单片机在煤矿电气自动化控制中的应用

杨福佳

摘要：进入21世纪以来，煤矿电气自动化控制技术得到了快速的发展，在实际工作中发挥着不可代替的作用。电气自动化控制技术给煤矿企业的发展带来了全新的机遇和挑战，单片机具有较强的编程能力和逻辑运算能力，是煤矿电气自动化控制中不可或缺的设备之一，加强单片机在煤矿电气自动化控制中的应用是提高煤炭企业市场竞争力的重要手段之一。笔者结合多年工作经验，从煤矿电气工程自动化生产的概述着手，对单片机在煤矿电气自动化控制中的应用做了简单介绍。

关键词：单片机 电气自动化控制 概述 应用

1 煤矿电气工程自动化生产的概述

1.1 煤矿科学技术发展及先进煤矿电气自动化的特点 最原始的煤矿开采工作以人工作业为主，伴随着经济的发展，科学技术不断更新发展，煤矿科学技术也取得了较高成就。从人工作业到机械作业，再到现今的自动化和信息化，煤矿电气自动化生产取得了惊人的成就。自动化以机械化为基础，促进了信息化的发展，在煤矿科学技术发展中占据着中间枢纽的作用。采煤技术比较先进的国家无论是采煤工作面、掘进工作面还是供电、排水等装置均在微处理器的基础上设置了监控和保护系统，全面提高了煤矿机电设备的安全性和可靠性。

1.2 我国煤矿电气自动化的现状 现代社会逐渐向信息化发展，自动化技术也逐渐向智能化、网络化和多功能化发展。二十世纪初，我国煤矿自动化技术得到全面发展，煤矿开采的各个环节均实现了机电一体化，与西方发达国家相比，我国煤矿电气自动化应用技术仍比较落后，在实际发展过程中还有很多需要改进的地方。

2 单片机的基本原理及选型

2.1 单片机的基本原理 单片机在很多技术系统中得到了广泛应用，该系统在煤矿电气自动化系统中应用的主要目的是监控和保护井下电气设备。主要过程是：收集检测的电信号后，及时将其转化成电压信号，对电压信号进行放大，使其成为0.5V的电压信号，接着将其传送到CPU位置，CPU系统内部的M将电压信号转化成数字信号，接着用电脑将转化后的数据进行处理，最后通过电脑显示屏显示。总线在缓冲驱动器后，对相关的继电器连接操作发出闭锁信号。

2.2 煤矿电气设备中单片机选型 ①PIC单片机特点。单片机的使用依据环境而定，不一样的工作环境需要选择不同类型的单片机，这也是煤矿单片机在煤矿电器自动化控制中成功应用的基础。煤矿电气自动化控制中使用的单片机以PIC系列产品为主，这种单片机具有防水、防漏电的特征，在实际应用过程中还能增强有用功，不需要其他设备辅助负载LED。另外，PIC单片机还具有低能耗的特点，在抗干扰方面具有较强的能力。②PIC单片机在煤矿电气设备中的应用。目前，我国煤矿控制自动化技术取得了飞速发展，煤矿自动化在采矿中的应用范围逐渐扩大。PIC单片机在煤矿电气设备中的应用有效地提高了采矿率，还能实现多项技术的兼容，因此，煤矿企业要大力推广PIC单片机的使用，提高煤矿开采的效益。

3 单片机在煤矿电气自动化控制中的应用

3.1 漏电保护 单片机可以减少煤矿开采过程中的漏电的发生，为了提高煤矿井下施工的安全性，低压漏电保护是关键因素。传统的漏电保护措施以分立元件为主，很难满足现代技术影响下的开采需求。单片机系统的应用有效地解决了传统漏电保护措施难以解决的问题。该系统智能化水平较高、执行检测时间短、检测结果准确性高、系统安全可靠，还能有效控制漏电影响下的停电范围。假如煤矿开采过程中发生漏电事故，互感器会在第一时间将参与电流转化成信号，放大器将电流信号放大传输至单片机端口，单片机对电流信号进行检测后，系统中将手机的电网频率输送到单片机，最后完成漏电检测。单片机系统如下图1所示。

