基于单片机空气质量检测仪设计
基于单片机空气质量检测仪设计
摘要
随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。
关键词：STC90C51，室内空气品质，LCD显示，温湿度，VOC气体
BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIR
QUALITY TESTER DESIGN
ABSTRACT
With the development of our national economy and improvement of people's living standard, awareness of environmental issues and health problems increasing emphasis on indoor air quality (IAQ) conditions have been paid more attention to.. Two-thirds of people's life time is spent in the living room. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is on the background of toxic and harmful gases,
based on an ATMEL 8-bit working ultra-low power MCU AT89S52 as control core, which can realize real-time acquisition and processing, display ,alarm and other functions of indoor temperature, humidity, VOC gas.
Equipment powered by lithium batteries, has a good portability and versatility, and use the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor, small size, low power consumptio n, simple operation, and is suitable for family and community health care in order to know real-time acquisition of indoor air quality.
KEY WORDS：STC90C51,IAQ,LCD display, Temperature and humidity, VOC gas
目录
前言 (1)
第1章本课题的主要研究内容、方法及总体设计 (3)
§1.1 课题设计的内容 (3)
§1.2课题设计的方法 (3)
第2章空气质量检测仪的硬件设计 (5)
§2.1 空气质量检测仪系统简介 (5)
§2.1.1 系统硬件结构及原理 (5)
§2.2 STC90C51单片机简介 (5)
§2.2.1STC90C51主要性能参数： (6)
§2.2.2时钟电路模块 (7)
§2.2.3复位电路模块 (7)
§2.3传感器的选用 (8)
§2.3.1气体传感器 (8)
§2.3.2温湿度传感器 (10)
§2.4模数转换电路设计 (16)
§2.5声光报警电路设计 (18)
§2.6液晶显示电路设计 (18)
§2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (19)
§2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (20)
§2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (23)
§2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (24)
§2.7按键电路设计 (25)
§2.8电路电源设计 (25)
§2.9本章小结 (26)
第3章空气质量检测仪的软件设计 (27)
§3.1 系统软件设计思路 (27)
§3.1.1 编程语言的选择 (27)
§3.1.2 软件功能需求 (27)
§3.2软件模块设计 (28)
§3.2.1主程序模块 (28)
§3.2.2AD转换模块 (30)
§3.2.3液晶显示模块 (30)
§3.2.4声光报警模块 (30)
§3.2.5按键模块 (30)
§3.3本章小结 (31)
第4章仿真调试 (32)
§4.1系统硬件调试 (32)
§4.1.1 常见的硬件故障 (32)
§4.1.2硬件调试方法 (32)
§4.2 系统软件调试 (33)
§4.3本章小结 (34)
结论 (35)
§1主要结论 (35)
§2展望 (35)
参考文献 (37)
致谢 (38)
附录 (39)
附录一 (39)
附录二 (40)
前言
一、课题研究的目的及意义
空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一。空气质量检测种类包括装修污染、办公室内空气检测、作业场所有害物质检测、食堂油烟检测、锅炉大气及工业窑炉检测及工厂排放工业废气检测。
当今，人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后，又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就有20多种，致病病毒200多种。危害较大的主要有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”，也成为全世界各国共同关注的问题。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。
本课题主要研究设计基于量化检测的“空气质量检测仪”系统，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测，有利于进行全方位的评价室内空气质量，为人类营造一个健康的室内生存空间。空气质量检测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。
二、国内外的研究状况
