基于单片机的室内一氧化碳监测报警系统设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着社会经济的发展,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,会和血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白,使血红蛋白丧失携氧的能力和作用,造成动脉壁缺氧、水肿,阻碍血流通畅,使人发生疲倦、气短、恶心和头晕眼花等不良症状,造成组织窒息,体内吸入过多一氧化碳时甚至会导致人因缺氧而死亡。一氧化碳对全身的组织细胞均有毒性作用,尤其对大脑皮质的影响最为严重。因为一氧化碳无色无味,除非专门的仪器,否则很难被察觉,在室内生煤炉取火做饭、使用一些家用电器时,很容易产生一氧化碳,如果通风不好,很容易造成一氧化碳的堆积,据《科技日报》报道,经医学验证,当空气中一氧化碳浓度达到 35ppm 时,就会对儿童智商造成损害。同时, 一氧化碳也是一种易燃易爆的危险气体,其在空气中的阀限值(指在空气中允许存在的最低浓度)为 50*10-6,爆炸极 限为 12.5% ~74%。近年来由于一氧化碳中毒而造成的事故可以说数不胜数。

那么,哪些情况容易引起一氧化碳中毒呢?一氧化碳中毒是因为含碳的物质燃烧时并没有完全燃烧的遗留产物进入呼吸道引起中毒,很多都是因为家居用品煤炉没有外置通风口,或者大风吹进烟囱,煤气逆流入室,家里窗户紧闭,室内不通风导致。在很多取暖条件好的地方也比较容易发生一氧化碳中毒:室内用木炭煮火锅,烧烤等,通风不良时容易引起火灾,长期在密封汽车内,煤气管道泄露等原因都可能引起煤气中毒。一氧化碳中毒后难以自救,一氧化碳中毒后容易头痛、头晕、恶心、呕吐、心悸、短暂性晕厥,重则引起肺水肿、脑水肿、心律失常甚至呼吸中枢麻痹,可在短时间内死亡。当人们意识到一氧化碳中毒时,一般都比较晚了,想打开门窗,可是手脚不听自己使唤,一般情况,一氧化碳中毒往往无法进行有效的自救。

如果我们提前安装好一氧化碳报警系统呢?当我们安装好一氧化碳报警器,一旦一氧化碳浓度到达一氧化碳报警器警戒值时,一氧化碳报警器就会发出声光警号,将危险警号告知用户,人们将会有充分的准备,提前预防一氧化碳中毒。因此,及时准确地对室内进行 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。建立一个自动完整的一氧化碳报警系统就显得尤为必要。该系统要完成的工作为实时检测目标空间内的一氧化碳浓度 , 并且在一氧化碳浓度达到预定值的时候进行自动的报警。另为此 ,我设计开发了一套应用于房屋室内的一氧化碳安全监控系统 。

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2. 研究的基本内容与方案

该系统中无论检测还是报警都是自动进行的,不需要人为的控制。目前,在自动控制领域主要有单片机以及 plc 两大类。plc 主要应用在工业生产领域,在家用领域其相比于单片机在体积、功耗以及费用等方面都存在明显的差距,因此本设计采用单片机控制的方法。单片机的优势是小而精,简单实用。 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

本设计要完成的目标是在一氧化碳浓度达到设定值的时候进行自动的报警,要解决的问题主要有一氧化碳浓度的检测以及自动报警的问题。为了解决以上问题,本设计制作了中央控制系统、检测系统以及报警系统。其中中央控制系统由单片机构成,主要负责接收以及转化检测系统传递过来的信息并发送命令给报警系统,检测系统里边的一氧化碳传感器主要负责检测一氧化碳的浓度,并将该信息以电信号的形式传递给单片机。报警系统由蜂鸣器组成,主要负责接收单片机传递的命令进行报警。

设计要求:报警器在一氧化碳浓度达到设定值时启动报警。

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3. 研究计划与安排

2.22—3.06 完成开题报告和外文翻译,在网上找一些相关文献参观。
3.07—3.09 需求分析,确定设计方案。
3.10—4.03 概要设计。
4.04—5.14 详细设计,对于不懂的地方进行询问。

5.15—6.02 论文撰写,准备答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

[1]成刚编. eclipse从入门到精通[m]。北京:清华大学出版社,2005

[2]何立民.单片机高级教程应用与设计(第2版). 北京航空航天大学出版社,2007

[3]于学禹.protel2004电路设计入门与应用[m].机械工业出版社,2007

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