■

图1 单片机系统图

3.2 风电闭锁 风电闭锁装置由信号采集处理电路和供电接触器输入端相连接的输出电路共同组成，最大的特点在于信号处理电路由整流电路和比较电路组合而成。风机在煤矿开采过程中的主要作用是供应井下的空气。煤矿生产过程中，为了保证施工人员的人身安全和施工作业的顺利开展，必须对井下的风速和风压进行严格控制，风机在井下开采过程中发挥着至关重要的作用。风力装置中风量越大驱动电机的电流越大，在风电闭锁系统中加入单片机，在间接得到风的流量参数的同时，还能将其转化成大电流的开关信号，从而实现远程传输的目的。另外，与其他调节装置相比经单片机改造后的风电闭锁系统还具有成本低、控制精度高以及系统安全可靠性强的特点。

瓦斯电闭锁是煤矿井下配电技术中的重要组成部分，该技术将电子瓦斯浓度与断路器结合，满足矿井内部的实际需求。单片机在瓦斯电闭锁中发挥着重要的作用，当瓦斯浓度超出井下标准时，系统会自动切断电源，减少因瓦斯浓度过高引发的煤矿事故；当瓦斯浓度过低，影响正常开采作业时，系统将自动转接到送电状态，保证煤矿开采的正常运行。

3.3 变电所运行控制 为了保障煤矿生产的顺利进行，必须提高变电所的可靠性。伴随着经济的发展，国家越来越注重资源的节约发展，国家出台措施对部分企业的用电额进行了严格限制。煤矿企业属于用电大户，为了减少实际工作中的用电量，可以在变电所中加入单片机，单片机自带智能电度表，可以随时对用电额进行控制，一旦出现用电超额的想象，该系统会自动发出报警信号，可以有效减少煤矿企业用电费用支出。

3.4 井下安全监控系统 传统的煤矿开采技术以手持直读式就地检测装置对井下环境进行监控，这种装置很难对井下瓦斯浓度进行有效监控，给煤矿生产带来安全隐患。利用单片机控制的井下监控系统一改传统监控系统的弊端，可以对监控到测量间隔时间段内的变化进行监控，具有反应灵敏、安全性高以及预测隐患的特点。利用这种技术可以对井下安全环境进行准确监控，在提高井下环境的安全性的同时，促进企业的发展，例如，该技术能够对井下瓦斯情况进行检测，一旦发现问题会及时发出警报，减少风险带来的危害，从而提高井下环境的安全性。

3.5 提升机技术改造 传统煤矿生产过程中使用的提升机很难满足负载变动大的情况下的工作要求，以单片机为核心进行改造的提升机系统可以有效缓解上述问题，该系统具有操作简单、灵活性高、启动平稳等特点，对于较大的负载变动可以进行有效处理，还能根据测量所得的电流预算每一钩的实际负载量。

3.6 滚筒采煤机的自动调高系统 为了满足煤层分布不均匀、厚度不一致的需要，采煤机在作业过程中必须不断地调正开采高度完成开采作业，传统的采煤机灵活性较差，很难满足以上要求。利用单片机改造后的滚动采煤机自动调高破系统有效解决了上述问题，根据测出的定子电流值可以将负荷情况及时反馈到显示屏。遇到比较硬的岩石，采煤机的负荷会明显增加，电动机定子电流因此增加，当电流超过预期值后，单片机空竹系统会自动调节采煤机的高度。调高控制系统如下图2所示。

■

图2 调高控制系统

4 结束语

综上所述，传统的接触器、继电器控制系统在煤矿生产中运行范围较广，具有设备简单、操作容易、价格便宜以及便于维修等特点，但是，这些设备在实际工作中仍存在较多问题，如寿命周期短、可靠性差以及灵活性差等。为了满足现代市场的发展需求，单片机应运而生，在煤矿生产中发挥着不可代替的作用，并且引导煤矿企业进行了一次彻头彻尾地变革。单片机在煤矿电气自动化控制中的应用不仅缓解了我国煤炭资源供不应求的现状，还促进了煤矿生产系统自动化、系统化以及自动化的发展，是满足现代社会发展需求的基础保障。

参考文献：

[1]卜桂鑫.试论单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用[J].电子制作，2013.

[2]孙福兆.单片机在煤矿电气自动化中的设计和应用[J].煤矿机械，2013.