气体传感器测定甲醛成为近年来甲醛检测研究的新热点。早在1983年，压电类甲醛传感器就已问世。这种传感器可以不需要对样品进行任何处理就可以测定，但易受水分子的影响而使晶体震动频率发生漂移，故基本无实用性。为适应室内空气甲醛现场快速检测的要求，目前已开发出不少甲醛快速测定仪，这些仪器可直接在现场测定甲醛浓度，操作方便，适用于室内和公共场所空气中甲醛浓度的现场测定，也适用于环境测试舱法测定木质板材中的甲醛释放量。但这些仪器的工作原理、响应性能、适应范围等都不同。
在测试甲醛、苯等害气体方面，国外比较出名的有:美国ESC公司生产的Z一300甲醛检测仪、英国PPM公司生产的PPM-400甲醛检测仪;国内的有:江苏安普电子工程有限公司生产的400型甲醛分析仪、北京宾达绿创科技有限公司生产的甲醛测定仪抑一308等。
这些仪器可实现对有害气体的检测功能，适用于专业检测机构或实验研究机构。准确测定甲醛、苯、氨等有害气体的设备昂贵(如英国PPM公司生产的PPM400甲醛仪约两万多元)，测定时间较长，每隔一段时间就需进行重新标定，需要专业人员进行操作，很难连续测定；目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和控制单片机芯片的选用，操作方面国外的产品操作界面方便，功能加完备。
第1章 本课题的主要研究内容、方法及总体
设计
§1.1 课题设计的内容
以单片机为核心，选择合适的传感器，实现对空气质量的检测。
§1.2课题设计的方法
查阅相关资料，应用电脑软件进行仿真、调试，制作硬件设备，在实际环境中测试并进行修改、调试，直至达到课题要求。
§1.3总体方案设计
本设计集VOC 气体及温湿度监测，显示与报警于一体，利用MCU 进行数据采集保证了前台数据的及时、准确，有利于进行全方位的评价。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD 点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。 §1.3.1系统框图
图1-1 系统总框图
主
控制器
气体传感
电源
数字式温湿度传
AD 转输入键盘
声光报警
显示模块
§1.3.2功能设定
（1）显示部分采用LCD1602显示屏，循环显示各项测量值的上下限及实际浓度、实际温度、湿度。并在按键选择情况下连续显示一个测量值的变化。
（2）当有害气体浓度超出安全范围时进行声光报警。
（3）按键操作可进行测量值范围的调整，及手动和自动测量的转换。
第2章空气质量检测仪的硬件设计
§2.1 空气质量检测仪系统简介
基于STC90C51的室内便携式智能空气质量监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，能够实现对室内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。
§2.1.1 系统硬件结构及原理
本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心。室内空气中有害气体通过传感器输出一个与气体浓度相对应的电压信号,该信号经过A/D转换电路按一定得采样频率将模拟信号转换为数字信号送入单片机进行数据采集以便进行显示处理，温湿传感器直接与单片机相连。单片机对采样值进行数字处理后驱动液晶显示器分别显示出被测室内空气中的VOC气体浓度值及温湿度。若被测室内空气中VOC气体的浓度有超过国家标准或设定的危险值或温湿度超出设定范围时报警电路对应的发出声光报警信号。
§2.2 STC90C51单片机简介
随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在许多领域如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，从而使这些领域的技术水平、自动化程度大大提高。根据上述几方面及本课题的实际情况，单片机型号的
选择主要从以下两点考虑:
一是要有较强的抗干扰能力。由于一般室内电子电器产品比较多，这对单片机的干扰较大，所以应采用抗干扰性能较好的单片机机型。
二是要有较高的性价比。由于高度的通用性和出色的稳定性，本系统采用宏晶公司产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机的STC90C51作为控制器。片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash 程序存储器既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
§2.2.1STC90C51主要性能参数：
1、与MCS.51产品指令系统完全兼容
2、4k字节在系统编程(ISP)Flash闪速存储器
3、1000次擦写周期
4、4.0-5.5V的工作电压范围
5、全境态工作模式：0Hz-33MHz
6、三级程序加密锁
7、128×8字节内部RAM
8、32个可编程I／O口线
9、2个16位定时器／计数器
10、6个中断源
11、全双工串行UART通道
12、低功耗空闲和掉电模式
13、中断可从空闲模唤醒系统
14、看门狗(wDT)及双数据指针
15、掉电标识和快速编程特性
16、灵活的在线系统编程
STC90C51芯片管脚如图2-1。
图2-1 STC90C51引脚布置
§2.2.2时钟电路模块
时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个30pF的瓷片电容组成。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。其电路如图2-2所示：
图2-2 时钟电路模块
§2.2.3复位电路模块
复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这状态开始工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位电路以重新启动。本设计采用的是按键复位电路。其电路如图2-3所示：
图2-3 复位电路模块
§2.3传感器的选用
§2.3.1气体传感器
1．气体传感器基础知识
按照气敏特性来分，气体传感器主要分为：半导体型、电化学型、固体电解质型、接触燃烧型、光化学型等气体传感器，又以前两种最为普遍。
(1)半导体型气体传感器的优缺点
半导体气体传感器具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。
