基于单片机的煤气报警系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，对建筑的防火安全设计要求也愈来愈高。以西气东输工程为开端的大规模天然气利用工程的实施，意味我国城市燃气将大踏步地进入天然气时代。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。

全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着西气东输工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。

本次设计所面对的是广大居民，其优点在于：（1）成本低廉并能对烟雾和煤气准确报警。（2）该产品无需专业人员操作，只要放在合适位置，通电即可，连续使用、方便简捷。（3）能起到预防煤气中毒的效果，使人们高枕无忧。该产品必须能够有效预防广大农村居民的冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件的发生，同时也能够给城镇居民安全使用煤气提供有力的保障。

2. 国内外研究现状分析

由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和把握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。

国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情况下，国内已有一定的基础。其现状是：

（1）烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量90％以上；接触燃绕式气敏元件已具备了生产基础和能力；电化学气体传感器有了试制产品；

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

根据该设计要实现的基本功能，设计大致应该分为信号采集放大，信号处理控制，系统设置报警三个部分。

①信号采集部分即通过气体传感器检测室内气体浓度，将这种变化量转化成电压模拟量的变化，然后通过运放进行必要的放大。

4. 研究创新点

(1)采用高性能半导体气体传感器，采用四路巡回检测的方法检测房间气体浓度，将检测的到浓度信号送入a/d芯片中进行模--数转换，利用avr单片机控制声音报警，并且将气体传感器检测到的浓度值在lcd显示器上显示出来。

(2)分析：选用此方法设计电路不仅解决了温度、湿度的影响，并且简化了设计电路，降低了成本，采用此种方法设计主体电路。具体电路设计将在下文中给出。通过搜集信息，提出本次设计采用qm-n5型气体传感器。现在特将此传感器简单介绍如下：

(3)特点：qm-n5型气体传感器是以金属氧化物sno2为主体材料的n型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。适用于天然气、煤气、氢气、烷类气体、烯类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，属于n型半导体元件。灵敏度较高，稳定性较好，响应和恢复时间短。用它做成的报警器完全可以达到ul2034标准，不需温、湿度补偿。