PM2.5检测及远程通讯的设计

PM2.5检测及远程通讯的设计

                                                 PM2.5检测及远程通讯的设计

摘要:本课题研究的是室内PM2.5指数的检测、转换和显示并将检测的结果通过无线通讯技术传输,从而可以采取相关措施改善空气质量。帮助人们更直接的了解频繁居住的区域的空气质量,有利于采取相应措施来改善和调整。
关键词:GP2Y1010AUOF PM2.5灰尘传感器,ATmega32A-AU单片机,无线通讯技术
 
PM2.5 detection and remote communication system
Abstract: This study is the detection of indoor PM2.5 index, conversion and display and detection result is transmitted through the wireless communication technology, which can take relevant measures to improve air quality, help people more direct understanding of the frequent residence of regional air quality, to take corresponding measures to improve and adjust.
Keywords:PM2.5;GP2Y1010AUOF dust sensor;ATmega32A-AU MCU;wireless communication technology
 
目录
第一章 绪论………………………………………………………………………4
1.1 PM2.5检测与远程通讯的背景和意义………………………………………4
  1.1.1 课题技术背景…………………………………………………………4
  1.1.2 课题研究意义…………………………………………………………4
1.2 PM2.5检测与远程通讯的发展状况…………………………………………5
  1.2.1 国外发展状况…………………………………………………………5
  1.2.2 国内发展状况…………………………………………………………6
1.3 PM2.5检测与远程通讯的技术指标…………………………………………4
1.4 课程设计的研究内容………………………………………………………5
第二章 整体设计方案………………………………………………………6
2.1 系统整体设计思路…………………………………………………………6
2.2 系统整体框图………………………………………………………………7
2.3 系统整体工作原理…………………………………………………………8
第三章 单元电路的设计和论证…………………………………………8
3.1 传感器模块…………………………………………………………………8
  3.1.1 传感器的选用…………………………………………………………8
  3.1.2 传感器的技术指标……………………………………………………9
  3.1.3 传感器的内部结构……………………………………………………9
  3.1.4 传感器的工作原理……………………………………………………10
  3.1.5 传感器的驱动条件……………………………………………………10
  3.1.6 传感器输出的模拟信号与粉尘之间的关系…………………………10
  3.1.7 传感器连接电路图……………………………………………………11  
3.2 脉冲频率转换模块…………………………………………………………11
  3.2.1 脉冲频率转换芯片的选择……………………………………………11
      3.2.2 脉冲频率转换电路……………………………………………………13
3.3 单片机模块…………………………………………………………………14
  3.3.1 ATMEGA32A-AU单片机介绍……………………………………………14
      3.3.2 ATMEGA32A-AU单片机时钟电路……………………………………16
  3.3.3 ATMEGA32A-AU单片机复位电路………………………………………16
  3.3.4 单片机模块电路………………………………………………………17
3.4 显示模块…………………………………………………………………17
  3.4.1 显示器的选用…………………………………………………………17
  3.4.2 PM2.5 数据显示电路连接图…………………………………………22
3.5 通讯模块…………………………………… 23               
  3.5.1 CC1101芯片的介绍……………………………………………………23
3.6 电源模块………………………………………………………………24
  3.6.1  AMS1117-3.3V(STO-223)线性稳压器……………………………24
  3.6.2 A78L05ACPK 线性稳压器………………………………………………24
  3.6.3 BTS10P和S40…………………………………………………………24
第四章 软件设计………………………………………………………………25
 4.1 软件设计思路……………………………………………………………25
   4.1.1 选择编程语言………………………………………………………25
   4.1.2 软件功能需求………………………………………………………26
 4.2 软件模块设计…………………………………………………………26
   4.2.1 主程序模块…………………………………………………………26
   4.2.2 脉冲频率转换模块…………………………………………………27
   4.2.3 LCD显示模块…………………………………………………………27
第五章 软硬件系统的调试…………………………………………………27
第六章 总结…………………………………………………28
参考文献………………………………………………………30
附录……………………………………………………………31
 
 
 
 
 
