畢業(yè)論文電話(huà)自動(dòng)監(jiān)控瓦斯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄緒論……………...1系統(tǒng)組成………..4電路原理分析………………….………………..6（一）直流穩(wěn)壓電源電路………….6（二）電路工作原理……………...7（三）氣體檢測(cè)報(bào)警過(guò)程………….12（四）信號(hào)顯示…………………….15（五）電話(huà)監(jiān)控原理……………….16整機(jī)工作過(guò)程…………………..17總結(jié)……………..18參考文獻(xiàn)……………….19謝辭………………….....20

一、緒論隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，井下作業(yè)的安全越來(lái)越有保障，但是仍然有許多采礦企業(yè)的機(jī)械化程度低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采礦的工作人員的生命安全造成潛在的威脅，特別是針對(duì)瓦斯氣體的檢測(cè)和報(bào)警仍舊存在隱患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。為避免人為因素造成爆炸事故的發(fā)生，開(kāi)發(fā)研制出電話(huà)自動(dòng)監(jiān)控瓦斯和氧氣報(bào)警器。它能在瓦斯超限時(shí)或在礦井中缺少氧氣并低于報(bào)警限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并且自動(dòng)撥通煤礦安全局主要負(fù)責(zé)人電話(huà)，告知井下瓦斯和氧氣超限的實(shí)際情況，使安全局主要負(fù)責(zé)人對(duì)礦主、安檢員、某些礦的負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)管，督促他們認(rèn)真貫徹煤礦安全規(guī)程，實(shí)現(xiàn)電話(huà)自動(dòng)監(jiān)管功能。該設(shè)備還具有強(qiáng)迫顯示報(bào)警參數(shù)和動(dòng)態(tài)顯示節(jié)能功能，并能方便地觀(guān)測(cè)瓦斯和氧氣的含量。它是一種新型的煤礦安全監(jiān)控設(shè)備。煤炭工業(yè)是世界經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè).其生產(chǎn)安全一直受到各國(guó)政府和社會(huì)各階層的關(guān)注。從第一次瓦斯爆炸事故起，大型的事故又在1825年的英國(guó)奈爾多煤礦，1906年的法國(guó)傅里葉煤礦等地相繼發(fā)生，而當(dāng)前,中國(guó)煤礦安全生產(chǎn)面臨的形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，年年都會(huì)在全國(guó)范圍內(nèi)連接發(fā)生幾次煤礦生產(chǎn)特大事故-瓦斯爆炸等，煤炭發(fā)展問(wèn)題的關(guān)鍵就變成了煤礦安全問(wèn)題。當(dāng)前，隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，井下作業(yè)的安全越來(lái)越有保障，但是仍然有許多采礦企業(yè)的機(jī)械化程度低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采礦的工作人員的生命安全造成潛在的威脅，特別是針對(duì)瓦斯氣體的檢測(cè)和報(bào)警仍舊存在隱患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。瓦斯是在成煤過(guò)程中形成并大量?jī)?chǔ)存于煤層之中的氣體，是煤礦井下危害最大的氣體。瓦斯是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，主要成份是甲烷(CH4)，密度為/m3，對(duì)人體的危害是超時(shí)限能引起人窒息死亡。井下作業(yè)環(huán)境中氧氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫及甲烷濃度的高低，直接影響到煤礦的安全生產(chǎn)和礦工的生命安全。同時(shí)，隨著各種天然氣、煤制氣、液化氣的開(kāi)發(fā)和使用,各種可燃性氣體散發(fā)在工作場(chǎng)所和人們生活中，因此連續(xù)、直接檢測(cè)工作環(huán)境和生活環(huán)境中有毒氣體、可燃性氣體有著極其重要的意義。目前，氣體檢測(cè)大多采用單氣體檢測(cè)方式，即每測(cè)量一種氣體需要攜帶一種測(cè)量?jī)x表。研制能用一種儀器同時(shí)檢測(cè)多種不同氣體是氣體檢測(cè)儀的發(fā)展趨勢(shì),即進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量,多種氣體檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)多種氣體種類(lèi)的識(shí)別和濃度的判斷,從而更全面地反映被測(cè)氣體在特定環(huán)境中所顯示的特性。在地下采礦時(shí)候，井內(nèi)常常會(huì)泄露一定量的CH4、CO和SO2等氣體，后一種含量少，切易溶于水。經(jīng)煤礦開(kāi)采時(shí)的噴水處理后變成酸。但前兩種氣體含量多，且?guī)缀醪蝗萦谒瑢儆谝兹家妆瑲怏w。由于瓦斯氣體本身的危險(xiǎn)性和對(duì)人民生產(chǎn)生活造成的巨大危害，因此對(duì)瓦斯氣體的檢測(cè)和報(bào)警是一項(xiàng)必要的工作。瓦斯報(bào)警是指利用氣體傳感器技術(shù)，將檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)高過(guò)一定濃度值時(shí)候進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警，提醒正在作業(yè)的人員進(jìn)行相應(yīng)的處理，組織人員撤離或?qū)ΦV井通風(fēng)排氣，避免不安全事故的發(fā)生，對(duì)現(xiàn)在采礦業(yè)的安全起著非常重要的作用。目前，在利益的驅(qū)使下，某些礦主或是領(lǐng)導(dǎo)利欲熏心，不顧礦工生命安全，在瓦斯嚴(yán)重超限和氧氣缺乏時(shí)仍讓職工生產(chǎn)；還有某些安檢員責(zé)任心不強(qiáng)，擅自脫離崗位，瓦斯超限和氧氣缺乏時(shí)不報(bào)告，這些都成為當(dāng)前瓦斯發(fā)生爆炸和影響礦工安全的最主要的人為因素。