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摘要：單片機(jī)是高度集成有中央處理器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、輸入／輸出口等的微型處理器芯片，它具有高度可控性、較好可擴(kuò)展性、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以直接作為主控芯片控制電路，也可以通過外接其他芯片進(jìn)行接口、存儲(chǔ)容量等的擴(kuò)展，將單片機(jī)應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)中，主要有基于單片機(jī)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與煤礦防塵噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使煤礦瓦斯?jié)舛鹊玫胶侠砜刂疲⒈Ｕ狭嗣旱V的干凈、安全的環(huán)境，幫助煤礦安全生產(chǎn)工作更健康、有序地進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn)，煤礦，單片機(jī)，瓦斯，防塵

煤礦安全生產(chǎn)一直以來都是安全生產(chǎn)工作中的重點(diǎn)，最突出的就是瓦斯?jié)舛瓤刂疲?－3］與塵埃清除［4］問題，本文針對這兩個(gè)問題，討論將單片機(jī)作為控制器，并設(shè)計(jì)兩個(gè)相關(guān)系統(tǒng)，分別是基于單片機(jī)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)和煤礦防塵噴霧系統(tǒng)，通過利用單片機(jī)控制瓦斯?jié)舛扰c進(jìn)行噴霧防塵來建設(shè)煤礦的安全生產(chǎn)的環(huán)境。

1單片機(jī)芯片簡介

單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、中斷系統(tǒng)與輸入／輸出口（I／O）等經(jīng)過超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成到一小塊硅片上而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片。一般來說，根據(jù)目前單片機(jī)的發(fā)展情況，單片機(jī)有以下幾種分類情況。由單片機(jī)的適用范圍可分為通用型與專用型，專用型單片機(jī)就是針對某一產(chǎn)品為滿足特定需要而生產(chǎn)的，通用型則沒有這種需要，適用于普通功能需要。由其應(yīng)用領(lǐng)域情況又可分為工控型與家電型，工控型單片機(jī)具有更強(qiáng)的運(yùn)算處理能力，更大的尋址范圍，而家電型的單片機(jī)通常是專用型，例如針對冰箱、洗衣機(jī)等而設(shè)計(jì)，具有成本低、集成度高，封裝小等特點(diǎn)。由單片機(jī)是否具有并行總線可分為總線型與非總線型，總線型單片機(jī)一般會(huì)有并行的地址總線、控制總線、數(shù)據(jù)總線，可以用于擴(kuò)展外部器件，而非總線型單片機(jī)省去并行擴(kuò)展總線，將所需要外部器件與接口集成到單片機(jī)內(nèi)部，不僅減少了芯片體積也降低了封裝成本。

2單片機(jī)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

在煤礦的安全生產(chǎn)中，瓦斯?jié)舛瓤刂婆c塵埃清除問題不容忽視。瓦斯氣體在煤礦環(huán)境中時(shí)常存在著，是一種無色、無味的氣體，當(dāng)它的濃度達(dá)到一定程度后，容易導(dǎo)致礦井工作人員因缺氧出現(xiàn)窒息的情況，更嚴(yán)重還會(huì)燃燒引起爆炸事故，因此，瓦斯的濃度一定要實(shí)時(shí)控制到位，才能保證一個(gè)安全的煤礦環(huán)境。此外，煤礦環(huán)境中塵埃頻繁地出現(xiàn)，若不能及時(shí)有效清除，會(huì)嚴(yán)重影響工作人員的身體健康與工作效率以及煤礦設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而影響到整個(gè)煤礦的安全生產(chǎn)，只有對煤礦進(jìn)行科學(xué)全面地降塵才能幫助建設(shè)安全生產(chǎn)環(huán)境。針對以上兩方面的問題，建立以單片機(jī)為基礎(chǔ)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)和煤礦防塵噴霧系統(tǒng)，用單片機(jī)的可控性強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)提高對瓦斯?jié)舛鹊目刂颇芰εc改善防塵效果，更全面、更具時(shí)效地完成工作。