[3]孙宇.基于单片机在煤矿电气自动化系统中的应用研究[J].电子世界，2014.endprint

摘要：进入21世纪以来，煤矿电气自动化控制技术得到了快速的发展，在实际工作中发挥着不可代替的作用。电气自动化控制技术给煤矿企业的发展带来了全新的机遇和挑战，单片机具有较强的编程能力和逻辑运算能力，是煤矿电气自动化控制中不可或缺的设备之一，加强单片机在煤矿电气自动化控制中的应用是提高煤炭企业市场竞争力的重要手段之一。笔者结合多年工作经验，从煤矿电气工程自动化生产的概述着手，对单片机在煤矿电气自动化控制中的应用做了简单介绍。

关键词：单片机 电气自动化控制 概述 应用

1 煤矿电气工程自动化生产的概述

1.1 煤矿科学技术发展及先进煤矿电气自动化的特点 最原始的煤矿开采工作以人工作业为主，伴随着经济的发展，科学技术不断更新发展，煤矿科学技术也取得了较高成就。从人工作业到机械作业，再到现今的自动化和信息化，煤矿电气自动化生产取得了惊人的成就。自动化以机械化为基础，促进了信息化的发展，在煤矿科学技术发展中占据着中间枢纽的作用。采煤技术比较先进的国家无论是采煤工作面、掘进工作面还是供电、排水等装置均在微处理器的基础上设置了监控和保护系统，全面提高了煤矿机电设备的安全性和可靠性。

1.2 我国煤矿电气自动化的现状 现代社会逐渐向信息化发展，自动化技术也逐渐向智能化、网络化和多功能化发展。二十世纪初，我国煤矿自动化技术得到全面发展，煤矿开采的各个环节均实现了机电一体化，与西方发达国家相比，我国煤矿电气自动化应用技术仍比较落后，在实际发展过程中还有很多需要改进的地方。

2 单片机的基本原理及选型

2.1 单片机的基本原理 单片机在很多技术系统中得到了广泛应用，该系统在煤矿电气自动化系统中应用的主要目的是监控和保护井下电气设备。主要过程是：收集检测的电信号后，及时将其转化成电压信号，对电压信号进行放大，使其成为0.5V的电压信号，接着将其传送到CPU位置，CPU系统内部的M将电压信号转化成数字信号，接着用电脑将转化后的数据进行处理，最后通过电脑显示屏显示。总线在缓冲驱动器后，对相关的继电器连接操作发出闭锁信号。

2.2 煤矿电气设备中单片机选型 ①PIC单片机特点。单片机的使用依据环境而定，不一样的工作环境需要选择不同类型的单片机，这也是煤矿单片机在煤矿电器自动化控制中成功应用的基础。煤矿电气自动化控制中使用的单片机以PIC系列产品为主，这种单片机具有防水、防漏电的特征，在实际应用过程中还能增强有用功，不需要其他设备辅助负载LED。另外，PIC单片机还具有低能耗的特点，在抗干扰方面具有较强的能力。②PIC单片机在煤矿电气设备中的应用。目前，我国煤矿控制自动化技术取得了飞速发展，煤矿自动化在采矿中的应用范围逐渐扩大。PIC单片机在煤矿电气设备中的应用有效地提高了采矿率，还能实现多项技术的兼容，因此，煤矿企业要大力推广PIC单片机的使用，提高煤矿开采的效益。

3 单片机在煤矿电气自动化控制中的应用

3.1 漏电保护 单片机可以减少煤矿开采过程中的漏电的发生，为了提高煤矿井下施工的安全性，低压漏电保护是关键因素。传统的漏电保护措施以分立元件为主，很难满足现代技术影响下的开采需求。单片机系统的应用有效地解决了传统漏电保护措施难以解决的问题。该系统智能化水平较高、执行检测时间短、检测结果准确性高、系统安全可靠，还能有效控制漏电影响下的停电范围。假如煤矿开采过程中发生漏电事故，互感器会在第一时间将参与电流转化成信号，放大器将电流信号放大传输至单片机端口，单片机对电流信号进行检测后，系统中将手机的电网频率输送到单片机，最后完成漏电检测。单片机系统如下图1所示。