瓦斯檢測(cè)儀器是隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而發(fā)展的，由于采礦工業(yè)一開(kāi)始就伴隨著與瓦斯事故的斗爭(zhēng)，因此很早就出現(xiàn)了瓦斯?jié)舛鹊膬x器[1]。1815年，當(dāng)時(shí)工業(yè)最發(fā)達(dá)的英國(guó)發(fā)明了第一項(xiàng)安全儀器——安全燈。它是利用火焰的高度測(cè)量瓦斯的濃度。由于安全燈的構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，一百多年來(lái)一直被沿用下來(lái)，至今仍在許多國(guó)家使用。從1675年英國(guó)北威爾士欣煤礦發(fā)生的第一次瓦斯爆炸礦難起，世界各國(guó)開(kāi)始更進(jìn)一步關(guān)注對(duì)瓦斯檢測(cè)報(bào)警的相關(guān)安全研究，一直以來(lái)，光干涉瓦斯檢定器在我國(guó)和日本使用比較廣泛，自20世紀(jì)30年代以來(lái)，已經(jīng)連續(xù)使用了數(shù)十年，至今仍在某些礦井的瓦斯檢測(cè)中使用。目前，在瓦斯檢測(cè)儀總占主導(dǎo)地位的是催化瓦斯檢測(cè)儀，據(jù)最早文獻(xiàn)記載，1943年以前美國(guó)已制成VCC瓦斯測(cè)量?jī)x，后日本在鉑絲元件上加上涂有催化劑的載體小珠，制成最早的載體催化元件并利用這種原件制成了北辰型瓦斯指示器。1958年法國(guó)Cherchar研究所已研制成功利用AI2O3為載體，鈀Pd、釷Th為催化劑的載體催化元件，獲得了較好的催化性能。1961年英國(guó)礦山安全研究所采用新的工藝，改進(jìn)了載體催化元件的性能。從此，催化瓦斯傳感器進(jìn)入了其發(fā)展過(guò)程中的全盛時(shí)期。1961年以后，英、美、法、日、德、前蘇聯(lián)等國(guó)家又對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)研究，并從此作為瓦斯檢測(cè)的主要工作方向。我國(guó)催化型瓦斯傳感器的研究工作起步稍晚，大至可以分為三個(gè)階段。第一階段工作，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)催化原理的瓦斯報(bào)警器是1958年出現(xiàn)，采用鉑絲元件位傳感器，。1961年由北京勞動(dòng)保護(hù)研究所和撫順煤礦安全儀器廠(chǎng)協(xié)作開(kāi)展了研究工作。1964年研制出我國(guó)第一個(gè)達(dá)到實(shí)用水平的載體催化元件，接著制成了以這種原件喂傳感器的AQR-1型瓦斯測(cè)量?jī)x。在此以后，湖南、四川、上海、西安等地也相繼開(kāi)展了這類(lèi)傳感器的研究工作；第二階段工作以1973年重慶煤礦安全儀器廠(chǎng)等五個(gè)單位協(xié)作研究為代表，在前段工作的基礎(chǔ)上改進(jìn)配方和工藝，提高原件的穩(wěn)定性，與1975年研制成長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)瓦斯的AYJ-1型瓦斯遙測(cè)報(bào)警儀，隨后國(guó)內(nèi)各個(gè)礦業(yè)研究所相繼研制出ABD-1型瓦斯斷電報(bào)警儀，AQD-1型采煤瓦斯斷電控制儀等。1974年3月到1975年1月，煤炭部曾組織載體催化元件的技術(shù)攻關(guān)，大大推動(dòng)了元件的研究與發(fā)展；第三階段工作，最近幾年在大力推進(jìn)元件生產(chǎn)機(jī)械化工藝的同時(shí)，開(kāi)展了提高載體催化元件性能的研究工作。通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)，進(jìn)一步研究元件的工作特性、元件催化劑和載體在工作過(guò)程中的變化規(guī)律等問(wèn)題，努力提高載體催化元件的穩(wěn)定性，力圖為載體催化元件的經(jīng)一步發(fā)展開(kāi)辟道路。在瓦斯檢測(cè)報(bào)警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，傳感器為一項(xiàng)主要的部件。由于傳感器是獲取信息的工具，是信息技術(shù)（包括傳感與控制技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)）的三大支柱之一，位于信息系統(tǒng)的最前端，其特性的好壞、輸出信息的可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)雖至關(guān)重要，因此目前，世界各國(guó)一直把發(fā)展智能化傳感器作為研究課題，投入大量人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。智能傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能價(jià)格比、多功能化等優(yōu)點(diǎn)，它代表了傳感器的發(fā)展方向，是傳感器克服自身落后向前發(fā)展的必然趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)幾十年不斷的研究，載體催化元件逐步成熟并占據(jù)礦井瓦斯和多種可燃可爆氣體檢測(cè)領(lǐng)域的首位。當(dāng)前國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)的瓦斯測(cè)量?jī)x、報(bào)警儀、斷電儀和遙測(cè)儀有近20種，還有混合可燃?xì)怏w淵量?jī)x、高能燃枓報(bào)5器和家庭煤氣報(bào)5器等。然而現(xiàn)場(chǎng)并不滿(mǎn)足目前元件已達(dá)到的性能指標(biāo)，迫切需要提供更好的元件，其中特別要求進(jìn)一步提離元件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命[2]。據(jù)文獻(xiàn)介紹，美國(guó)安全儀器主要制造廠(chǎng)MSA公司研制了多參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)并取得了成果，該系統(tǒng)可以檢測(cè)礦井甲烷、風(fēng)速、壓差、一氧化碳和溫度。其中甲烷傳感器采用載體催化元件。整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，可監(jiān)測(cè)數(shù)百到數(shù)千個(gè)工作點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)，井下井上有數(shù)字顯示和報(bào)警裝置，地面調(diào)度室有屏幕顯示和記錄。