2．1基于單片機(jī)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建立應(yīng)用單片機(jī)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)就是利用單片機(jī)、傳感器、A／D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、揚(yáng)聲器，紅外線發(fā)送／接收設(shè)備等經(jīng)合理連接組成具有瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)檢測并顯示相應(yīng)數(shù)值、超標(biāo)報(bào)警、遙控設(shè)置報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等功能的系統(tǒng)。瓦斯檢測系統(tǒng)總共可分為核心控制電路、瓦斯采樣電路、顯示電路、報(bào)警電路、紅外遙控電路［1－3］這幾個(gè)部分。其中，核心控制電路起著樞紐作用，主要由單片機(jī)與晶振電路、復(fù)位電路組成，晶振電路為單片機(jī)提供可靠的振蕩頻率，即穩(wěn)定的時(shí)鐘周期，支撐單片機(jī)的正常工作，復(fù)位電路使單片機(jī)能從初始狀態(tài)開始工作，一般具有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位方式，相當(dāng)于可以隨時(shí)“重啟”單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理，起到對所有外部電路的控制作用。瓦斯采樣電路主要包括瓦斯氣體傳感器、電壓放大電路與A／D轉(zhuǎn)換電路，首先由傳感器檢測出當(dāng)前瓦斯?jié)舛?，然后輸出與濃度對應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)由放大電路后最后得到放大的電信號(hào)，準(zhǔn)備輸出給控制電路單片機(jī)的接口。顯示電路由一些LED數(shù)碼管組成，用于接收來自單片機(jī)端口的信號(hào)，顯示出當(dāng)前瓦斯?jié)舛群图t外遙控的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。報(bào)警電路由揚(yáng)聲器與LED燈組成，由來自單片機(jī)的控制信號(hào)決定是否報(bào)警，當(dāng)濃度合適時(shí)，不發(fā)聲且綠燈亮，濃度已經(jīng)輕微超標(biāo)時(shí)，單片機(jī)提供一定頻率給揚(yáng)聲器發(fā)聲，并且黃燈亮，提醒做出相應(yīng)防護(hù)措施，濃度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警并紅燈閃亮，此時(shí)應(yīng)立即切斷總電源，防止發(fā)生瓦斯爆炸事故。紅外遙控電路由遙控器與紅外接收器組成，可以實(shí)現(xiàn)對報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的調(diào)整。

2．2基于單片機(jī)的煤礦防塵噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓支架噴霧系統(tǒng)常出現(xiàn)自動(dòng)化程度不高、水資源浪費(fèi)、線路復(fù)雜、維修困難等問題，為了較好地解決這些問題，采用單片機(jī)作為控制中心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧，具有方便靈活、易于維護(hù)、自動(dòng)化程度高、噴霧范圍更大等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)檢測到一架液壓支架的抬高或移動(dòng)等動(dòng)作時(shí)，單片機(jī)接收這一信息，控制開啟電動(dòng)出水閥門，并且將控制信號(hào)發(fā)送到相鄰的兩組液壓支架的單片機(jī)處，同樣開啟電動(dòng)出水閥門，這樣就同時(shí)開啟了三組液壓支架的噴霧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制且噴射面廣的噴霧防塵功能。此外，每臺(tái)噴霧系統(tǒng)具有超時(shí)自動(dòng)保護(hù)的功能，就是當(dāng)開啟電動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)噴霧后自動(dòng)檢測時(shí)間經(jīng)過一定的時(shí)延后自動(dòng)關(guān)閉［4］，這樣有效地防止了水資源的浪費(fèi)。

3結(jié)束語

從煤礦環(huán)境安全的角度出發(fā)，本文將體積小但功能強(qiáng)大的單片機(jī)結(jié)合到煤礦安全控制中來，探討了基于單片機(jī)的煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與煤礦防塵噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使煤礦瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂?，也?shí)現(xiàn)了良好的降塵效果，建設(shè)了更安全、干凈的煤礦環(huán)境，減少了潛在的安全隱患，保障了所有礦工們的安全作業(yè)與作業(yè)效率。單片機(jī)的作用不僅是這些方面，它還可以在煤礦的各種電氣自動(dòng)化控制方面［5－7］得到很好的利用，未來單片機(jī)的發(fā)展趨勢將是集成度更高、功能更強(qiáng)大、穩(wěn)定性更強(qiáng)、適用范圍更廣，為煤礦的安全生產(chǎn)做出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者：尹璐琳 單位：華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院