第一章 绪论
1.1 PM2.5检测与远程通讯的背景和意义
1.1.1 课题研究背景
随着城市化步伐的加快,居民生活水平不断提高,我国工业化也迅速发展,因此,空气质量不短下降。拥有了物质基础,人们更注重于精神的追求,因而对生活坏境的要求越来越高,尤其是对空气质量的要求也越来越高。最近,PM2.5吸引了人们的关注。PM2.5值得是空气中直径小于或者等于2.5微米的固体悬浮颗粒,颗粒中含有大量有毒有害的物质,易吸附重金属等有毒物质,而且该颗粒在空气中徘徊,停留的时间长,因此很容易被人体吸收。人体一旦吸收,便会引起呼吸道感染,支气管炎等疾病,严重危害健康。检测空气中PM2.5指数,能够有效的采取相应措施,防止PM2.5带来的空气污染以及呼吸道疾病。电视新闻,广播等媒体报道的PM2.5的相关指数大多是某一城市的PM2.5,而人们常活动的区域的空气质量,PM2.5指数就不得而知了。所以本课程设计侧重于研究人们常活动区域的PM2.5指数。
随着科学技术的发展,无论是大范围还是小范围,电子还是机械控制都离不开信号的传输,因此无线通讯技术也随之迅速发展。无线通讯技术灵活性高,不受时间和空间的限制,操作方便,节约时间和人工。无线通讯比有线通讯所需的传输介质少,因此降低了成本,更有经济性。在该课程设计中,运用有线通讯传输过检测、转换获得的PM2.5指数。
1.1.2 课题研究意义 
最近些年,我国无论是经济领域还是科技邻域,都获得了前所未有的发展。人们生活水平不断提高,开始追求高品质的生活。市场上普遍出现了形形色色的加湿器,空气净化器,吸尘器等等生活家居用品。可以看出,人们对日常生活的环境格外重视。日前,环境污染越来越严重,空气质量也不短下降,空气中各种污染物种类不断增多,含量也有所增加。空气中对人体有害的污染物,例如二氧化硫,臭氧,二氧化氮,PM10,PM2.5等等,其中最厉害的是PM2.5,也是人们最关注的。市面上也出现了好多有关PM2.5检测的仪器。
本课程设计研究的就是PM2.5指数的检测、转换和显示,并通过无线通讯技术传输。PM2.5的检测、显示和传输,可以帮助人们更直接的了解频繁居住的区域的空气质量,有利于采取相应措施来改善和调整。PM2.5是悬浮在空气中直径很小的固体颗粒,易吸附重金属等有毒物质,在空气中悬浮时间长,容易进入到人的肺等身体器官,引起呼吸道感染,支气管炎,咳嗽,哮喘等疾病。PM2.5进入身体后也会与人体的血红蛋白结合,影响人正常的造血功能,从而引发癌症。因此,PM2.5引起了人们和环保局广泛关注。可见检测PM2.5对人们生活具有实际的意义。  
一、 设计任务
1.PM2.5信号的采集及处理,并用LCD显示;
2.无线通讯传递方法设计
二、课题简介
本课题主要研究二个方面:无线通讯传递及某监测信号的采集及处理;以无线通讯为主,本课题适用于通过成熟的通讯平台,对空气中PM2.5成分检测传送至网关,再通过GPRS传送到管理中心,实现多方位检测。
三、技术指标
(1)每天凌晨及傍晚各测一次,主动上传到网关;上传时差不大于5秒
(2)每公里布7个采样点,接于电源同一相;
(3)数据要三年备查;
(4)相对误差小于5%
工作电源:(220±10%)V,频率50HZ
一、选题简介、意义
选题简介:
随着社会经济的发展以及居民生活水平的提高,工业化趋势加重,雾霾天气日益严重,人们对有关环境的各类报告的关注度也越来越高。其中,PM2.5的检测尤为关键。气象预报站给出的空气质量数据,若是具体到某一区域的空气质量情况还是很难得知的。因此,此次课题侧重于研究人们日常生活频繁出入的地区的空气质量,让我们能够时刻了解平时生活最频繁的区域内的空气情况。本课题研究的是室内PM2.5指数的检测、显示并将检测的结果通过无线通讯技术传输给终端,从而可以采取相关措施改善空气质量,例如控制室内空气净化器的运作。
 
    选题意义:
1.实用性
随着人们生活水平的提高,人们对生活品质的要求也越来越高,尤其是对生活环境质量的要求。因为生活环境的好坏时刻影响着人们身体的健康,而PM2.5系数的高低直接影响着空气质量的好坏,因此检测PM2.5的值具有很强的实用性,符合环保要求。
2.技术性
PM2.5检测空气质量且及时地显示检测数据并通过无线通讯的方式传输给控制设备具有一定的技术含量。
3.经济性
无线通讯技术没有电缆的束缚,不受时间或空间的影响,操作起来更方便。无线通讯技术比有线通讯技术更具安全性和稳定性。无线通讯技术与有线通讯技术相比成本更低,因此降低了成本,更有经济性。
 
二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
1、课题研究:
  PM2.5数据检测和显示以及无线通讯
 
2、主要研究内容及解决的问题:
  内容
    1)传感器的选用
2)PM2.5浓度值的采集、转换、显示
3)无线通讯系统
  解决的主要问题
    1)传感器信号转换技术、线性化技术
    2)PM2.5浓度值的采集和转换电路的设计
3)PM2.5测量值显示电路的设计
4)无线通讯系统的设计
 
3、预期目标:
    1)设计出实现PM2.5的检测以及显示系统
    2)能显示出PM2.5的值
    3)能通过无线通讯将检测的数据传输给计算机
    4)研究出性价比高,准确度高的大气污染指数测量方案
 
4、研究步骤:
1)系统整体的设计
  2)传感器种类的选用
3)方案的设计与比较
4)设计PM2.5浓度值采集电路
5)设计PM2.5浓度值转换电路
6)设计PM2.5浓度值显示电路
7)设计无线传输模块
8)软件的设计
  9)单元电路的调试
10)系统总调试
 
5、研究方法、措施:
1、从图书馆搜索与本课题相关的书籍以及期刊论文
2、网上搜索课题相关的知识、材料
3、请教指导老师,解决问题
参考文献
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