英國(guó)Sieger公司研制的袖珍式個(gè)人攜帶瓦斯警報(bào)器已經(jīng)完成了樣機(jī)試制。英國(guó)礦山安全研究所提出，研制防毒性能良好的載體催化元件是該所今后的發(fā)展重點(diǎn)。波蘭瓦斯監(jiān)控中心推出的CMC一1型瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)采用井上直接供電系統(tǒng)，保證切斷井下電源后儀器仍能照常工作。據(jù)介紹，波蘭1988年以前主要發(fā)展CMC—1型系統(tǒng)，1988年以后主要發(fā)展DRS—4型系統(tǒng)。它是一種新型的煤礦安全監(jiān)控設(shè)備。以下對(duì)它的組成結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行介紹、并對(duì)其電路進(jìn)行分析?？梢允箞?bào)警更準(zhǔn)確，更及時(shí)，繼而促使煤炭企業(yè)加大安全投入，有效遏止事故發(fā)生，有效地保護(hù)煤炭資源，又降低了整個(gè)行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)程度，加大了煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)的壓力，也可以保證良好的經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)了從業(yè)人員的安全與利益，也大大減輕了以往煤礦事故發(fā)生后各級(jí)政府進(jìn)行的大量事后工作，使政府從煩亂的事故處理中解脫出來(lái)，提高工作效率。從更大的方面說(shuō)，可以在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高安全投入水平的同時(shí)，使安全投入所帶來(lái)的效益超過(guò)安全投入所發(fā)生的成本，樹(shù)立一種科學(xué)的安全發(fā)展觀(guān)。二、系統(tǒng)組成

圖2-1為該報(bào)警儀的組成框圖：它由直流穩(wěn)壓電源、瓦斯傳感器、氧氣傳感器、信號(hào)放大器、電壓比較器、控制門(mén)電路、聲光報(bào)警電路、顯示選擇電路、數(shù)字顯示系統(tǒng)、電話(huà)自動(dòng)監(jiān)控電路組成。

圖2-1電話(huà)自動(dòng)監(jiān)控瓦斯氧氣報(bào)警器組成框圖該系統(tǒng)由兩臺(tái)DRS—4型計(jì)算機(jī)控制，共有128個(gè)測(cè)頭。由此可以看出，當(dāng)前國(guó)際催化型傳感器的主要發(fā)展方向，首先是在運(yùn)用中分別向適應(yīng)小型化個(gè)人攜帶儀器和大型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的方向發(fā)展。這就是說(shuō)，要研制低功耗、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命、連續(xù)使用的元件。在這些要求中，努力提高元件的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命是中心課題。另一個(gè)發(fā)展方向是研究抗毒能力強(qiáng)的元件。由于采用篩選催化劑配方和改進(jìn)工藝的方法提髙穩(wěn)定性已經(jīng)收獲不大了。必須進(jìn)一步在研究工作中探索元件催化劑及載體的變化規(guī)律，找出引起活性下降的根本原因，為此需要深入研究催化劑價(jià)態(tài)、顆粒大小、表面狀態(tài)及載體的晶型變化和顆粒大小變化，而這種深入的研究采用以前的檢驗(yàn)手段已經(jīng)不行了，必須采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)入催化劑的微觀(guān)世界，探索其變化規(guī)律，目前與此有關(guān)的現(xiàn)代分析技術(shù)主要有光電子能譜、掃描電子顯微鏡、X射線(xiàn)衍射、電子順磁共振等技術(shù)，雖然世界各國(guó)在此方面的研究不同程度的都有了些許初步的成果，但是其研究工作具有一定的探索性，關(guān)于深入研究元件工作過(guò)程中催化劑和載體變化規(guī)律的研究報(bào)告或文章，卻少見(jiàn)發(fā)表。我國(guó)在1996年時(shí)，煤炭部組織進(jìn)行了全國(guó)元件主要生產(chǎn)廠(chǎng)的元件性能檢測(cè)，各單位送檢的元件都是本單位測(cè)試合格的元件，但是由煤炭部規(guī)定的元件零點(diǎn)變化和靈敏度變化量的技術(shù)規(guī)范指標(biāo)與英國(guó)Sieger公司SG11的元件進(jìn)行比較后，反映出我國(guó)目前元件生產(chǎn)的一般水平。此后國(guó)內(nèi)一直在提高元件穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高元件壽命方面深入研究。而近年，我國(guó)科研工作人員一直針對(duì)催化元件傳感器元件長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)存在零點(diǎn)漂移和靈敏度變化，影響檢測(cè)系統(tǒng)可靠性的現(xiàn)象，致力于改進(jìn)和提高催化傳感器的穩(wěn)定性，目前研究出三項(xiàng)新技術(shù)：催化傳感元件動(dòng)態(tài)配對(duì)工藝、新型檢測(cè)方法和傳感器靈敏度自動(dòng)調(diào)校方法。采用以上三種新技術(shù)研制的瓦斯傳感器與采用常規(guī)技術(shù)的瓦斯傳感器的實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明，零點(diǎn)漂移得到較大抑制，并且對(duì)催化傳感器靈敏度實(shí)行自動(dòng)調(diào)校的處理后，傳感器在間斷通氣的使用壽命下，基本上可以不需要人工對(duì)靈敏度進(jìn)行調(diào)整。為此，我國(guó)的熱催化瓦斯元件傳感器的性能提高了很大一步，有著跨越式發(fā)展[3]?？傮w上看，國(guó)內(nèi)外的瓦斯智能報(bào)警系統(tǒng)都在不斷進(jìn)行著跟新。而由于瓦斯?jié)舛冗^(guò)高引起爆炸的事故一直居高不下，以至于煤礦對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的需求也越來(lái)越大，據(jù)《中國(guó)煤炭報(bào)》統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有大小煤礦60000多個(gè)，從業(yè)礦工800多萬(wàn)。