矿井安全监控系统 - 图文

图4 DHT11图

DHT11引脚说明：

DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，需等待 1s 以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD和GND）之间可增加一个100nF 的电容，用来去耦滤波，其引脚说明如表1所示。

表1 DHT11引脚说明

Pin 1 2 3 4 名称 VCC DATA NC GND 注释 供电3-5.5V 串行数据，单总线 悬空 接地，电源负极 温湿度检测电路设计如图5所示，图中是它与单片机的连接电路，DHT11采用单总线数据格式，总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11的管脚3直接连单片机I/O口，同时需要接上拉电阻实现通信需要。处理检测信号时再调用DHT11内部的校准系数，送与单片机处理后发送到接收模块并在LCD12864上显示出来。

图5 湿度检测电路设计

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2.3.2 气体传感器电路设计

首先先来了解气敏传感器的工作原理，半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附，如果器件的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。如果器件的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。当氧化型气体吸附到N型半导体上,还原型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子减少,而使电阻增大。相反,当还原型气体吸附到N型半导体上,氧化型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子增多,使电阻下降，一般随气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内呈线性关系。 甲烷传感器模块

MQ-X系列传感器模块是对气体检测灵敏度较高的一类传感器，下图6是MQ-X模块的电路图，图中lm393是电压比较器。模块预热过后，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率就会随着空气中可燃气体浓度的增加而增大。它使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。P1是模块的4个引脚，模块的电气特性中，DO输出：TTL数字量0和1（0.1和5V）；AO输出：0.1-0.3V，最高浓度电压4V左右。可根据需要选择是AO或者是DO输出选择引脚，D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境是否有检测气体；AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得环境中所测气体浓度精准的数值

图6 MQ-X气体传感器模块的电路图

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与ADC0809和单片机的连接图如下图7：

图7 MQ-X与ADC0809和单片机的连接图

2.3.3 大气压检测电路设计

本次大气压检测采用BMP085模块来与单片机连接检测大气压，它是由电阻式压力传感器、AD转换器、控制单元（包括E2PROM和I2C接口，BMP085传送没有经过补偿的温度压力值）组成，是新一代基于压阻效应技术的传感器，具有稳定的电磁兼容性、高精度、线性性以及稳定性等特点。可以通过I2C总线直接与处理器直接相连接。下面是其引脚功能说明如表2所示

表2 BMP085引脚功能说明

引脚 1脚 2脚 3脚 4脚 5脚 6脚 7脚 8脚 名称 GND EOC VDDA VDDD - SCL SDA XCLR 功能 接电源地 完成转换输出 正电源 数字正电源 空 IIC的时钟端 IIC的数据端 复位初始化寄存器和控制器 它在与单片机相连时引脚SCL和SDA需要接上拉电阻，一般为5K。单片机发送开始信号启动温度和压力测量，经过一定的转换时间后，从IIC接口读出结果，后将数据送达单品机处理，再由单片机写入显示器显示数值。下图8为BMP805与单片机的连接图

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图8 BMP805与单片机的连接图

2.4 各单元模块的设计 2.4.1 单片机主控模块的设计

本设计无论是数据采集模块还是数据接收模块都是以单片STC89C52为主控中心。单片机的最小系统如图9所示，最小系统包括振荡电路，复位电路。其中单片机18引脚（XTAL2）和19引脚（XTAL1）直接接时钟电路，20引脚为接地端，40引脚为接电源端。第31引脚（EA）接高电平，以保证对单片机内部ROM的正常读写。

图9 单片机主控系统

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