（3）设计支持系统的研制

矿井通风系统整体优化设计理论与方法的实现仍要以计算机为工具，而在目前的计算机硬软件水平下，建立自动设计系统是非常困难的，因此矿井通风系统计算机软件的建立应以设计决策支持系统为主。

（4）监测点的最优布局理论

 随着采矿工业的发展，矿床开采的规模越来越大，矿井通风系统的规模也随之不断扩大，复杂性随之提高，尤其是多级机站通风系统的采用，系统管理工作量越来越大，因此采用传统的凭人工经验对系统进行管理的方法越来越不能满足人们对其社会效益和经济效益的要求，利用计算机和系统工程，实现矿井通风系统的优化管理和自动监控，使系统安全可靠经济运行势在必行。因此在系统的适当位置上，安排一定数目的监测点，提供必要的数量信息，以反映系统的运行状态，是计算机在线优化管理的一个重要环节可见，对开展矿井通风测量的监测点最优布局理论的研究是具有重要意义的。

1。3 论文的主要工作

 本课题研究的只要内容包括以下几点：

（1）矿井检测技术特点的研究；

（2）各模块的硬件设计；

（3）编译软件的介绍；

（4）监测测试，分析实验结果。

2 系统总体设计

2。1 系统总体设计结构及工作原理

 系统以STC12C5A60S2单片机作为核心的控制芯片，它是一款具有超低功耗特性的功能强大的单片机，自身带有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优点，如：超低功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式、多种存储形式和适应工业级运行环境等。

2。2 系统实现功能

   本系统可以直接检测瓦斯浓度，并且当瓦斯浓度过高时会发出警报，液晶显示器会显示瓦斯浓度的大小，鼓风扇会随着瓦斯浓度浓度的大小相应转动，浓度越高转速就越大。浓度低时就会降低转速，从而来控制瓦斯浓度，保护矿下工作者的安全生产。

3  元器件介绍 

3。1 STC12C5A60S2简介

     控制模块选用STC12C5A60S2作为主控制芯片，该芯片有足够的存储空间，可以方便的下载电脑上编好的C语言程序，能够满足该系统软件的需求，采用该芯片使得其他模块的芯片选择变得灵活，能够比较准确的计算出时间，体现了很好的实时性。并且STC12C5A60S2有很好的扩展性，使用简单方便，灵活性高且价格低廉。这就是我们选择STC12C5A60S2的原因。

STC12C5A60S2系列单片机的内部结构框图如下图所示。STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。STC12C5A60S2单片机的最小系统如图3-1所示：文献综述

图3-1最小体统结构图

3。2 MQ-2烟雾传感器简介

本设计中采用电化学气体传感器ZYMQ-2型气敏元件作为信号采集的器件。气敏传感器是系统中的重要部件，而传感器的性能直接决定了监测结果的好坏。烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。市场上的气敏传感器大致可分为两类：一种是半导体式，另一种电化学式，由于电化学传感器比半导体传感器的灵敏度要高、寿命长、功耗更低以及更稳定等优点，故本设计中采用电化学气体传感器ZYMQ-2型气敏元件。当空气中存在液化气、酒精、氢气、烟雾等气体时，传感器的电导率随此类气体浓度的改变而改变。我们这次主要对矿井下瓦斯浓度进行检测，因此选择烟雾传感器来作为信号采集的主要器件。它的原理图如图3-2所示。