根據(jù)煤礦三班作業(yè)的實(shí)際情況，目前至少需要300萬(wàn)個(gè)瓦斯報(bào)警器，可見(jiàn)其市場(chǎng)之廣闊。但由于某些技術(shù)上的不足，導(dǎo)致一些關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有能夠解決。由于瓦斯氣體本身的危險(xiǎn)性和對(duì)人民生產(chǎn)生活造成的巨大危害，因此對(duì)瓦斯氣體的檢測(cè)和報(bào)警是一項(xiàng)必要的工作。瓦斯報(bào)警是指利用氣體傳感器技術(shù)，將檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)高過(guò)一定濃度值時(shí)候進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警，提醒正在作業(yè)的人員進(jìn)行相應(yīng)的處理，組織人員撤離或?qū)ΦV井通風(fēng)排氣，避免不安全事故的發(fā)生，對(duì)現(xiàn)在采礦業(yè)的安全起著非常重要的作用。本文所設(shè)計(jì)一種低成本的可燃性氣體報(bào)警器設(shè)計(jì)，能夠監(jiān)控礦井的瓦斯氣體的濃度，顯示測(cè)量結(jié)果，并對(duì)當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，發(fā)出報(bào)警信息。因此結(jié)合微處理技術(shù)研制新型的智能瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)將是現(xiàn)在乃至今后的世界面臨的重要問(wèn)題在煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境中，需要對(duì)瓦斯、一氧化碳等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)設(shè)備，都是采用數(shù)字顯示或燈光顯示的方式來(lái)提供測(cè)試數(shù)據(jù)的，這在環(huán)境狹窄、能見(jiàn)度差的井下工作面很不方便。采用直接的語(yǔ)音播報(bào)方式，可以主動(dòng)向現(xiàn)場(chǎng)人員提供各種信息，遇到危險(xiǎn)情況還能作為緊急廣播使用。這對(duì)于提高安全意識(shí)、避免重大傷亡事故具有重要意義。。為避免人為因素造成爆炸事故的發(fā)生，開(kāi)發(fā)研制出電話(huà)自動(dòng)監(jiān)控瓦斯和氧氣報(bào)警器。它能在瓦斯超限時(shí)或在礦井中缺少氧氣并低于報(bào)警限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并且自動(dòng)撥通煤礦安全局主要負(fù)責(zé)人電話(huà)，告知井下瓦斯和氧氣超限的實(shí)際情況，使安全局主要負(fù)責(zé)人對(duì)礦主、安檢員、某些礦的負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)管，督促他們認(rèn)真貫徹煤礦安全規(guī)程，實(shí)現(xiàn)電話(huà)自動(dòng)監(jiān)管功能。在瓦斯檢測(cè)報(bào)警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，傳感器為一項(xiàng)主要的部件。由于傳感器是獲取信息的工具，是信息技術(shù)（包括傳感與控制技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)）的三大支柱之一，位于信息系統(tǒng)的最前端，其特性的好壞、輸出信息的可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)雖至關(guān)重要，因此目前，世界各國(guó)一直把發(fā)展智能化傳感器作為研究課題，投入大量人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。智能傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能價(jià)格比、多功能化等優(yōu)點(diǎn)，它代表了傳感器的發(fā)展方向，是傳感器克服自身落后向前發(fā)展的必然趨勢(shì)。該設(shè)備還具有強(qiáng)迫顯示報(bào)警參數(shù)和動(dòng)態(tài)顯示節(jié)能功能，并能方便地觀(guān)測(cè)瓦斯和氧氣的含量。三、電路原理分析（一）直流穩(wěn)壓電源電路圖3-1為直流穩(wěn)壓電源電路。直流電源由變壓器、整流濾渡、穩(wěn)壓電路和負(fù)電源變換電路組成。其工作原理是：變壓器把220V的交流電壓變?yōu)?V的交流電壓，經(jīng)橋式整流、電容濾波、L7805集成穩(wěn)壓器輸出5V的直流電壓。為其它各部分電路提供＋5V直流電源。另經(jīng)穩(wěn)壓管DW2穩(wěn)壓電路輸出2.8V電壓為傳感器提供電源，還有一路穩(wěn)壓DW1管輸出2.5V電壓為電壓比較器提供參考電壓。＋5V直流電源經(jīng)負(fù)電源變換電路7660直接輸出-5V電壓，為數(shù)字顯示系統(tǒng)提供-5V電源控制電路的核心元件采用了AT89LV51低電壓?jiǎn)纹瑱C(jī)，傳感器采用MQ5氣體傳感器，為減少單片機(jī)端口的占用和進(jìn)一步擴(kuò)展其它功能A/D轉(zhuǎn)換部分采用TI公司的TLC1543，LCD顯示采用的是dm12232f，A/D轉(zhuǎn)換和LCD都是通過(guò)串行方式與單片機(jī)相連接，聲光報(bào)警器電路使用的是蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行報(bào)警，這種設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠，10位TLC1543的A/D轉(zhuǎn)換芯片能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)測(cè)量的精度要求。

