感器。鉴于传感器最大输出单位级别采用如图3-6模拟图3-6仿真时模拟的信号采集而仿真时的放大电路如图3-7所示图3-7放大电路仿真图3.5A/D转换电路3.5.1A/D转换器的种类A/D转换器的类型很多，根据转换方法的不同，最常用的A/D转换器有如下几种类型。（1）并行比较型A/D转换器（2）双积分型A/D转换器（3）逐次比较型A/D转换器工作原理1）并行比较型A/D转换器

并行比较型A/D转换器中的8个电阻将参考电压VREF分成8个等级，其中7个等级的电压分别作为7个比较器C1-C7的参考电压，其数值分别为VREF/15、3VREF/15…、13VREF/15。输入电压为V1，它的大小决定各比较器的输出状态，如当0≤v1<VREF/15时，C1-C7的输出状态都为0；当3VREF/15≤v1<5VREF/15时，比较器C6=C7=1，其余各比较器的状态都为0.根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器输出状态的关系。比较器的输出状态由D触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输出。优先编码器优先级别最高是I7，最低的是I1。设V1变化范围是0-VREF，输出3位数字量为D2D1D0，3位并行比较型A/D转换器的输入、输出关系如表3-5所示。表3-53位并行比较型A/D转换器的输入、输出关系模拟输入量比较器输出状态数字输出Co1Co2Co3Co4Co5Co6Co7D2D1D00≤v1<VREF/150000000000VREF/15≤v1<3VREF/1500000010013VREF≤v1<5VREF/1500000110105VREF≤V1<7VREF00001110117VREF/15≤V1<9VREF/1500011111009VREF/15≤V1<11VREF/150011111101续表3-511VREF/15≤V1<13VREF/15011111111013VREF≤V1<VREF11111111112）双积分型A/D转换器工作原理双积分式A/D转换器是一种间接A/D转换器。它的基本原理是，对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。由于该转换电路是对输入电压的平均值进行交换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应用。

图3-9是双积分式A/D转换器的原理电路，它由积分器（由集成运放A组成），过零比较器（C）、时钟脉冲控制门（G）和定时/计数器（

FF0-FFn

）等几部分组成。图3-8双积分式A/D转换器的原理电路3）逐次比较型A/D转换器

工作原理逐次比较型A/D转换器是目前采用最多的一种直接A/D转换器。逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似，只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产生。SAR使用“对分搜索法”产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量Vi的大小，若V0>Vi，清除最高位，若Vo<Vi,保留最高位。在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位)试探模拟量Vi的大小。在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位)试探模拟量的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定，转换结束。n位逐次比较型A/D转换器框图如图3-10所示。它由控制逻辑电路、数据寄存器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。图3-9n位逐次比较型A/D转换器转换过程：(1)首先发出“启动信号”信号S。当S由高变低时，“逐次逼近寄存器SAR”清0，DAC输出Vo=0，“比较器”输出1。当S变为高电平时，“控制电路”使SAR开始工作。(２)SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量的Vi大小，若Vo>Vi，“控制电路”清除最高位，若Vo<Vi,保留最高位。(３)在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位)试探模拟量Vi的大小。在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位)试探模拟量Vi的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定。(4)在最低位bit0确定后，转换结束，“控制电路”发出“转换结束”信号EOC。该信号的下降沿把SAR的输出锁存在“缓冲寄存器”里，从而得到数字量输出。从转换过程可以看出：启动信号为负脉冲有效。转换结束信号为低电平。这有点像数学中的二分法，如给一个数a，先用8'b1000000（设为b）与a相比较，如果a大于b，则保留最高位1，即原来的范围变成了0-7'b1111111（第8位已确认）。之后的过程都是这样，重复执行就可以了。根据以上理论，举个例子，例如满量程应该是5V，所以，第一次DA输出2.5V，输入电压与2.5V比较，输入电压大，故而取2.5V-5V之间，即最高位保留1。然后在新的范围内取中间电压，即3.75V，依此类推。3.5.2A/D转换器的主要技术参数1)分辨率分辨率是指输出数字量变化一个最小单位(最低位的变化)，对应输入模拟量需要变化的量。输出位数越多，分辨率越高。通常以输出二进制码的位数表示分辨率。2)相对精度相对精度是指实际转换值偏离理想特性的误差。通常以数字量最低位所代表模拟输入值来衡量，如相对精度不超过±1/2LSB3)转换时间转换时间是指A/D转换器从接到转换命令起到输出稳定的数字量为止所需要的时间。它反映A/D转换器的转换速度。此外，还有输入电压范围、功率损耗等。本设计所用的A/D转换模块是ADC0809，它是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。3.5.3ADC0809的内部逻辑结构该芯片内部由8位模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、电阻网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器、控制与时序电路、三态输出锁存器等组成如图3-11。图3-9ADC0809内部逻辑结构虚线框中为芯片核心部分。各部分功能大致如下。地址锁存与译码器控制8位模拟开关，实现对8路模拟信号的选择。8个模拟输入端能接收8路模拟信号，但相对某一时刻只能选择其中的一路进行转换。树状开关与256R电阻网络一起构成D/A转换电路，产生与逐次逼近寄存器中二进制数字量对应的反馈模拟电压，送至比较器，与输入模拟电压进行比较。比较器的输出结果和控制与时序电路的输出一起控制逐次逼近寄存器中的数据从高位至低位变化，依次确定各位的值，直至最低位被确定为止。在转换完成后，转换结果送到三态输出缓冲器。当输出允许信号OE有效时，选通输出缓冲器，输出转换结果。3.5.4ADC0809引脚结构如图3-12ADC0809引脚图D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。图3-10ADC0809引脚图ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择如表3-6所示。表3-6ADC0809通道选择CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。在教材中ADC0809的时钟信号是有ALE提供，但是ALE输出的是1MHz的时钟信号，所以要加一个分频器，进行2分频。这样做固然可以提供时钟信号，但是要多加一个元件，并且完全可以使用单片机控制产生时钟信号供给ADC0809使用，这只需在软件中体现就可以了。具体做法是使用T0定时器产生一个1