(2)半导体传感器需要加热的原因
半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气体分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器电导率的变化。为了消除气体分子达到初始状态就必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器可以加速氧化过程，这也是为什么有些低端传感器总是不稳定，其原因就是没有加热或加热电压过低导致温度太低反应不充分。
(3)电化学气体传感器的工作原理
电化学气体传感器是通过监测电流来监测气体的浓度，分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式，目前可以监测许多有毒气体和氧气，后者还能监测血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。
(4)半导体传感器和电化学传感器的区别
半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用，但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。
(5)固态电解质气体传感器
顾名思义，固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性，灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学，所以也得到了很多的应用，不足之处就是响应时间过长。
(6)接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，原理是气敏材料在通电状态下，可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧，由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。
(7)光学式气体传感器
光学式气体传感器主要包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型等等，主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同，通过测量红外吸收波长来监测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高。基于本文的实时要求和性价比等方面的原因，本系统选用电化学传感器中的定电位电解式气体传感器。
本设计针对VOC气体选用能够侦测0.1ppm以上的气体的空气质量VOC 气体浓度传感器MS1100用于检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等多种有机挥发成分，具有极高的灵敏度和稳定性，体积小巧。实物如图2-4，使用时的连接电路如图2-5。
图2-4 VOC传感器实物图图2-5 VOC传感器接线图
§2.3.2温湿度传感器
温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。
鉴于测量温湿度的范围不大，精度要求不高故采用数字温湿度传感器DHT11。实物如图2-6。
图2-6 DHT11实物图
具有的特性：相对湿度和温度测量、全部校准，数字输出、卓越的长期稳定性、无需额外部件、超长的信号传输距离、超低能耗、4引脚安装、完全互换。
DHT11产品概述
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。应用领域:
暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、气象站、家电、湿度调节器、医疗、除湿器。
传感器信息见表2-1。
表2-1 DHT11传感器信息
型号测量范围测湿精度测温精度分辨力封装
DHT11 20－90％RH 0－50℃±5％RH ±2℃ 1 4针单排直插1、传感器性能说明见表2-2。
表2-2 传感器性能说明
参数条件Min Typ Max 单位
湿度
分辨率111%RH
16Bit 重复性±1%RH
精度25℃±4%RH
0－50℃±5 %RH 互换性可完全互换
量程范围0℃30 90 %RH
25℃20 90 %RH
50℃20 80 %RH
6 10 15 S
响应时间1/e(63%)25℃，
1m/s 空气
迟滞±1 %RH
长期稳定性典型值±1 %RH/yr
温度
分辨率 1 1 1 ℃
16 16 16 Bit
重复性±1 ℃
精度±1 ±2 ℃量程范围0 50 ℃响应时间1/e(63%) 6 30 S
2、接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻接线方式如图2-7。
图2-7 典型接线电路
3、电源引脚
DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。
4、串行接口(单线双向)
DATA 用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零.操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据,并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集，采集数据后转换到低速模式。
（1）.通讯过程如图2-8所示
图2-8 通讯过程
操作时序如图2-9，总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。
图2-9 操作时序
总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80us，准备发送数据，每一bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是0还是1。格式见下面图示，如果读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检查线路是否连接正常。当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。
数字0信号表示方法如图2-10所示