圖3-1直流穩(wěn)壓電源電路原理圖(二)電路工作原理如圖3-2所示。傳感器、信號(hào)放大器、電壓比較器、聲光報(bào)警電路工作原理：瓦斯傳感器的作用是把瓦斯?jié)舛鹊淖兓優(yōu)殡娦盘?hào)的變化。該瓦斯傳感器具有很高的靈敏度和測(cè)量范圍，測(cè)量誤差小。紅外氣體傳感器和電化學(xué)傳感器分別對(duì)氧氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫和甲烷五種氣體進(jìn)行檢測(cè)。其中，二氧化碳和甲烷采用紅外傳感器檢測(cè)，氧氣、一氧化碳、硫化氫由電化學(xué)傳感器檢測(cè)。被測(cè)氣體通過(guò)兩類(lèi)傳感器時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后，由微處理器進(jìn)行采集、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行超限比較，當(dāng)被測(cè)氣體的濃度超過(guò)儀器設(shè)定的報(bào)警限時(shí)，儀器產(chǎn)生聲光報(bào)警，并在顯示屏上顯示報(bào)警狀態(tài)、故障狀態(tài)、時(shí)間參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，同時(shí)保存數(shù)據(jù)結(jié)果[4]。在進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)中，至少需要1個(gè)I/O端口來(lái)控制采樣泵的工作;在傳感器及信號(hào)處理單元，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路把傳感器產(chǎn)生的關(guān)于氣體濃度的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，選擇8路輸入的ADC0809芯片;在顯示模塊中，采用KS0713液晶顯示器，需要單片機(jī)提供3個(gè)I/O控制端口;時(shí)鐘的顯示系統(tǒng)采用DS12887芯片與單片機(jī)進(jìn)行通訊，需要1個(gè)中斷輸入和1個(gè)I/O控制端口;由于系統(tǒng)要存儲(chǔ)至少500組測(cè)試信息，而且AT89S51單片機(jī)只有128KB的RAM，我們外擴(kuò)8K的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264;由于系統(tǒng)可以設(shè)定報(bào)警的限值和變更時(shí)間，則需要5個(gè)鍵盤(pán)接口，來(lái)控制設(shè)置、上升、下降、右移和打印，用到5個(gè)I/O接口;由于A(yíng)T89S51單片機(jī)接口有限，利用8255A對(duì)I/O接口進(jìn)行擴(kuò)展。集成運(yùn)算Al、A2和有關(guān)電阻組成兩級(jí)反相比例放大器作為瓦斯信號(hào)的放大器，放大倍數(shù)達(dá)千倍以上，A2的輸出加到電壓比較器A3的同相輸人端；RW1、R8組成分壓器，為電壓比較器提供參考電壓。參考電壓加在A(yíng)3的反相輸入端，發(fā)光二極管D1(紅燈)、D2(綠燈)和R10、R11組成瓦斯燈光報(bào)警指示電路，當(dāng)瓦斯?jié)舛任闯^(guò)報(bào)警限時(shí)，電壓比較器A3輸出的低電平，使發(fā)光二極管D2(綠燈)亮，表示瓦斯?jié)舛任闯?。?dāng)采礦區(qū)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，電壓比較器A3輸出高電平，使紅燈亮，表示瓦斯?jié)舛瘸^(guò)報(bào)警限。同理氧氣濃度的超限報(bào)警電路與瓦斯支路相同系統(tǒng)采用AT89LV51單片機(jī)作為控制部分的核心，AT89LV51是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS－51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，AT89LV51可在2.7～6.0V電源電壓下工作。A/D轉(zhuǎn)換部分的核心器件TLC1543有三個(gè)控制輸入端CS、I/OCLOCK、ADDRESS和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端DATAOUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議。51系列單片機(jī)未內(nèi)置SPI接口，但通過(guò)軟件模擬SPI協(xié)議即可。硬件方面將TLC1543的CS、I/OCLOCK、ADDRESS、DATAOUT、EOC五個(gè)端口與AT89LV51的5個(gè)I/O口相連接。報(bào)警模塊單獨(dú)采用了蜂鳴器作為聲音報(bào)警裝置，提醒使用人員當(dāng)前的氣體濃度已經(jīng)超過(guò)了警戒線(xiàn)，應(yīng)該立即停止工作，進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免危險(xiǎn)發(fā)生。它和液晶顯示器的配合使用，可以有效地提醒工作人員身邊的工作環(huán)境，幫助工作人員提高安全警惕。在報(bào)警模塊的電路中當(dāng)P0.7口的電平是低電平時(shí)候，三極管截止；當(dāng)P0.7口電平為高時(shí)候，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警聲音。本設(shè)計(jì)中，由于瓦斯氣體的主要成分是甲烷，所以氣體傳感器采用的是MQ-5，它適用于家庭或工業(yè)上對(duì)液化氣，甲烷（天然氣），煤氣的監(jiān)測(cè)裝置。它具有優(yōu)良的抗乙醇，煙霧干擾能力，具有對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度；對(duì)乙醇，煙霧幾乎不響應(yīng)；快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；簡(jiǎn)單的測(cè)試電路等優(yōu)點(diǎn)。

圖3-2瓦斯傳感器、信號(hào)放大器、數(shù)字顯示系統(tǒng)、電壓比較器、聲光報(bào)警電路原理圖

