单片机原理及应用 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 地面中心站 甲国 井下分站 智能传感器 单片机主板及单片机芯片 上1 1 煤矿安全监控系统配置示意图 配平项山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 单片机原理及应用 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 地面中心站 井下分站 智能传感器 通 信 通 信
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 前言 矿山监控系统是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。世界 各主要产煤国对此都十分重视，推广使用了环境安全、轨道运输、 胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与 瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统，提高了生产率和设 备利用率，增强了矿山安全。由于煤矿井下是一个特殊的工作环境， 有瓦斯（主要成份是甲烷）等易燃、易爆性气体，有硫化氢等腐蚀性 气体，有淋水、环境潮湿、空间狭小、矿尘大，电磁干扰严重、电 网电压波动大、工作场所分散且距离远。因此，矿山监控系统不同 于一般工业监控系统。这主要体现在电气防爆、传输距离远、网络 结构宜采用树形结构、监控对象变化缓慢、电网电压波动适应能力 强、抗干扰能力强、抗故障能力强，不宜采用中继器、传感器宜采 用远程供电、设备外壳防护性能要求高等方面。采用监控系统后， 保障煤炭高产、高效安全生产，具有重大的实用价值。 巴平项山工业职业技术学院www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 2 矿山监控系统是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。世界 各主要产煤国对此都十分重视，推广使用了环境安全、轨道运输、 胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与 瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统，提高了生产率和设 备利用率，增强了矿山安全。由于煤矿井下是一个特殊的工作环境， 有瓦斯(主要成份是甲烷)等易燃、易爆性气体，有硫化氢等腐蚀性 气体，有淋水、环境潮湿、空间狭小、矿尘大，电磁干扰严重、电 网电压波动大、工作场所分散且距离远。因此，矿山监控系统不同 于一般工业监控系统。这主要体现在电气防爆、传输距离远、网络 结构宜采用树形结构、监控对象变化缓慢、电网电压波动适应能力 强、抗干扰能力强、抗故障能力强，不宜采用中继器、传感器宜采 用远程供电、设备外壳防护性能要求高等方面。采用监控系统后， 保障煤炭高产、高效安全生产，具有重大的实用价值。 前言
任务一煤和矿安全监测系统及其单片机结构认识 一、任务描述 二、任务分析 三、相关知识 四、任务布置 园平项山三业职业达术学院www.pzxy.edc
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 3 一、任务描述 二、任务分析 三、相关知识 四、任务布置
任务一煤和矿安全监测系统及其单片机结构认识 一、任务描述 单片机在矿山监控系统的应用十分广泛，而单片机的使用方法 是掌握单片机系统的前提。因此，只有真正掌握了单片机的内部结 构及系统组成，才能够根据其内部结构特点选择合适的指令编制程 序，设计外围电路，才能确保单片机系统的构成。单片机技术发展 十分迅速，产品种类琳琅满目。为满足工业控制的要求，选择合适 型号的单片机进行系统设计是每一个单片机使用者必须掌握的技能。 因此，只有通过了解单片机的发展过程及产品近况，掌握当前市场 主流单片机型号、种类及其特点才能设计出满足工作要求的单片机 系统。 返回 巴平项山三业职业达术学院wwp2xy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 4 单片机在矿山监控系统的应用十分广泛，而单片机的使用方法 是掌握单片机系统的前提。因此，只有真正掌握了单片机的内部结 构及系统组成，才能够根据其内部结构特点选择合适的指令编制程 序，设计外围电路，才能确保单片机系统的构成。单片机技术发展 十分迅速，产品种类琳琅满目。为满足工业控制的要求，选择合适 型号的单片机进行系统设计是每一个单片机使用者必须掌握的技能。 因此，只有通过了解单片机的发展过程及产品近况，掌握当前市场 主流单片机型号、种类及其特点才能设计出满足工作要求的单片机 系统。 一、任务描述 返回
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 二、任务分析 单片机的元件识别主要包括认识单片机实物，掌握单片机内部结 构特点，了解单片机扩展芯片，了解单片机电路系统构成等。为能正 确地编制程序并设计外围电路，实现单片机系统，首先必须先认识单 片机实物并掌握单片机内部结构特点等相关知识。单片机的发展分类 主要包括单片机的发展过程及产品近况，了解当前市场主流单片机型 号及种类，了解单片机的特点及应用领域等。通过了解主流单片机型 号及种类，并能通过查找资料确定单片机的主要性能，进而选择合适 型号的单片机进行系统设计。 返回 配平项山工业职业技术学院w.pzxY.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 5 二、任务分析 单片机的元件识别主要包括认识单片机实物，掌握单片机内部结 构特点，了解单片机扩展芯片，了解单片机电路系统构成等。为能正 确地编制程序并设计外围电路，实现单片机系统，首先必须先认识单 片机实物并掌握单片机内部结构特点等相关知识。单片机的发展分类 主要包括单片机的发展过程及产品近况，了解当前市场主流单片机型 号及种类，了解单片机的特点及应用领域等。通过了解主流单片机型 号及种类，并能通过查找资料确定单片机的主要性能，进而选择合适 型号的单片机进行系统设计。 返回