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图1 单片机系统图

3.2 风电闭锁 风电闭锁装置由信号采集处理电路和供电接触器输入端相连接的输出电路共同组成，最大的特点在于信号处理电路由整流电路和比较电路组合而成。风机在煤矿开采过程中的主要作用是供应井下的空气。煤矿生产过程中，为了保证施工人员的人身安全和施工作业的顺利开展，必须对井下的风速和风压进行严格控制，风机在井下开采过程中发挥着至关重要的作用。风力装置中风量越大驱动电机的电流越大，在风电闭锁系统中加入单片机，在间接得到风的流量参数的同时，还能将其转化成大电流的开关信号，从而实现远程传输的目的。另外，与其他调节装置相比经单片机改造后的风电闭锁系统还具有成本低、控制精度高以及系统安全可靠性强的特点。

瓦斯电闭锁是煤矿井下配电技术中的重要组成部分，该技术将电子瓦斯浓度与断路器结合，满足矿井内部的实际需求。单片机在瓦斯电闭锁中发挥着重要的作用，当瓦斯浓度超出井下标准时，系统会自动切断电源，减少因瓦斯浓度过高引发的煤矿事故；当瓦斯浓度过低，影响正常开采作业时，系统将自动转接到送电状态，保证煤矿开采的正常运行。

3.3 变电所运行控制 为了保障煤矿生产的顺利进行，必须提高变电所的可靠性。伴随着经济的发展，国家越来越注重资源的节约发展，国家出台措施对部分企业的用电额进行了严格限制。煤矿企业属于用电大户，为了减少实际工作中的用电量，可以在变电所中加入单片机，单片机自带智能电度表，可以随时对用电额进行控制，一旦出现用电超额的想象，该系统会自动发出报警信号，可以有效减少煤矿企业用电费用支出。

3.4 井下安全监控系统 传统的煤矿开采技术以手持直读式就地检测装置对井下环境进行监控，这种装置很难对井下瓦斯浓度进行有效监控，给煤矿生产带来安全隐患。利用单片机控制的井下监控系统一改传统监控系统的弊端，可以对监控到测量间隔时间段内的变化进行监控，具有反应灵敏、安全性高以及预测隐患的特点。利用这种技术可以对井下安全环境进行准确监控，在提高井下环境的安全性的同时，促进企业的发展，例如，该技术能够对井下瓦斯情况进行检测，一旦发现问题会及时发出警报，减少风险带来的危害，从而提高井下环境的安全性。

3.5 提升机技术改造 传统煤矿生产过程中使用的提升机很难满足负载变动大的情况下的工作要求，以单片机为核心进行改造的提升机系统可以有效缓解上述问题，该系统具有操作简单、灵活性高、启动平稳等特点，对于较大的负载变动可以进行有效处理，还能根据测量所得的电流预算每一钩的实际负载量。

3.6 滚筒采煤机的自动调高系统 为了满足煤层分布不均匀、厚度不一致的需要，采煤机在作业过程中必须不断地调正开采高度完成开采作业，传统的采煤机灵活性较差，很难满足以上要求。利用单片机改造后的滚动采煤机自动调高破系统有效解决了上述问题，根据测出的定子电流值可以将负荷情况及时反馈到显示屏。遇到比较硬的岩石，采煤机的负荷会明显增加，电动机定子电流因此增加，当电流超过预期值后，单片机空竹系统会自动调节采煤机的高度。调高控制系统如下图2所示。

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图2 调高控制系统

4 结束语

综上所述，传统的接触器、继电器控制系统在煤矿生产中运行范围较广，具有设备简单、操作容易、价格便宜以及便于维修等特点，但是，这些设备在实际工作中仍存在较多问题，如寿命周期短、可靠性差以及灵活性差等。为了满足现代市场的发展需求，单片机应运而生，在煤矿生产中发挥着不可代替的作用，并且引导煤矿企业进行了一次彻头彻尾地变革。单片机在煤矿电气自动化控制中的应用不仅缓解了我国煤炭资源供不应求的现状，还促进了煤矿生产系统自动化、系统化以及自动化的发展，是满足现代社会发展需求的基础保障。

参考文献：

[1]卜桂鑫.试论单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用[J].电子制作，2013.

[2]孙福兆.单片机在煤矿电气自动化中的设计和应用[J].煤矿机械，2013.