二極管D5、D6組成控制門(mén)電路，電壓比較器A3和電壓比較器A6只要有一個(gè)輸出高電平，二極管D5、D6組成的或門(mén)就輸出高電平，驅(qū)動(dòng)V1三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行聲報(bào)警。而且或門(mén)輸出的高電平經(jīng)反相器到達(dá)電話(huà)控制電路的F接線(xiàn)端，啟動(dòng)電話(huà)控制電路。從A2放大器輸出的瓦斯電信號(hào)和A5放大器輸出的氧氣電信號(hào)除進(jìn)入電壓比較器外，還有一路信號(hào)進(jìn)入信號(hào)選擇電路。再進(jìn)入數(shù)字顯示系統(tǒng)。為使報(bào)警儀顯示清晰的數(shù)字而采用數(shù)碼管顯示，我們使用了集A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、譯碼驅(qū)動(dòng)于一身的大規(guī)模集成電路CC7107直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。2.5V電源電壓經(jīng)R28和R29分壓，為CC7107內(nèi)部電路提供基準(zhǔn)電壓。電容C2、C3和電阻R25為CC7107時(shí)鐘的定時(shí)元件。半導(dǎo)體元件的電阻，由于與氣體接觸而發(fā)生變化，將利用這種現(xiàn)象的傳感器，稱(chēng)之為電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器。這類(lèi)氣敏傳感器元件的構(gòu)造簡(jiǎn)單，也不需要專(zhuān)門(mén)的放大電路來(lái)放大信號(hào)。由于這些特點(diǎn)，所以它很早被研究，而且已制成商品。元件的種類(lèi)有：在絕緣基片上用蒸鍍或是濺射法制成的薄膜元件（厚度約小于1000?）；把氧化物半導(dǎo)體粉末調(diào)制成的漿料印刷到基性的燒結(jié)型元件。傳感器元件通常在加熱條件下才能動(dòng)作，因此必須有加熱裝置。把氣體敏感膜加熱器與溫度測(cè)量探頭集成在一塊硅片上，從而制成集成開(kāi)關(guān)電路動(dòng)作，蜂鳴器和燈泡開(kāi)始接通。半導(dǎo)體元件，大多在通電初期，阻值暫時(shí)變高而產(chǎn)生高輸出。這是由于在沒(méi)有通電時(shí)，元件吸著水蒸汽的緣故。一旦通電，元件初始阻值隨著溫度的上升而變低，隨著溫度的再次升高，由于水蒸汽的解吸而阻值增加，呈現(xiàn)出一種過(guò)渡的現(xiàn)象。為防止這種誤報(bào)警，通常在通電初期增設(shè)防止誤報(bào)警電路。為防止突發(fā)性噪聲，機(jī)內(nèi)應(yīng)裝入延遲電路[5]。A/D轉(zhuǎn)換器有并口輸出ADC0809和串行口輸出ADC0831。A/D0809的工作過(guò)程大致為：首先輸入地址選擇信號(hào)，在A(yíng)LE信號(hào)作用下，地址信號(hào)被鎖存，產(chǎn)生譯碼信號(hào)，選中模擬量輸入。然后輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)START（不應(yīng)小于100us）啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換一開(kāi)始，芯片內(nèi)部就立即將結(jié)束標(biāo)志EOC變?yōu)榈碗娖剑?dāng)從CP（CLOCK）引入8個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)后，A/D轉(zhuǎn)換即告完成，此時(shí)EOC變?yōu)楦唠娖剑瑫r(shí)將數(shù)碼寄存器的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到輸出三態(tài)緩沖器中，在允許輸出信號(hào)OE的控制下，在將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出?；祛l器的作用是變頻（或混頻），是將信號(hào)頻率由一個(gè)量值變換為另一個(gè)量值的過(guò)程。具有這種功能的電路稱(chēng)為變頻器（或混頻器）。一般用混頻器產(chǎn)生中頻信號(hào)：混頻器將天線(xiàn)上接收到的信號(hào)與本振產(chǎn)生的信號(hào)混頻，當(dāng)混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。檢波后的信號(hào)被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來(lái)。由于本振電路的振蕩頻率隨著時(shí)間變化，因此頻譜分析儀在不同的時(shí)間接收的頻率是不同的。當(dāng)本振振蕩器的頻率隨著時(shí)間進(jìn)行掃描時(shí)，屏幕上就顯示出了被測(cè)信號(hào)在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號(hào)的幅度記錄下來(lái)，就得到了被測(cè)信號(hào)的頻譜。一般用混頻器產(chǎn)生中頻信號(hào)：混頻器將天線(xiàn)上接收到的信號(hào)與本振產(chǎn)生的信號(hào)混頻，當(dāng)混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。檢波后的信號(hào)被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來(lái)。由于本振電路的振蕩頻率隨著時(shí)間變化，因此頻譜分析儀在不同的時(shí)間接收的頻率是不同的。當(dāng)本振振蕩器的頻率隨著時(shí)間進(jìn)行掃描時(shí)，屏幕上就顯示出了被測(cè)信號(hào)在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號(hào)的幅度記錄下來(lái)，就得到了被測(cè)信號(hào)的頻譜。圖3-3精密檢波電路但由于本系統(tǒng)規(guī)模較小且要其精度不高，而ADC0809雖然轉(zhuǎn)換速度較快但連線(xiàn)較多，我不予采用，而用連線(xiàn)較少的ADC0831就可以滿(mǎn)足要求。A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0831，其工作電壓為+5V，采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換時(shí)間與單片機(jī)的時(shí)鐘頻率有關(guān)。與微處理器接口時(shí)只需3根線(xiàn)，DO其中為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)串行輸出，CLK為時(shí)鐘信號(hào)，CS為片選信號(hào)，ADC0831的工作時(shí)序如圖3-4，圖3-4所示，在第二個(gè)CLK的下降沿后，DO輸出最高位MSB，8個(gè)時(shí)鐘后轉(zhuǎn)換完成。圖3-4ADC0831的工作時(shí)序它主要由單片機(jī)系統(tǒng)、瓦斯檢測(cè)單元、時(shí)間信息單元、語(yǔ)言合成單元等組成。其中單片機(jī)系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)瓦斯信息的采集處理、時(shí)間信息的采集處理以及瓦斯的播報(bào)、存放及重播控制。