氣體檢測系統(tǒng)中英文對照外文翻譯文獻(xiàn)

中英文對照外文翻譯文獻(xiàn)中英文對照翻譯研究智能氣體檢測系統(tǒng)文摘根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國近年來，煤氣泄漏時有發(fā)生，對人身安全造成很大威脅，因此氣體檢測和監(jiān)控系統(tǒng)是需要作為一個安全裝置在家庭應(yīng)用。在本文中，智能氣體檢測系統(tǒng)的設(shè)計。該檢測儀采用單片機(jī)AT89S52為控制核心，采用催化燃燒式氣體傳感器元件MC112作為氣體傳感器（CH4）檢測。該系統(tǒng)的主要功能如下：濃度的實(shí)時監(jiān)測CH4和顯示的濃度值；發(fā)射聲光報警信號，如果CH4濃度值超過報警值通過鍵盤面板輸入；串行通信口發(fā)送數(shù)據(jù)地面以上主機(jī)。軟件調(diào)試和硬件仿真上述系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)在同一時間。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，傳感器,串行通信,單片機(jī)。在本文中，檢測系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制計算機(jī)；整個系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。選擇理由：單片機(jī)作為控制核心，它具有體積小尺寸，高可靠性，低價格，使其成為行業(yè)使用非常合適智能儀表、實(shí)時控制領(lǐng)域。系統(tǒng)的操作界面如圖2所示。在右上角號碼顯示默認(rèn)的或用戶定義的氣體濃度值，在左上角顯示檢測到的氣體濃度值。報警燈的設(shè)置。所有的功能通過設(shè)置控制面板上的按鍵控制，包括電源鍵，復(fù)位鍵，數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵。其他鍵包括十個數(shù)字鍵，調(diào)整值鍵和回車鍵來改變閾值。基本操作程序如下：首先按下電源鍵，系統(tǒng)初始化機(jī)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵，LED在右上角顯示的閾值1；用戶可以定制閾值調(diào)整值的按鍵和數(shù)字鍵，然后按回車鍵確認(rèn)更改。系統(tǒng)開始檢測氣體濃度和上顯示這些參左葉面積，同時實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸，通過RS-485總線主機(jī)地面上的。3氣體檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包括主控單元系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，傳感器和信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換模塊，聲光報警電路，鍵盤顯示模塊，串口通信模塊。3.1主控單元具有集成度高,體積小,價格低，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程中廣泛應(yīng)用包括控制，數(shù)據(jù)采集，機(jī)電一體化，智能儀表，家用電器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及顯著提高的程度技術(shù)和自動化。考慮在芯片選擇兩個因素，一是抗干擾的能力，提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的干擾，圖2.系統(tǒng)運(yùn)行界面圖所以單片機(jī)必須有較高的外界干擾；二是單片機(jī)的性能價格比?？紤]到上述因素，我們采用了Atmel公司的AT89S52作為主控單元，和主控電路的最終方案包括AT89S52單片機(jī)，定時器和復(fù)位電路[8,9]。如圖3所示。圖3.主控制單元3.2傳感器和信號放大電路3.2.1傳感器的選擇在氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計的一個關(guān)鍵問題是如何選擇的氣體傳感器。常見的氣體傳感器的半導(dǎo)體金屬氧化物如氧化錫，鋅coxide，鈦氧化物和鋁氧化物。遇到的問題與這些傳感器缺乏靈活性，可憐響應(yīng)時間和在升高的溫度下操作[10]。甲烷檢測新方法基于紅外技術(shù)是近年來提出的，但它仍然是在進(jìn)步和很多工作之前應(yīng)該可以應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題[11]。本系統(tǒng)采用催化燃燒式氣敏元件MC112開發(fā)海星集團(tuán)來測量氣體（CH4）的濃度。圖4顯示了外面觀和MC112內(nèi)部電路，表1列出了主要技術(shù)參數(shù)MC112。MC112氣體檢測器利用催化燃燒原理的兩個臂；橋是由測量與補(bǔ)償元件對。當(dāng)它被暴露可燃?xì)怏w，測量元件電阻增大，輸出通過測量電橋電壓參數(shù)，參數(shù)的電壓成正比的氣體濃度值。補(bǔ)償元件的工作溫度補(bǔ)償和參考。對MC112主要功能包括可重復(fù)性好，工作穩(wěn)定，可靠，線性輸出電壓，和快速的反應(yīng)。煤礦安全規(guī)程表示，如果甲烷氣體濃度超過1%，安全系統(tǒng)應(yīng)警報，如果瓦斯?jié)舛瘸^2%，所有的人都必須立刻疏散。自檢測低濃度甲烷MC112范圍為0%-2%。圖4.外觀3.2.2信號放大電路要放大微弱電信號的檢測采用MC112（1%氣體濃度波動將導(dǎo)致16MV電壓變化）。采用扭矩傳感器系統(tǒng)廣告公司開發(fā)的高性能的儀表放大器。它有優(yōu)點(diǎn)：（1）單電源和12V輸出（2）易于修改信號增益雖然外部電阻器，它將作為無外部單位增益電阻和信號增益可達(dá)1000與一個外部電阻；（3）低功耗消耗，大規(guī)模的操作電壓，線性度好，熱穩(wěn)定性好，高可靠性。信號放大器電路原理圖如圖5所示。圖5.信號放大電路3.3的A/D轉(zhuǎn)換器模塊如圖6所示，該模塊由多路CD4051，采樣保持器lf389，A/D轉(zhuǎn)換器AD574A[12]和并行I/O芯片8255A作為核心的一部分，AD574A是一個12位的逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器芯片三的狀態(tài)緩沖區(qū)，其轉(zhuǎn)換時間約為25μS.AD574A能夠直接連接到單片沒有額外的接口邏輯電路，內(nèi)置高精度的參考功率電源和時鐘電路，無需外部時鐘源AD574A能夠正常運(yùn)行參考電源。