大连东软信息学院 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 完成日期：完成日期： 2014 年 5 月 2 日 论文题目论文题目：基于单片机的空气质量检测仪设计与实现基于单片机的空气质量检测仪设计与实现 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract I 基于单片机的空气质量检测仪设计与实现基于单片机的空气质量检测仪设计与实现 摘摘 要要 随着经济的发展，人们越来越关注污染程度日益严重的居住环境。他们开始 利用高科技产品及时对居住环境进行检测，从而及时了解环境状况 。 伴随着单片机技术的飞速发展，通过单片机开发的检测仪器越来越小型化和 多样化，然而对环境检测的多功能设备却很少被开发出来 。 本文主要介绍了基于单片原理开发的环境检测系统。该系统把单片机的控制 技术和传感器技术相结合，开发成多功能环境检测系统。通过它对温湿度传感器、 燃气浓度传感器、甲醒浓度传感器以及粉尘传感器的控制，实现对家庭环境的温 湿度、燃气浓度、甲醒浓度、空气颗粒大小的采集。采集的数值经过 AID 模数转 换，再传输给单片机读取，然后传输给液晶显示屏显示，达到对室内环境的多功 能检测和及时显示，使得室内环境状况一目了然。当检测值超出预设值时，单片 机驱动蜂鸣器报警，使得用户及时发现环境的具体状况，从而为用户的居住生活 带来舒适和安全。从而摆脱检测仪器的简单、独立的缺点而实现检测仪器的系统 化、小型化、高效率和多功能。 关键词关键词：环境，单片机，传感器，PM2.5 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Air quality tester based on SCM Abstract With the development of economy, people are paying more attention to the living environment pollution is increasingly serious. They began to use the high-tech products in a timely manner to test the living environment, and in a timely manner to understand the status of the environment. Accompanied by single-chip computer technology rapid development, through the single-chip microcomputer detecting instrument is more and more miniaturized and diversified development. Detection of multi-function equipment to the environment, however, is rarely developed. This article mainly introduced the development of environment detection system on the basis of the principle of single chip. The system of the single chip microcomputer control technology and sensor technology, developed into a multifunctional testing system environment. Through its sensor for temperature and humidity sensor, the gas concentration in the dust, formaldehyde concentration sensor and sensor control, implementation of home environment temperate and humidity, gas concentration and the concentration of formaldehyde，the air particles the size of the collection. Acquisition value after AID analog-to-digital conversion, to transmit to MCU read again，and then transferred to the LCD display shows, reached for the indoor environment of the multi-function detection and display in time, make indoor environment condition be clear at A glance. When values beyond the preset value, MCU drive buzzer alarm, allows the user environment specific shape in time. To get rid of a testing instrument is simple, the faults of independent and systematic testing instrument，the miniaturization, high