瓦斯檢測(cè)單元由瓦斯傳感器及相應(yīng)的處理電路組成，將瓦斯?jié)舛绒D(zhuǎn)換成200～1000Hz的脈頻信號(hào)，提供給單片機(jī)。時(shí)間信息產(chǎn)生單元，采用專(zhuān)用時(shí)間芯片DS12887，該芯片可提供從秒到年的所有時(shí)間信息。由于該芯片內(nèi)部具有保持電源，在掉電情況下仍能維持時(shí)鐘長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。播報(bào)信息存放單元采用閃速存儲(chǔ)器24C16，該芯片具有2K字節(jié)的存儲(chǔ)容量，且掉電不丟，可長(zhǎng)期保留數(shù)據(jù)。設(shè)置和重播控制單元主要由撥碼開(kāi)關(guān)和按鈕組成，用于報(bào)警時(shí)限的設(shè)定和重播選擇。語(yǔ)音合成單元采用新型ISD組件，該組件可直接用代碼控制語(yǔ)音的合成和播報(bào)。人們通常將能把被測(cè)量物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置稱(chēng)為傳感器。傳感器也叫做變換器、換能器或探測(cè)器。傳感器輸出的信號(hào)有不同的形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，以滿(mǎn)足信息的傳輸處理、記錄、顯示和控制等要求。傳感器是測(cè)量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測(cè)量，那么無(wú)論是信號(hào)或是信息處理，或者是最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制，都將成為一句空話(huà)?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有精確可靠的傳感器，就沒(méi)有精確可靠的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)[6]。(三)氣體檢測(cè)報(bào)警過(guò)程氣敏傳感器是一種把氣體（多數(shù)為空氣）中的有毒成分檢測(cè)出來(lái)，并將它轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)的器件，如果以人們的感覺(jué)器官在作比喻，那么氣敏傳感器相當(dāng)于人的鼻子（嗅覺(jué)）。但是人的嗅覺(jué)在靈敏其感知對(duì)象也是多樣的。在我們周?chē)?，?shí)際上存在的各種各樣的氣體，它們中的大部分將會(huì)成為氣敏傳感器的檢測(cè)對(duì)象。首先被實(shí)際應(yīng)用的氣敏傳感器是用于防止可燃性氣體（LPG等）爆炸瓦斯泄露報(bào)警器。其后，隨著環(huán)境監(jiān)測(cè)等，又不斷地提出研制新型氣敏傳感器的任務(wù)。氣敏傳感器是化學(xué)傳感器的一個(gè)重要組成部分。這里涉及到用于化學(xué)傳感器的化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)原理。為了將化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)出來(lái)分類(lèi)，也就是同物理傳感器一樣，可分為能量變換式和能量控制式。前者是以被測(cè)物質(zhì)所具有的化學(xué)能（化學(xué)電勢(shì)）作為信號(hào)源，傳感器相當(dāng)于將化學(xué)能變換成電能的變換器（換能器）。所謂半導(dǎo)體氣體傳感器，是對(duì)利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體性質(zhì)變化，借此來(lái)檢測(cè)氣體成分或者測(cè)量其濃度的傳感器的總稱(chēng)。半導(dǎo)體氣敏傳感器大體上分為電阻式和非電阻式兩種，電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器利用氧化錫、氧化鋅等金屬材料來(lái)制作敏感元件；利用其阻值的變化來(lái)檢測(cè)氣體的濃度。氣敏元件，有多孔質(zhì)燒結(jié)體、厚膜、以及目前正在研制的薄膜等幾種非電阻式半導(dǎo)體傳感器。根據(jù)氣體的吸附和反應(yīng)，利用半導(dǎo)體的功函數(shù)，對(duì)氣體進(jìn)行直接的檢測(cè)[3]。目前，正在積極開(kāi)發(fā)的有金屬/半導(dǎo)體結(jié)型二極管和金屬柵的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的敏感元件，主要利用它們與氣體接觸后整流特性以及晶體管作用的變化，制成對(duì)表面單位有直接測(cè)定的傳感器。上電后，單片機(jī)首先進(jìn)行初始化處理，然后從瓦斯探頭讀取瓦斯含量信息，在瓦斯?jié)舛炔辉较薜那闆r下，根據(jù)瓦斯的濃度值按照預(yù)定關(guān)系推算下一次的播報(bào)時(shí)間，并啟動(dòng)播報(bào)定時(shí)，每當(dāng)播報(bào)時(shí)間到，單片機(jī)將最新一次采集的瓦斯?jié)舛戎缔D(zhuǎn)換成代碼，控制語(yǔ)音合成單元進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。同時(shí)讀取時(shí)間信息，并將時(shí)間信息和本次播報(bào)內(nèi)容存入播報(bào)信息存放單元，以便日后查詢(xún)和重播。當(dāng)瓦斯出現(xiàn)越限時(shí)，單片機(jī)立即進(jìn)入緊急播報(bào)狀態(tài)，在此期間將每隔30s～1min播報(bào)一次瓦斯?jié)舛刃畔?，且播?bào)相應(yīng)的注意事項(xiàng)。當(dāng)單片機(jī)從瓦斯檢測(cè)單元讀取不到脈沖信號(hào)或脈沖信號(hào)不在正常范圍內(nèi)時(shí)，說(shuō)明瓦斯檢測(cè)單元出現(xiàn)故障，這時(shí)單片機(jī)將控制語(yǔ)音合成單元播放瓦斯單元故障信息，以提醒及時(shí)處理。瓦斯?jié)舛戎档闹夭ナ怯梢唤M重播按鈕來(lái)控制的。重播按鈕共有3個(gè)，其中一個(gè)負(fù)責(zé)向前快速搜索，一個(gè)負(fù)責(zé)向后快速搜索，一個(gè)為確認(rèn)按鈕。當(dāng)查詢(xún)XX年XX月XX日XX時(shí)XX分的瓦斯?jié)舛葧r(shí)，先用快速按鈕進(jìn)行尋找，然后用確認(rèn)按鈕進(jìn)行重播，當(dāng)不操作搜索按鈕直接操作確認(rèn)按鈕時(shí)，將重播最后一次的存放結(jié)果。