圖6.A/D轉(zhuǎn)換器模塊3.4其他模塊3.4.1數(shù)字顯示模塊傳統(tǒng)的液晶顯示模塊是不適合在這個系統(tǒng)中由于工作環(huán)境主要是在黑暗的礦井隧道深。LED軟燈應(yīng)選擇。它是在煤礦的特點(diǎn)為不利的情況下適用防潮，卓越的溫度特性和長距離的視覺效果。在本系統(tǒng)，采用6位LED動態(tài)顯示CH4氣體濃度值，與段端口和位端口與PA口和PB端口連接8155（1）分別。3.4.2鍵盤輸入模塊在鍵盤輸入模塊，我們安排了13個鍵，包括10個數(shù)字鍵和“數(shù)據(jù)收集”鍵，“進(jìn)入”鍵，“復(fù)位”鍵。采用相反的方向連接的方法，PB口和8155PC端口（2）連接到鍵盤的行和列電路電路分別。3.4.3串行通信和聲光報警單元串行通信模塊，信號控制器發(fā)送到主機(jī)計算機(jī)上通過RS-485，和MAX485是用于轉(zhuǎn)換電壓。RS-485是多點(diǎn)雙向半雙工通信基于單平衡線電路具有高噪聲抑制鏈接，傳輸速率高，傳輸距離長、寬共模范圍，其最大傳輸率達(dá)到10Mbps，電纜的最大距離達(dá)到1200[13,14]。P21和P10AT89S52將聲光報警單元控制時甲烷氣體濃度的檢測值超過設(shè)定值。4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化的主要功能，閾值設(shè)定，甲烷氣體濃度數(shù)據(jù)采集和顯示，串行通信等。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，我們開發(fā)了串行程序采用51系列單片機(jī)匯編程序語言包括主程序，鍵盤掃描程序，A/D轉(zhuǎn)換程序，報警程序，串口通訊程序，數(shù)據(jù)顯示程序，系統(tǒng)報警診斷程序，雙字節(jié)乘法程序，三字節(jié)二進(jìn)制程序看狗程序。該系統(tǒng)是由許多模塊，由于有限的空間，我們介紹主程序。主程序初始化單片機(jī)寄存器，I/O端口，然后掃描鍵盤看數(shù)據(jù)采集鍵被按下，如果沒有，繼續(xù)掃描鍵盤按鍵直到數(shù)據(jù)收集。當(dāng)收集鍵被按下，默認(rèn)的閾值1顯示面板上，如果用戶想復(fù)位閾值價值，只是按調(diào)整值設(shè)置一個新值，然后按回車鍵完成這一步。當(dāng)按下Enter鍵，系統(tǒng)開始數(shù)據(jù)采集的運(yùn)行和A/D轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制格式調(diào)用一個子程序的雙字節(jié)乘法。我們需要三個存儲單元存儲這些數(shù)據(jù)是因?yàn)樗麄?4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式。接下來，系統(tǒng)會將這些二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制格式，通過調(diào)用一個子程序三字節(jié)的二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制。在最后一步中，值與預(yù)先設(shè)定的比較決定是否應(yīng)發(fā)出報警信號的閾值。在這期間，這些數(shù)據(jù)將被發(fā)送到上位機(jī)通過RS-485串行地通信單元。然而，系統(tǒng)會發(fā)送一個正脈沖復(fù)位看門狗定時器每1.6秒。本系統(tǒng)采用單片機(jī)的晶振頻率為12MHz，與定時器/計數(shù)器，模式1的工作（16位定時器/計數(shù)器），其最大時間間隔約為66ms，所以系統(tǒng)會發(fā)送一個信號到喂狗看門狗電路各66ms。5個結(jié)論在這項(xiàng)研究中，一個智能氣體檢測系統(tǒng)。它可以用于實(shí)時甲烷氣體濃度監(jiān)測。測量從零到百分之2本系統(tǒng)的范圍內(nèi)，傳感器的靈敏度達(dá)到百分之0.01。它具有速度快、高性能的12位A/D轉(zhuǎn)換器，工作環(huán)境溫度范圍從20℃～+70℃。這仍然系統(tǒng)具有可靠性高，操作方便，性能價格比高。在本文中，總規(guī)劃軟件和氣體檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計提出了利用Proteus，測試硬件電路，采用KEIL測試組裝語言源程序，仿真試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較高的精度，快速響應(yīng)是可行的。工具書類1．李，永航：對經(jīng)濟(jì)增長和煤炭消費(fèi)的關(guān)系分析。經(jīng)濟(jì)論壇報458，52，53（2009）–2．羅，Z.：中國西部煤炭資源的優(yōu)化利用。中國礦業(yè)雜志10（1），39（2001）36–3．玉，高爐：煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用手冊。中國煤工業(yè)出版社（2005）4．周，J.M.：1.25特大瓦斯爆炸在耿村煤礦的原因和預(yù)防措施。煤礦安全32（3），33（2001）32–5．王，K.，浩，N.：煤礦安全綜合預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)想。煤礦安全39（11），105（2008）103–6．燕，英國，張，L.：便攜式甲烷檢測報警儀的設(shè)計。報警。煤礦安全煤礦39（9），33（2008）32–7．玉，y.q.：單片機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。出版電子工業(yè)出版社（2003）8．太陽，以春，等。：新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用。清華大學(xué)出版社（2004）9．王，信摯科技發(fā)展：的AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)理論。北京航空航天大學(xué)出版社（2004）10．faizah，我：室溫多氣體檢測使用碳納米管。歐洲科學(xué)研究35（1），149（2009）142–11．李，W.J.，胡，Y.，李，等：基于紅外技術(shù)的甲烷檢測系統(tǒng)。