efficiency and more functionality. Keywords: environment, Single chip microcomputer, sensor, PM2.5 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 绪 论.1 1.1 课题研究背景与意义.1 1.1.1 粉尘检测研究.1 1.1.2 粉尘对健康以及环境的影响.1 1.2 课题研究内容与方法.2 1.3 课题研究现状.2 第 2 章 关键技术介绍.3 2.1 关键技术一.3 2.2 关键技术二.3 2.3 关键技术三.4 2.4 关键技术四.4 第 3 章 系统需求分析.6 3.1 系统设计目标.6 3.2 系统功能需求.6 3.2.1 最小系统功能需求6 3.3 系统非功能需求.6 3.4 系统开发环境.7 3.5 系统可行性分析.7 3.5.1 技术可行性.7 3.5.2 经济可行性.8 第 4 章 系统设计.9 4.1 系统设计指导原则.9 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 4.2 体系结构设计.9 4.3 硬件设计.10 4.3.1 单片机与外围电路设计.10 4.4 软件设计.13 4.4.1 控制流程设计.13 4.4.2 功能模块设计.14 第 5 章 系统实现15 5.1 软件实现15 第 6 章 系统测试17 6.1 测试概述.17 6.2 测试用例.17 6.2.1 实时监测.17 6.2.2 LCD 显示.17 第 7 章 结 论18 参考文献19 致 谢20 附录 A21 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 1 章章 绪绪 论论 随着经济的发展，我们所生活的自然环境发生着巨大的改变，特别是空气污染最 为明显，能见度大幅度降低，这些都表明着空气中的可悬浮颗粒越来越多，严重影响 着我们的身体健康，以及我们的身心健康，在这样的大环境下设计一款可以检测可悬 浮颗粒的仪器就变的十分的需要和紧迫。可悬浮颗粒检测仪可以检测空气中大多数的 颗粒，将数值显示在屏幕中，并且可以报警是否当前的空气质量威胁身体健康，从而 做出相应的防护措施。 1.1 课题研究课题研究背景与意义背景与意义 现在观看每天的天气状况，已经成为人们的生活习惯之一。随着我国城市空气污 染的加重，空气质量与我们每个人息息相关，因此我们自然就得关注空气污染背后的 主犯：PM2.5。 其实早在 12 月 18 日，民间环保组织绿色和平就发布了国内首份 PM2.5 的研究报 道危险的呼吸-PM2.5 的健康危害及经济损失评估研究 。 这项研究已经发布，就立即引起了各界的关注。该研究选取了四个重点城市 作为研究对象，分别是北京、上海、广州以西安。研究结果显示：在 2012 年，北京、 上海、广州以及西安这四大城市因为 PM2.5 污染造成死亡的人数分别是 2349 人、2980 人、1715 人以及 726 人，总共 7770 人。这些死亡人数占到当年死亡人数的比例分别是 1.9%、1.6%，2.2%以及 1.5%。 同时研究指出，如果这四大城市对于 PM2.5 的污染现状不做出改善措施，在 2012 年将造成早死人数高达 8572 人。北京大学公共卫生学院李国星博士表示，研究中 还没有考虑到长期效应，否则数字还会持续增加。因此 PM2.5 的研究刻不容缓。 1.1.1 粉尘检测研究粉尘检测研究 由于空气中的粉尘污染日益严重，各个国家都对其的检测研究很深入。目前检测 方法主要利用光吸收、光散射。射线和交流静电感应原理制成的检测仪器。市场上较 为常用的型号有：SIDPAK、DUSTTRAK、LD、P-5L2、Sintrol S300 系列、CCZ-1000 等型号的仪器。 1.1.2 粉尘对健康以及环境的影响粉尘对健康以及环境的影响 PM2.5 对人体健康造成的危害是多方面的，目前认为 PM2.5 ：主要通过引起肺炎 症反应以及氧化损伤，引发系统性炎症反应与神经调节改变，从而影响呼吸系统、心 血管系统和中枢神经系统等。流行病学研究表明心律失常、心肌梗死、心力衰竭、动 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 脉粥样硬化、冠心病等都与 PM2.5 暴露有关。每个人每天平均要吸入约 1 万升的空气， 进入肺泡的微尘能够被快速的吸收、不经过肝脏解毒并且直接进入血液循环从而分布 到全身部分；其次，还能够损害血红蛋白输送氧气的能力和丧失活性。对于血液循环 障碍和贫血的病人来说，极有可能产生不可估计的后果。例如能够加重呼吸系统原有 疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。并且这些可悬浮颗粒还能够 通过支气管和肺泡直接进入血液，其中含有的有害气体、重金属离子等溶解在血液当 中，极大的伤害人体的健康。人体本来的生理结构对 PM2.5 没有任何过滤、阻拦能力， 而 PM2.5 对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面 1.2 课题研究内容与方法课题研究内容与方法 本设计的最终目的是通过单片机与数字控制技术相结合而实现对 PM2.5 的检测于 一体的环境检测系统。这种检测系统具有制造成本低廉、操作简单而测量精度高、显 示迅速的优点。经过充分的调研、综合分析、对改善室内环境的方法进行比较以及对 各种测量方法的对比，本设计基于单片机为系统 控制核心，采用显示屏显示和蜂鸣报 警，实现高效的室内环境检测的功能。主要的设计内容如下： 1.采用 STC89C52 单片机作为控制核心。 2.