圖3-5.MQ-540&ie=GB2312&oe=GB2312&safe=active&cof=GALT%3A%23E9382F%3BGL%3A1%3BDIV%3A%23CCCCCC%3BVLC%3A7E3939%3BAH%3Acenter%3BBGC%3AFFFFFF%3BLBGC%3AFF3333%3BALC%3AE9382F%3BLC%3AE9382F%3BT%3A000000%3BGFNT%3A7E3939%3BGIMP%3A7E3939%3BFORID%3A11&hl=zh-CN"的結(jié)構(gòu)和外形圖3-6.MQ-52&oe=GB2312&safe=active&cof=GALT%3A%23E9382F%3BGL%3A1%3BDIV%3A%23CCCCCC%3BVLC%3A7E3939%3BAH%3Acenter%3BBGC%3AFFFFFF%3BLBGC%3AFF3333%3BALC%3AE9382F%3BLC%3AE9382F%3BT%3A000000%3BGFNT%3A7E3939%3BGIMP%3A7E3939%3BFORID%3A11&hl=zh-CN"的等效電路MQ-5氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖3-5所示(結(jié)構(gòu)A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層,測(cè)量電極3A7E3939%3BAH%3Acenter%3BBGC%3AFFFFFF%3BLBGC%3AFF3333%3BALC%3AE9382F%3BLC%3AE9382F%3BT%3A000000%3BGFNT%3A7E3939%3BGIMP%3A7E3939%3BFORID%3A11&hl=zh-CN"和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流設(shè)計(jì)中MQ-5的接線(xiàn)如圖3-5所示，在實(shí)際的測(cè)量中，可以按照其等效電路來(lái)計(jì)算相應(yīng)的校正數(shù)值，其中Ro表示的是測(cè)量氣體在腔體內(nèi)的等效電阻，RL是外接負(fù)載電阻，用來(lái)調(diào)整輸出的模擬量電壓范圍，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍來(lái)確定，在TLC1543的輸入范圍是0～5V，這樣RL可調(diào)整至該范圍，保證測(cè)量得量程足夠用[7]。(四)信號(hào)顯示信號(hào)顯示選擇電路：該監(jiān)測(cè)報(bào)警儀能監(jiān)測(cè)甲烷和氧氣兩個(gè)參數(shù)，并能方便地觀(guān)察甲烷、氧氣含量的功能，而且具備強(qiáng)迫選擇顯示突然超過(guò)報(bào)警限參數(shù)的功能。該電路主要由圖3-6中的電子開(kāi)關(guān)CD4053、包含二D觸發(fā)器的CC4013、四二輸入與非門(mén)CC4011和按鈕AN、C1、R24、等組成的信號(hào)選擇電路工作原理分為兩部分。①手動(dòng)信號(hào)選擇電路工作原理：通過(guò)按按扭AN可以非常方便地選擇甲烷、氧氣含量。由圖3-6得知，CC4013中的觸發(fā)器構(gòu)成了一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。沒(méi)按信號(hào)選擇按扭AN之前，CC4013腳輸出低電壓，經(jīng)CC4011內(nèi)的一個(gè)與非門(mén)反相后輸出高電平，此高電平加到CD4053，使CD4053的一腳輸出端選擇甲烷信號(hào)進(jìn)入CC7107數(shù)顯電路進(jìn)行顯示，而且CD4053的一腳輸出低電平控制數(shù)碼管的甲烷的小數(shù)點(diǎn)顯示，使氧氣的小數(shù)點(diǎn)不顯示；如需要進(jìn)行氧氣含量顯示，按一下顯示選擇按扭AN，給雙CC4013的觸發(fā)器一個(gè)脈沖時(shí)鐘信號(hào)，使CC4013的一腳翻轉(zhuǎn)輸出高電平，經(jīng)CC4011的與非門(mén)反相輸出低電平，此低電平加到CD4053，這時(shí)CD4053的另一腳控制氧氣信號(hào)輸入到CC7107的信號(hào)的輸入端，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)碼顯示。②自動(dòng)強(qiáng)迫顯示報(bào)警參數(shù)功能；該報(bào)警儀若正在顯示氧氣含量時(shí)，甲烷含量濃度突然超過(guò)報(bào)警限，監(jiān)測(cè)報(bào)警儀會(huì)由顯示氧氣含量轉(zhuǎn)換為顯示甲烷含量；反之，正在顯示甲烷含量，氧氣濃度突然低于報(bào)警限，報(bào)警儀轉(zhuǎn)換為顯示氧氣含量，這種功能是利用甲烷比較器輸出信號(hào)加到CC4013觸發(fā)器的異步復(fù)位輸入端，氧氣電壓比較器輸出的信號(hào)加到觸發(fā)器異步置位端實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)氧氣濃度低于報(bào)警限時(shí)，氧氣電壓比較器輸出的高電平信號(hào)加到觸發(fā)置位端，此高電平強(qiáng)制顯示氧氣；同樣若正在顯示氧氣信號(hào)時(shí)，甲烷含量濃度突然超過(guò)報(bào)警限，甲烷比較器輸出高電平信號(hào)使觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換為顯示甲烷含量。③節(jié)能顯示技術(shù)：該報(bào)警器采用動(dòng)態(tài)顯示代替靜態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示電路是由CC4011內(nèi)的兩個(gè)與非門(mén)和電阻R31、電容C6共同組成RC多諧振蕩器，其輸出的方波經(jīng)R30和三極管T驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，由驅(qū)動(dòng)管T、數(shù)碼管等元件組成的顯示電路減少近一半的電能損耗。(五)電話(huà)監(jiān)控原理

電話(huà)監(jiān)控原理圖：它包括輸入控制電路、自動(dòng)撥號(hào)電路、音頻譯碼、忙音及振鈴回音識(shí)別電路、告急信號(hào)產(chǎn)生電路、鈴流接收及譯碼定時(shí)電路、控制電路組成，如圖3-7所示。

圖3-7電話(huà)監(jiān)控自動(dòng)報(bào)警器電路圖該警報(bào)器的語(yǔ)音播報(bào)功能是一個(gè)難點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)高質(zhì)量的語(yǔ)音合成系統(tǒng)。傳統(tǒng)的語(yǔ)音合成設(shè)計(jì)是一件十分復(fù)雜的工程，