开题报告-便携式CO气体泄漏报警器设计.doc

长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称便携式CO气体泄漏报警器设计课题来源学生姓名（内容包括：课题的意义，国内外发展状况，本课题的研究内容、方法、手段及预期成果，任务完成的阶段安排及时间安排，完成任务所具备的条件因素等。） 课题意义：随着经济的发展，人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视，液化气、煤气进入家庭的使用为人们带来了方便，也改善了城市的环境，但同时也给人们带来了潜在的危险，其中一氧化碳是最主要的危险源。一氧化碳是一种无色无味的气体，由于它与人体内的血红蛋白有高度的亲和力，所以当它被吸入人体后，使人发生疲倦、气短、恶心和头晕眼花等不良症状，体内吸入过多一氧化碳时甚至会导致人因缺氧而死亡。同时，一氧化碳也是一种易燃易爆的危险气体。因此，及时准确地对有房间室内进行CO浓度监测和报警成为保障群众生命安全和国家财产安全的一项必不可少的工作。为此，设计一种适用家庭使用的CO气体泄漏报警器。国内外发展状况：1 国外概况气体泄漏报警器在国外已发展成为一种相当成熟的产品，应用面相当广泛，就家庭应用而言，几乎每个家庭都安装有一只以上的气体报警仪器，并且已经体现在法律之中。气体泄漏报警器种类繁多，有电化学、红外点式、红外成像、半导体、超声波、全息等类型，并且不断有更先进的、检测精度更高、使用寿命更长的仪器出现。日本早在1980年就开始实施安装城市煤气、液化气报警器法规。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推型、固定式报警等，气体检测技术与计算机相结合，实现了智能化、多功能化。有的仪器可以实现多种气体的检测，采用统一的软件，只需要换气体传感器，如美国General Monitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化。即可实现对特定气体检测。国外的气体传感器发展很快，一方面由于人们的安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高，另一方面由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。2 国内概况我国对于湿度、温度、红外等各类传感器的研究和开发已有10多年的历史，并取得了很大的成就，但对于气体报警器及其相应的气敏传感器的研究工作在近十年才展开。在中国步入工业化的同时，中国每年的工业事故也屡屡发生。煤矿爆炸、厂房起火、工人中毒等层数不穷。这些事故的发生主要因为工业环境中使用易燃易爆、有毒有害气体不当造成。目前，现有的一氧化碳检测仪器主要面对工矿企业或者公共场所，产品主要应用与石油、化工、冶金、煤矿、液化气等企业，价格昂贵，对家庭也不太适用。但随着国内”西气东输”公司的快速发展，以天然气为代表的清洁能源产业已经快速崛起，未来天然气几乎是家庭的主要能源，这必将大大增加对气体泄漏仪器，特别是CO这种对人体危害很大的气体检测仪器的需求。目前家庭CO气体检测器的覆盖率不高，并且寿命短，一般在3年左右。我国的气敏传感器与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距。与日本比较仍要落后10年。本课题的研究内容：设计CO气体泄漏报警器，通过学习MSP430、Altium designer 相关知识，完成仪器原理图、PCB图，并选择合适的元器件完成仪器的焊接，学习IAR编程环境，完成仪器的软件编程，学会软硬件的调试，最终完成CO气体泄漏报警器的设计，不断的优化算法，提高仪器的检测精度。掌握设计一个仪器的全部过程。目前，现有一氧化碳检测仪器主要是面对工矿企业或者公共场所的检测，价格高昂，对家庭也不适用。因此，希望设计的CO气体泄漏报警器具有以下优点（1）能对一氧化碳检测准确且成本低廉（2）该产品无需专业人员操作，方便简捷。（3）为起到预防一氧化碳中毒的效果，本仪器采用灯光、语音、震动等多种报警方式希望报警器达到以下功能： 1. 实时精确的检测和显示CO的浓度。 2. 通过按键设置CO报警阀值，当CO浓度高于设定的阀值，语音报警，震动并灯光警示。 3. 采用可充电的锂电池，并内置充电电路，可通过显示屏实时的显示电量使用情况，在电量过低时进行报警。设计出性能更加可靠，经济实惠的一氧化碳报警器。本课题的研究方法：本课题的研究方法是先了解已有的CO气体泄漏报警器的原理、结构、设计方法。根据功能需求划分模块，分别画出各个模块的原理图，并选择合适的元器件，最终生成PCB图，制作PCB板子，焊接元器件，编写软件，调试硬件，最终完成CO气体泄漏报警器的设计本课题的研究手段： 阅读有关气体泄漏器的原理、技术的相关书籍，对气体检测理论有一个基本的了解，在此基础上，对MSP430单片机深入学习，熟悉运用Altium Designer 设计原理图和PCB图、熟悉IAR编程环境，完成软件的编写，最后通过软硬件的调试，完成CO气体泄漏报警器的制作，学习一个系统设计的完成过程。本课题的研究成果：本课题最后通过Altium Designer 设计出CO气体泄漏报警器的原理图、PCB图，并完成实物的制作，熟悉运用 IAR等软件，掌握一个系统的完整设计过程。四、任务完成的阶段安排及时间安排 3月1日-3月14日(第1-2周)阅读相关书籍，完成开题报告。3月15日-3月28日(第3-4周)学习MSP430的相关知识、学习Altium Designer。3月29日-4月11日(第5-7周)设计原理图、元器件封装、PCB图。4月12日- 5月9日(第8-10周)制作PCB、购买元器件、完成元器件的焊接。5月10日-5月16日(第11、12周)编写软件、调试硬件。5月17日- 6月8日(第13-14周)撰写毕业设计论文6月9日-6月17日(第15周)提交论文评审与答辩五、任务所具备的条件因素对气体检测和传感器技术有初步了解熟悉类MSP430微控制器的编程方法。熟悉硬件的焊接和调试。能熟悉使用Altium design