[3]孙宇.基于单片机在煤矿电气自动化系统中的应用研究[J].电子世界，2014.endprint

摘要：进入21世纪以来，煤矿电气自动化控制技术得到了快速的发展，在实际工作中发挥着不可代替的作用。电气自动化控制技术给煤矿企业的发展带来了全新的机遇和挑战，单片机具有较强的编程能力和逻辑运算能力，是煤矿电气自动化控制中不可或缺的设备之一，加强单片机在煤矿电气自动化控制中的应用是提高煤炭企业市场竞争力的重要手段之一。笔者结合多年工作经验，从煤矿电气工程自动化生产的概述着手，对单片机在煤矿电气自动化控制中的应用做了简单介绍。

关键词：单片机 电气自动化控制 概述 应用

1 煤矿电气工程自动化生产的概述

1.1 煤矿科学技术发展及先进煤矿电气自动化的特点 最原始的煤矿开采工作以人工作业为主，伴随着经济的发展，科学技术不断更新发展，煤矿科学技术也取得了较高成就。从人工作业到机械作业，再到现今的自动化和信息化，煤矿电气自动化生产取得了惊人的成就。自动化以机械化为基础，促进了信息化的发展，在煤矿科学技术发展中占据着中间枢纽的作用。采煤技术比较先进的国家无论是采煤工作面、掘进工作面还是供电、排水等装置均在微处理器的基础上设置了监控和保护系统，全面提高了煤矿机电设备的安全性和可靠性。

1.2 我国煤矿电气自动化的现状 现代社会逐渐向信息化发展，自动化技术也逐渐向智能化、网络化和多功能化发展。二十世纪初，我国煤矿自动化技术得到全面发展，煤矿开采的各个环节均实现了机电一体化，与西方发达国家相比，我国煤矿电气自动化应用技术仍比较落后，在实际发展过程中还有很多需要改进的地方。

2 单片机的基本原理及选型

2.1 单片机的基本原理 单片机在很多技术系统中得到了广泛应用，该系统在煤矿电气自动化系统中应用的主要目的是监控和保护井下电气设备。主要过程是：收集检测的电信号后，及时将其转化成电压信号，对电压信号进行放大，使其成为0.5V的电压信号，接着将其传送到CPU位置，CPU系统内部的M将电压信号转化成数字信号，接着用电脑将转化后的数据进行处理，最后通过电脑显示屏显示。总线在缓冲驱动器后，对相关的继电器连接操作发出闭锁信号。

2.2 煤矿电气设备中单片机选型 ①PIC单片机特点。单片机的使用依据环境而定，不一样的工作环境需要选择不同类型的单片机，这也是煤矿单片机在煤矿电器自动化控制中成功应用的基础。煤矿电气自动化控制中使用的单片机以PIC系列产品为主，这种单片机具有防水、防漏电的特征，在实际应用过程中还能增强有用功，不需要其他设备辅助负载LED。另外，PIC单片机还具有低能耗的特点，在抗干扰方面具有较强的能力。②PIC单片机在煤矿电气设备中的应用。目前，我国煤矿控制自动化技术取得了飞速发展，煤矿自动化在采矿中的应用范围逐渐扩大。PIC单片机在煤矿电气设备中的应用有效地提高了采矿率，还能实现多项技术的兼容，因此，煤矿企业要大力推广PIC单片机的使用，提高煤矿开采的效益。

3 单片机在煤矿电气自动化控制中的应用

3.1 漏电保护 单片机可以减少煤矿开采过程中的漏电的发生，为了提高煤矿井下施工的安全性，低压漏电保护是关键因素。传统的漏电保护措施以分立元件为主，很难满足现代技术影响下的开采需求。单片机系统的应用有效地解决了传统漏电保护措施难以解决的问题。该系统智能化水平较高、执行检测时间短、检测结果准确性高、系统安全可靠，还能有效控制漏电影响下的停电范围。假如煤矿开采过程中发生漏电事故，互感器会在第一时间将参与电流转化成信号，放大器将电流信号放大传输至单片机端口，单片机对电流信号进行检测后，系统中将手机的电网频率输送到单片机，最后完成漏电检测。单片机系统如下图1所示。

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图1 单片机系统图

3.2 风电闭锁 风电闭锁装置由信号采集处理电路和供电接触器输入端相连接的输出电路共同组成，最大的特点在于信号处理电路由整流电路和比较电路组合而成。风机在煤矿开采过程中的主要作用是供应井下的空气。煤矿生产过程中，为了保证施工人员的人身安全和施工作业的顺利开展，必须对井下的风速和风压进行严格控制，风机在井下开采过程中发挥着至关重要的作用。风力装置中风量越大驱动电机的电流越大，在风电闭锁系统中加入单片机，在间接得到风的流量参数的同时，还能将其转化成大电流的开关信号，从而实现远程传输的目的。另外，与其他调节装置相比经单片机改造后的风电闭锁系统还具有成本低、控制精度高以及系统安全可靠性强的特点。

瓦斯电闭锁是煤矿井下配电技术中的重要组成部分，该技术将电子瓦斯浓度与断路器结合，满足矿井内部的实际需求。单片机在瓦斯电闭锁中发挥着重要的作用，当瓦斯浓度超出井下标准时，系统会自动切断电源，减少因瓦斯浓度过高引发的煤矿事故；当瓦斯浓度过低，影响正常开采作业时，系统将自动转接到送电状态，保证煤矿开采的正常运行。

3.3 变电所运行控制 为了保障煤矿生产的顺利进行，必须提高变电所的可靠性。伴随着经济的发展，国家越来越注重资源的节约发展，国家出台措施对部分企业的用电额进行了严格限制。煤矿企业属于用电大户，为了减少实际工作中的用电量，可以在变电所中加入单片机，单片机自带智能电度表，可以随时对用电额进行控制，一旦出现用电超额的想象，该系统会自动发出报警信号，可以有效减少煤矿企业用电费用支出。

3.4 井下安全监控系统 传统的煤矿开采技术以手持直读式就地检测装置对井下环境进行监控，这种装置很难对井下瓦斯浓度进行有效监控，给煤矿生产带来安全隐患。利用单片机控制的井下监控系统一改传统监控系统的弊端，可以对监控到测量间隔时间段内的变化进行监控，具有反应灵敏、安全性高以及预测隐患的特点。利用这种技术可以对井下安全环境进行准确监控，在提高井下环境的安全性的同时，促进企业的发展，例如，该技术能够对井下瓦斯情况进行检测，一旦发现问题会及时发出警报，减少风险带来的危害，从而提高井下环境的安全性。

3.5 提升机技术改造 传统煤矿生产过程中使用的提升机很难满足负载变动大的情况下的工作要求，以单片机为核心进行改造的提升机系统可以有效缓解上述问题，该系统具有操作简单、灵活性高、启动平稳等特点，对于较大的负载变动可以进行有效处理，还能根据测量所得的电流预算每一钩的实际负载量。

3.6 滚筒采煤机的自动调高系统 为了满足煤层分布不均匀、厚度不一致的需要，采煤机在作业过程中必须不断地调正开采高度完成开采作业，传统的采煤机灵活性较差，很难满足以上要求。利用单片机改造后的滚动采煤机自动调高破系统有效解决了上述问题，根据测出的定子电流值可以将负荷情况及时反馈到显示屏。遇到比较硬的岩石，采煤机的负荷会明显增加，电动机定子电流因此增加，当电流超过预期值后，单片机空竹系统会自动调节采煤机的高度。调高控制系统如下图2所示。

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图2 调高控制系统

4 结束语

综上所述，传统的接触器、继电器控制系统在煤矿生产中运行范围较广，具有设备简单、操作容易、价格便宜以及便于维修等特点，但是，这些设备在实际工作中仍存在较多问题，如寿命周期短、可靠性差以及灵活性差等。为了满足现代市场的发展需求，单片机应运而生，在煤矿生产中发挥着不可代替的作用，并且引导煤矿企业进行了一次彻头彻尾地变革。单片机在煤矿电气自动化控制中的应用不仅缓解了我国煤炭资源供不应求的现状，还促进了煤矿生产系统自动化、系统化以及自动化的发展，是满足现代社会发展需求的基础保障。

参考文献：

[1]卜桂鑫.试论单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用[J].电子制作，2013.

[2]孙福兆.单片机在煤矿电气自动化中的设计和应用[J].煤矿机械，2013.

[3]孙宇.基于单片机在煤矿电气自动化系统中的应用研究[J].电子世界，2014.endprint