無線智能環(huán)境智能小車

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1、目錄第一章緒論11.1課題的背景意義11.2智能環(huán)境檢測小車的研究前景21.3現(xiàn)場環(huán)境氣體的成分與氣體的爆炸極限21.4國家關(guān)于煤礦安全濃度的規(guī)定31.5無線智能環(huán)境監(jiān)測小車的整體結(jié)構(gòu)及工作原理介紹31.5.1現(xiàn)場環(huán)境檢查硬件部分：31.5.2遠(yuǎn)程手持單片機(jī)控制硬件部分：4第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)52.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案52.1.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)52.2系統(tǒng)防爆防潮要求62.3行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方案62.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案72.5顯示方案選擇82.6無線傳輸模塊82.7甲烷檢測方案92.8溫濕度檢測模塊方案102.9系統(tǒng)

2、控制芯片選擇102.10A/D轉(zhuǎn)換芯片選擇112.11避障模塊選擇11第三章無線智能環(huán)境檢測小車車體硬件設(shè)計(jì)123.1單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.1AT98C51概述123.1.2單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)123.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路硬件設(shè)計(jì)133.2.1兩相四線步進(jìn)電機(jī)概述133.2.2恒壓恒流橋式2A驅(qū)動(dòng)芯片L298N工作原理143.3DHT11溫濕度傳感器接口模塊153.3.1溫濕度傳感器DHT11性能153.3.2溫濕度傳感器DHT11與單片機(jī)接口電路153.3.3DHT11溫濕度傳感器通信方式163.4現(xiàn)場氣

3、體數(shù)據(jù)采集模塊173.4.1MQ-214簡介173.4.2MQ-214工作條件參數(shù)173.4.3MQ-214典型測量電路183.4.4模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片A/D574A與單片機(jī)接口電路193.5無線傳輸射頻模塊NRF2401接口電路設(shè)計(jì)213.5.1NRF2401通信方式223.6現(xiàn)場檢查系統(tǒng)車體電源設(shè)計(jì)233.7避障模塊硬件設(shè)計(jì)24第四章遠(yuǎn)程遙控手持控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)264.1數(shù)碼管顯示模塊電路設(shè)計(jì)264.1.1數(shù)碼管工作原理264.2鍵盤電路原理274.3遠(yuǎn)程遙控手持無線傳輸模塊設(shè)計(jì)274.4遠(yuǎn)程遙控手持控制系統(tǒng)

4、電源設(shè)計(jì)27第五章無線智能環(huán)境小車手持控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)295.1手持控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)295.2手持控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示軟件設(shè)計(jì)295.2.1數(shù)碼管顯示原理295.2.2數(shù)碼管編碼表305.3數(shù)碼管顯示軟件設(shè)計(jì)30第六章無線智能遙控小車現(xiàn)場控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)346.1現(xiàn)場控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)346.2無線傳輸模塊NRF2401軟件設(shè)計(jì)346.2.1無線發(fā)射模塊流程圖366.3步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)416.4現(xiàn)場氣體檢測模塊流程圖426.5程序調(diào)試43附錄46參考文獻(xiàn)68外文資料69致謝72第一章緒論1.1課題的背

5、景意義近年來，全國煤氣行業(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃?xì)庾鳛榍鍧嵞茉匆言诠ど虡I(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進(jìn)展，燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆３鞘腥細(xì)獾钠占芭c應(yīng)用無疑對改善城市的環(huán)境質(zhì)量和提高居民的生活質(zhì)量發(fā)揮了巨大的作用。但是隨著燃?xì)獾膹V泛應(yīng)用，由于燃?xì)庑孤端l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。這些氣體在使用過程中一旦發(fā)生泄漏，且與空氣混合后將會(huì)引發(fā)火災(zāi)。由于氣體本身存在的擴(kuò)散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風(fēng)力作用下，可燃性氣

6、體會(huì)沿地表面迅速擴(kuò)散，擴(kuò)大危害區(qū)域。一旦發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏事故，及時(shí)可靠地檢測空氣中可燃?xì)怏w的含量，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)救，采取正確的處置方法，減少泄漏引發(fā)的事故，是避免造成重大財(cái)產(chǎn)和人員傷亡的必要條件。家庭使用液化氣、燃?xì)獾瓤扇細(xì)怏w作燃料的越來越多，但是這些氣體有害、易爆炸，隱患事故多，如氣體泄漏時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，會(huì)給家庭及鄰居帶來災(zāi)難性危害。同時(shí)中國煤炭產(chǎn)量高居世界第一，國家一直把煤礦的安全生產(chǎn)作為重中之重，給予高度的關(guān)注。在我國的煤礦生產(chǎn)事故中，瓦斯爆炸，透水事故造成的傷亡和損失成為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的

7、最大障礙，及時(shí)準(zhǔn)確地檢測瓦斯?jié)舛龋V井的溫度濕度和報(bào)告危險(xiǎn)在安全生產(chǎn)中具有重要意義。一方面在我國，煤炭行業(yè)中的瓦斯爆炸事故以及礦井透水事故始終是煤礦安全生產(chǎn)的大敵，目前己成為制約煤礦安全生產(chǎn)的主要因素。因此，實(shí)時(shí)檢測現(xiàn)場環(huán)境瓦斯氣體的濃度變化、溫濕度的變化對礦井安全運(yùn)行，人身安全及環(huán)境保護(hù)有著十分重要的作用。而目前國內(nèi)礦井中用于環(huán)境檢測的設(shè)備比較落后，這些設(shè)備探測范圍小，反應(yīng)時(shí)間長，數(shù)據(jù)傳輸采用有線方式，且具有成本高、功耗高和設(shè)備龐大等特點(diǎn)，不適應(yīng)大多數(shù)煤礦的需求，因此需要研制一種集成化、智能化、小型化、無

8、線化的新型環(huán)境檢測顯示報(bào)警設(shè)備，以增強(qiáng)礦井的安全監(jiān)測能力。為了確保礦井的生產(chǎn)安全，防止瓦斯爆炸，國內(nèi)外煤礦研究所在此領(lǐng)域進(jìn)行了很長時(shí)間的研究，開發(fā)出很多種類型的環(huán)境檢測儀，但目前已有的現(xiàn)場環(huán)境檢測設(shè)備都普遍存在著體積較大、安裝復(fù)雜、操作不便、智能化程度低等缺點(diǎn)。因此開發(fā)研制便于攜帶、多功能、精度高的環(huán)境檢測小車對促進(jìn)煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。另一方面68隨著天然氣的大量使用,每一座居民大樓都被天然氣所