1. 研究目的与意义

1.背景：随着经济和科学技术的快速发展，人们对新能源的重视程度也逐步加深，绿色能源在社会的每个领域否变得越来越普遍了，其中天然气、煤气（主要成分为甲烷）作为绿色能源的代表逐渐替代的传统的燃料走进了几乎所有的居民家。但是，随着新能源的越来越普遍，在给人们带来方便的同时也带来了潜在的危险。天然气在使用过程中，若管道和阀门密封不好，一旦泄漏出去极易爆炸，危及人们的生命财产安全。每年，因天然气气泄露造成的中毒事故中，因使用不当或产品本身的质量问题,造成的中毒事故，全国均有不少事例，更有甚者，因室内泄露浓度过高，引起爆炸的事故也不少见。因此，对天然气的检测和泄露报警等措施的需求就显得非常的迫切，基于此种需求，对甲烷检测的相关产品的设计就显得尤为重要。

2.意义：基于单片机的甲烷检测器可以检测空气中的甲烷浓度，当浓度超过预定值时能自动发出警报，提醒人们注意危险的发生，从而达到保护居民和财产的安全。

2. 课题关键问题和重难点

课题内容：

本设计以单片机为控制系统，结合mq-4 可燃气体传感器实现对天然气的检测，其中mq-4气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(sno2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，再通过信号放大电路，将采集的信息放大为单片机可以识别的模拟电压信号。通过模数转换芯片tlc1549采集电压信息，把采集到的模拟量转换为相应的数字量，数字量经过处理后送到显示模块，通过液晶显示出来数值。而且，mq-4气体传感器对甲烷灵敏度高，对酒精及其他一些干扰性气体有较强的抗干扰能力。

课题难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

《arduino从基础到实践》作者：michael mcroberts.本书用50个项目来介绍arduino的应用，从最基础的输入输出项目逐渐进入较高级的话题，比如arduino与互联网的连接等。每一个项目都由完整的硬件方案和软件程序组成，读者无须再翻阅其他书籍即可完成本书中的各种电子制作项目。另外《arduino从基础到实践》对读者的基础知识要求非常低，非常适合学生自学arduino，同时本书也介绍了一些相当有难度和实用性很强的项目，对于有一定基础的电子爱好者也有很好的参考价值。

《基于 a v r 单片机的瓦斯浓度检测仪的设计》作者：刘正全，肖兴明，陈旭忠，季华.该论文给出了基于 avr 单片机 at90s8535 瓦斯浓度检测仪的设计方案。该系统由瓦斯敏感探头和 ch217 芯片来对矿井内的瓦斯浓度进行测量，单片机根据传感器电路的报警输出信号及反馈电压值，控制语音芯片间隔固定时段对瓦斯浓度进行通报，发生险情及时报警， led 数码管显示作为辅助模块，动态显示瓦斯浓度。此外，当单片机所采集的瓦斯浓度达到设定数据量时，通过 rs - 485 总线传送给上位机进行综合分析。

《单片机高级语言c51应用程序设计》作者：徐爱钧，彭爱华.本书以美国franklin软件公司专为805l系列单片机设计的高效率c语言编译器为核心，阐述了单片机高级语言c51的基本语法、各种运算符的作用以及语句结构等，详细介绍了c51编译器、l51连接定位器以及a5l宏汇编器的使用方法，对于各种编译连接控制指令作了详尽的描述，并给出了各种编译连接错误信息。适合于广大从事单片机应用系统开发研制的工程技术人员阅读，特别适合于已经了解单片机原理而希望采用高级语言编程的单片机用户，也可作为普通高等工科院校大学生或研究生学习c语言的教学用书。

4. 研究方案

方案一:通过单片机作为主控单元，利用气体检测传感器检测信号，并把模拟信号通过a/d电路转换为数字信号，送入单片机中，单片机对此信号进行处理后，送入显示电路，实时显示室内天然气浓度。当室内天然气浓度超限（即达到危险浓度）时，实现声光报警，并打开排风扇。

方案二:可以通过传感器感知信号多级放大电路，并用电位器调节得到固定的电压值，当得到天然气信号时，电阻值立刻变小，放大器的放大倍数增加，电压也就随着增加，驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性，但是电路比较复杂，智能性较差。

比较两种方法，单片机比较便宜，而且，使用单片机设计灵活性更强、用途更宽广，因此，综合考虑，我选择方案一，利用单片机系统完成甲烷检测器的设计。

5. 工作计划

第1周： 查找文献和翻译文献

　第2周： 撰写开题报告

　第3周： 系统的总体设计和规划