任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 三、相关知识 （一)早期的矿山监控系统 矿山监控系统是由瓦斯遥测系统发展而来的，如图1一1所示。 遥测仪 记录仪 甲烷传感器 断电仪 被控开关 断电仪 甲烷传感器 交流电 图1-1早期的矿井监控系统 返回 平项山工业职业术学院 www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 6 三、相关知识 （一）早期的矿山监控系统 矿山监控系统是由瓦斯遥测系统发展而来的，如图1—1所示。 遥测仪 记录仪 甲烷传感器 断电仪 被控开关 断电仪 甲烷传感器 交流电 图1-1 早期的矿井监控系统 返回
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 瓦斯遥测系统是用来监控井下环境中甲烷浓度的监控系统，并具 有瓦斯超限声光报警和断电功能。瓦斯遥测系统一般由甲烷传感器、 断电仪、遥测仪和记录仪组成。 甲烷传感器将被测甲烷浓度转换为电信号送断电仪，并具有甲烷浓 度显示和甲烷度超过报警门限后声光报警功能。 断电仪对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制，将调制后的信 号经2芯矿信号电缆远距离传送至位于地面的遥测仪。 遥测仪对接收到的调制信号解调后显示，并进行报警判别，当甲烷 浓度超过报警限时，发出声光报警信号。记录仪将甲烷浓度实时记录下 来。 ②平顶山三业聪业技术学院www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 7 瓦斯遥测系统是用来监控井下环境中甲烷浓度的监控系统，并具 有瓦斯超限声光报警和断电功能。瓦斯遥测系统一般由甲烷传感器、 断电仪、遥测仪和记录仪组成。 甲烷传感器将被测甲烷浓度转换为电信号送断电仪，并具有甲烷浓 度显示和甲烷度超过报警门限后声光报警功能。 断电仪对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制，将调制后的信 号经2芯矿信号电缆远距离传送至位于地面的遥测仪。 遥测仪对接收到的调制信号解调后显示，并进行报警判别，当甲烷 浓度超过报警限时，发出声光报警信号。记录仪将甲烷浓度实时记录下 来
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 在发展甲烷遥测系统的同时，为了保证轨道运输、提升运输、胶 带运输等运翱统的安全、提高生产率和设备利用率，推广应用了模拟 盘调度系统。例如，用于轨道运输监控的信、集、闭系统，用于提升 运输监控的信号系统和用于胶带运输监控的信号系统等。这些系统均 采用集中监控，每路信号使用一对电缆芯线接至总控制台、总控盘使 用指示灯显示设备状态，为形象直观、常常将设备图形等制成背景， 在被监控的蕾处设置指示灯，如图1-2所示。 模拟盘 继电器及被控开关 继电器及被控开关 图1一2模拟盘调度系统 ②平项山工业职业法术学院www.pzxY.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 8 在发展甲烷遥测系统的同时，为了保证轨道运输、提升运输、胶 带运输等运翱统的安全、提高生产率和设备利用率，推广应用了模拟 盘调度系统。例如，用于轨道运输监控的信、集、闭系统，用于提升 运输监控的信号系统和用于胶带运输监控的信号系统等。这些系统均 采用集中监控，每路信号使用一对电缆芯线接至总控制台、总控盘使 用指示灯显示设备状态，为形象直观、常常将设备图形等制成背景， 在被监控的蕾处设置指示灯，如图1-2所示。 图1—2模拟盘调度系统 模拟盘 继电器及被控开关 继电器及被控开关
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 (二)矿山监控系统现状 早期的瓦斯遥测系统和模拟盘调度系统虽在煤矿安全生产、提高 生产率和设备利用率方面起到了重要作用，但由于这些系统监测参数 单一，监测容量小，电缆用量大、系统性能价格比低。因此，难以满 足煤矿对矿井监控提出的越来越高的要求。 随着传感器技术、电子技术、计算机技术和信息传输技术的发展 和在煤矿的应用，为适应机械化采煤的需要，矿井监控系统由早期的 单一参数的监测系统，发展为多参数单方面监控系统。 平项山三业聪业达术营院wwp2xy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 9 （二）矿山监控系统现状 早期的瓦斯遥测系统和模拟盘调度系统虽在煤矿安全生产、提高 生产率和设备利用率方面起到了重要作用，但由于这些系统监测参数 单一，监测容量小，电缆用量大、系统性能价格比低。因此，难以满 足煤矿对矿井监控提出的越来越高的要求。 随着传感器技术、电子技术、计算机技术和信息传输技术的发展 和在煤矿的应用，为适应机械化采煤的需要，矿井监控系统由早期的 单一参数的监测系统，发展为多参数单方面监控系统
任务一煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 安全监控系统主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳 浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、湿度、温度、风门状态、 风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、 工作电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。 这些系统一般由传感器、执行机构、分站、电源箱（或电控箱）、 主站、主机（含显示器）、打印机、模拟盘、多屏幕、UPS电源、远程 终端、电缆和接线盒等组成，如图1-3所示。 ②平项山工业职业适术学院wwp2y.e咖cn 10
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务一 煤矿安全监测系统及其单片机结构认识 10 安全监控系统主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳 浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、湿度、温度、风门状态、 风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、 工作电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。 这些系统一般由传感器、执行机构、分站、电源箱(或电控箱)、 主站、主机(含显示器)、打印机、模拟盘、多屏幕、UPS电源、远程 终端、电缆和接线盒等组成，如图1-3所示