基于ARM的矿用便携式多气体检测仪的研制

摘要

我国煤矿井下对气体环境的监测监控主要以单参数检测仪为主,虽然已经研制出矿用多参数气体检测仪,但多参数气体检测仪却存在稳定性不够、维护期短等问题,所以开发一款高性能的便携式多参数气体检测仪显得尤为重要。本论文针对国内外气体检测仪发展状况,提出了基于ARM的新型矿用便携式多参数气体检测仪的研究。
　　本文论述的检测仪是一种基于ARM的带有巡更功能的多参数气体检测仪,并具有温湿度检测、电池电量检测等辅助功能;根据矿用设备相关标准的技术要求,提出以非色散红外式和电化学式的气体检测方法和以射频识别技术的地址信息检测巡更方法。
　　文章深入研究了以STM32单片机为核心的检测仪的软硬件设计,硬件设计包含多信号(气体、温湿度、电压)采集电路、RFID读卡电路、按键电路、LCD显示电路、声光报警电路、数据存储、RS485通讯电路、电源电路等;软件设计包含主程序、数据(气体、温湿度、电压)检测及处理、RFID非接触式IC卡序列号采集、气体零点和灵敏度标校、数字滤波算法,并用MATLAB对中位值滤波法进行了仿真。
　　本文通过采用功能强大的STM32单片机作为检测仪的核心处理器,能达更好的处理效果。通过对检测仪进行试验,检查检测仪的性能,试验结果表明:该检测仪在试验环境条件下,在测量范围、基本误差、响应时间、报警等主要性能上均达到设计要求。本课题设计的检测仪解决了以往多参数气体检测仪稳定性低、维护周期短等问题,还增设了电子巡更功能,为实现煤矿井下气体环境的安全监测提供了新设备。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 矿用气体检测仪的国内外发展状况

1.3 矿用气体检测仪的开发意义及应用前景

1.4 本课题的研究内容及关键技术

2 便携式多气体检测仪方案设计

2.1 气体检测仪概述

2.2 便携式多气体检测仪的设计要求

2.3 便携式多气体检测仪的技术指标

2.4 检测仪总方案设计

2.5 本章小结

3 便携式多气体检测仪的检测原理

3.1 气体参数检测原理

3.2 射频识别技术[27-30]

3.3 本章小结

4 便携式多气体检测仪硬件设计

4.1 检测仪的设计平台

4.2 环境参数及电压信号采集电路

4.3地址信息采集电路

4.4 按键电路

4.5 显示电路

4.7 数据存储电路

4.8 RS485通讯电路

4.9 电源电路

5 便携式多气体检测仪软件设计

5.1 软件设计功能

5.2 检测仪工作流程

5.3 数据采集滤波处理

5.4 本章小结

6 试验与分析

6.1 试验环境条件

6.2 试验用气样和仪器

6.3 试验结果与分析

6.4 本章小结

7 结论

7.1 本文总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附 录