安全在煤礦39（11），66（2008）63–外文原文ResearchofIntelligentGasDetectingSystemAbstract.AccordingtostatisticdataofChinainrecentyears,Gasleakageoccurs,Poseagreatthreattothepersonalsafety.SothegasdetectionAndmonitoringsystemisrequiredasasafetydeviceappliedinthefamily.Inthispaper,anintelligentgasdetectingsystemisdesigned.ThisdetectioninstrumentadoptsSCMAT89S52asitscontrolhardcoreandusescatalyticcombustiontypegassensorelementMC112asthesensorforgas(CH4)detecting.Themainfunctionsofthissystemareasfollows:monitoringthereal-timeconcentrationofCH4anddisplayingtheconcentrationvalue;emittingsoundandlightalarmsignalsiftheCH4concentrationvalueisbeyondthealarmvalueinputtedbykeyboardpanel;usingserialcommunicationporttotransmitdatatothehostcomputeraboveground.Thesoftwaredebuggingandhardwaresimulatingofthesystemabovearealsoimplementedatthesametime.Keywords:Datacollection,Sensor,Serialcommunication,SCM.detectingsysteminthispaperadoptssingle-chipmicrocomputerascontrolcomputer;theoverallschematicdiagramofsystemisshowninFigure1.Thereasonforselectingsingle-chipmicrocomputerasacontrolcoreisthatitpossessesadvantagesofsmallsize,highreliability,lowpricewhichmadeitverysuitabletobeusedinindustriesofintelligentinstrumentandrealtimecontrol.TheoperatinginterfaceofsystemisshowninFigure2.Numberatupperrightcornershowsthedefaultoruser-definedgasconcentrationvalue,numberatupperleftcornershowsdetectedgasconcentrationvalue.Onealarmlampisequipped.Allfunctionsarecontrolledbykeysarrangedonthecontrolpanel,includingPOWERkey,RESETkey,DATACOLLECTIONkey.Otherkeysincludingtennumberkeys,ADJUSTVALUEkeyandENTERkeyareusedtochangethresholdvalues.Basicoperatingproceduresareasfollows:FirstlypressPOWERkey,thesysteminitialized.PressDATACOLLECTIONkey,LEDatupperrightcornerdisplaysthethresholdvalue1.00;UsercancustomizedthresholdvaluebypressADJUSTVALUEkeyandtennumberkeys,thenpressENTERtoconfirmthechange.SystemstartstodetectgasconcentrationanddisplaytheseparametersonupperleftLEDarea,atmeantimetransmitreal-timedatabyRS-485tohostcomputeraboveground.3HardwareSystemDesignofGasDetectionSystemTheHardwarearchitectureofsystemmainlyincludingmaincontrolunit,sensorsandsignalamplifiercircuit,A/Dconvertermodule,sound-lightalarmingcircuit,keyboardanddisplaymodule,serial-communicationmodule.3.1MainControlUnitFeaturedbyhighintegrationlevel,smallsizeandlowprices,Singlechipmicrocomputerhasbeenwidelyusedinabroadrangeofindustrialapplicationsincludingprocesscontrolling,datacollection,electromechanicalintegration,intelligentinstrument,householdappliancesandnetworktechnology,andsignificantlyimprovedthedegreeoftechnologyandautomation.Twofactorsaretakenintoaccounthereinchipselecting,firstoneisanti-interferenceability,increasetheinterferencesinSCMapplicationsystems,sotheSCMmusthavehighresistancetooutsideinterference;secondoneistheperformance-priceratiooftheSCM.Consideringtheaforementionedfactors,weadoptedtheAT89S52developedbyATMELasmaincontrolunit,andthefinalschemeofmaincontrolcircuitconsistsofAT89S52,timerandresetcircuit[8,9].Asshowninfigure3.3.2.1SensorSelectionAcrucialissueingasdetectingsystemdesignishowtoselectgassensors.Commongassensorsaremetaloxidesemiconductorsuchastinoxide,zincoxide,titaniumoxideandaluminumoxide.Problemsencounteredwiththesesensorsarelackofflexibility,poorresponsetimesandoperatedatelevatedtemperature[10].Anewmethodofch4detectingbasedoninfraredtechniqueswaspresentedinrecentyears,butitisstillinprogressandmuchworkshouldbedonebeforeitcanbeappliedtosolvethepracticeproblems[11].ThissystemadoptedcatalyticcombustiontypegassensorMC112developedbySUNSTARgrouptomeasurethegas(ch4)concentration.Figure4showstheoutsideviewandinternalcircuitofMC112,table1liststhemaintechnologyparametersofMC112.MC112gasdetectorexploitscatalyticcombustionprinciple;thetwo-armbridgeiscomprisedofmeasureandcompensatecomponentspairs.Whenitisexposedtocombustiblegases,measurecomponentsresistanceRSincreasedandtransmitoutputvoltageparameterthroughmeasuringbridge,thevoltageparameterisdirectlyproportionaltothegasconcentrationvalue.Thecompensatecomponentworksastemperaturecompensationandreference.MainfeaturesofMC112includegoodrepeatability,workstably,reliability,linearoutputvoltage,andquickresponse.Theminesafetyrulesstatedthatifmethanegasconcentrationexceeds1%,safetysystemshouldmakeanalert,ifgasconcentrationexceeds2%,allpeoplemustevacuateimmediately.SincethedetectingrangeofMC112forlowconcentrationmethaneis0%-2%.Fig.4.Outsideview3.2.2SignalAmplifierCircuitItisnecessarytoamplifytheweakelectricalsignaldetectedbyMC112(1%gasconcentrationfluctuationwillresultin16mvvoltagechange).ThesystemadoptedAD623developedbyADCompanyasthehighperformanceinstrumentationamplifier.Ithasmanymerits:(1)outputwith3-12vsinglesupply(2)easytomodifysignalgainthoughanexternalresistor,itwillbeactasaunitgainwithoutexternalresistorandsignalgaincanreachto1000withanexternalresistor;(3)lowpowerconsumption,large-scaleoperationvoltage,goodlinearity,goodthermalstabilityandhighreliability.Theschematicdiagramofsignalamplifiercircuitisshowninfigure5.3.3A/DConverterModuleAsshowninFigure6,thismoduleconsistsofmultiplexerCD4051,samplingholderLF389,A/DconverterAD574A[12]andparallelI/Ochip8255A.Asacorepart,AD574Aisa12-bitsuccessive-approximationA/Dconverterchipwiththree-statebuffer,itsconversiontimeisabout25μs.AD574AcandirectlyconnectedtoAT89S52withoutadditionalinterfacelogiccircuit,withinternalhighaccuracyreferencepowersupplyandclockcircuit,AD574Acanoperatenormallywithoutexternalclocksourceandreferencepowersupply.3.4OtherModules3.4.1DigitalDisplayModuleTraditionalLCDmoduleisunsuitableinthissystembecausetheworkingenvironmentmainlyliesdeepindarkcoalminetunnel.LEDwithsoftlightshouldbethealternative.Itissuitablefortheadversecircumstancesundercoalminefeaturesbydamp-proof,excellencetemperaturecharacteristicsandlongdistancevisualeffects.Inthissystem,a6-bitLEDisadoptedtodynamicallydisplaythech4gasconcentrationvalue,withthesegmentportandbitportconnectedwithPAportandPBportof8155(1)separately.3.4.2KeyboardInputModuleInkeyboardinputmodule,wearranged13keysincluding10numberkeysand“Datacollection”key,“Enter”key,“reset”key.Adoptedoppositedirectionconnectmethod,PBportandPCportof8155(2)connectedtokeyboard’srowcircuitandcolumncircuitrespectively.3.4.3SerialCommunicationsandSound-LightAlarmingUnitsTheserialcommunicationsmoduleisshownattheleftpartinFigure9,signalofmicrocontrolleristransmittedtohostcomputerabovegroundbyRS-485,andMAX485isusedtoconvertthevoltage.RS-485isamulti-pointtwo-wayhalf-duplexcommunicationlinkbasedonsinglebalanced-wirecircuitfeaturedbyhighnoisesuppression,hightransferrate,longdistancetransmissionandWidecommon-moderange,itsmaximumtransferratereachesto10Mbps,maximumcabledistancereachesto1200m[13,14].P21andP10ofAT89S52willtakecontrolofsound-lightalarmingunitwhenthetestvalueofCH4gasconcentrationexceedsthepresetvalue.4SoftwareDesignofControlSystemTheprimaryfunctionsofthesoftwarecontrolsystemincludingsysteminitializing,thresholdvaluesetting,methanegasconcentrationdatacollectinganddisplaying,serialcommunicationsetc.Toachievetheabovefunctions,wedevelopedserialprogramsusing51serialsmicrocontrollerassembleprogramlanguageincludingmainprogram,keyboardscanningprogram,A/Dconverterprogram,alarmingprogram,serialcommunicationsprogram,datadisplayprogram,systemalarmingdiagnosisprogram,double-bytemultiplyprogram,triple-bytetobinary-coded-decimalprogramandwatchingdogprogram.Thesystemiscomprisedofmanymodules,Owingtolimitedspaceweintroducemainprogramonly.mainprograminitializingsinglechipmicrocomputer’sregistersandI/Oports,thenscanningkeyboardtoseeifthedatacollectionkeyispressed,ifno,keepscanningkeyboarduntildatacollectionkeyispressed.Whenthecollectionkeyispresseddown,defaultthresholdvalue1.00isshownonthepanel,ifuserwantstoresetthresholdvalue,justpresstheADJUSTVALUEkeytosetanewvalue,andpressENTERkeytofinishthisstep.WhenENTERkeyispressed,systemstarttheoperatingofdatacollectionandA/Dconversion,thentransmittheconverteddataintobinaryformatbycallingasubprogramofdouble-bytemultiply.Weneedthreestorageunitstoholdthesedatabecausetheyare24bitsdatainbinaryformat.Next,systemwilltransmitthesebinaryformatdataintobinary-coded-decimalformatbycallingasubprogramoftriple-bytetobinary-coded-decimal.Inthelaststep,comparingthevaluewithpre-setthresholdvaluetodecideifthesystemshouldsendanalarmsignal.Inthemeantime,thesedatawillbesendingtohostcomputerabovegroundthroughRS-485serialcommunicationsunit.Still,thesystemwillsendapositivepulsetoresetthewatchdogtimerevery1.6sec.theCrystalOscillatorfrequencyoftheSCMadoptedinthissystemis12MHZ,withtimer/counterTO,workinginmode1(16bittimer/counter),itsmaximaltimingintervalisabout66ms,sothesystemwillsendafeedingdogsignaltowatchdogcircuitevery66ms.5ConclusionsInthisstudy,anintelligentgasdetectingsystemispresented.Itcanbeusedtoreal-timemonitoringthemethanegasconcentration.Themeasuringscopeofthissystemrangefromzeroto2percent,thesensitivityofthesensorreachto0.01percent.Itisequippedwiththequickspeedandhighperformance12-bitA/Dconverter,theoperatingenvironmenttemperaturerangedfrom-20℃～+70℃.Stillthissystemfeatureswithhighreliability,easytooperate,highperformance-priceratio.Inthispaper,thetotalplanandsoftwareandhardwaredesignofagasdetectingsystemarepresented,byusingProteustotesth