图2-10 数字0信号表示方法
数字1信号表示方法如图2-11
所示
图2-11 数字1信号表示方法
5、测量分辨率
测量分辨率分别为 8bit （温度）、8bit （湿度）。 6、电气特性如表2-3
表2-3 电气特性
参数 条件 min typ max 单位 供电 DC 3 5 5.5 V 供电电流
测量 0.5 2.5 mA 平均 0.2 1 mA 待机 100 150 uA 采样周期
秒
1
次
注:采样周期间隔不得低于1秒钟。 7、应用信息 7.1工作与贮存条件
超出建议的工作范围可能导致高达3%RH 的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅7.3小节的“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。 7.2暴露在化学物质中
电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物
质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。
7.3恢复处理
置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60℃和< 10%RH的湿度条件下保持2小时（烘干）；随后在20-30℃和>70%RH的湿度条件下保持5小时以上。
7.4温度影响
气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。
7.5光线
长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。
7.6配线注意事项
DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。
8、封装信息如图2-12，
图2-12 DHT11封装图
9、DHT11引脚说明见表2-4。
表2-4 引脚说明
Pin 名称注释
1 VDD 供电3－5.5VDC
2 DATA 串行数据，单总线
3 NC 空脚，请悬空
4 GND 接地，电源负极
本设计采用的为DHT11模块，原理图为图2-13：
图2-13 DHT11模块接线图
§2.4模数转换电路设计
气体传感器出来的信号是模拟信号，而微处理器STC90C51只能处理数字信号，故需要对模拟信号信号进行转换，将其转换为处理器能识别的数字信号，由于测试电路出来的模拟电压变化范围在0~5V，故选择性价比比较合适的ADC0809进行模数转换。其管脚定义如图2-14所示。
基于单片机空气质量检测仪设计(毕业设计)
基于单片机空气质量检测仪设计 摘要 随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。 关键词：STC90C51，室内空气品质，LCD显示，温湿度，VOC气体
BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIR QUALITY TESTER DESIGN ABSTRACT We paid more attention to the environment and health problems especially, indoor air quality (IAQ) conditions with the development of the national economy and the improvement of people's living standard. In that, about two-thirds of people's life spent in the house. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor which will be studied in this paper, is on the background of toxic and harmful gases, and based on an STC 8-bit working ultra-low power MCU STC90C51 as control core. It can process, display, and alarm the real-time acquisition indoor temperature, humidity, VOC gas and so on. The instrument is powered by lithium batteries with a good portability and versatility. What’s more, it uses the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. With the features of small size, low power consumption, operating easily, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is suitable for family and community health care for its real-time acquisition of indoor air quality. KEY WORDS：STC90C51, IAQ, LCD display, Temperature and humidity, VOC gas
空气质量检测实训论文
目录 一. 实验意义 (2) 二. 硬件系统设计 (4) 2.1系统整体结构 (4) 2.2 基础硬件模块介绍 (4) 2.2.1空气质量传感器模块 (4) 2.2.2 创新平台底板模块 (8) 2.2.3 51单片机核心模块 (9) 2.2.4 LED数码管模块 (10) 2.2.5 位独立按键模块（扩展模块） (13) 2.2.6 蜂鸣器模块（扩展模块） (14) 2.2.7 LCD1602液晶模块（扩展模块） (14) 三. 软件系统设计 (15) 3.1主程序 (15) 3.1.1主程序模块代码 (15) 3.1.2 程序流程图 (17) 3.1.3 主程序程序流程说明 (18) 3.3. 主要算法 (23) 3.3.1 帧数据的校验算法原理 (23) 3.4 主要函数 (24) 3.4.1 求和校验函数 (24) 3.4.2 串口初始化函数 (25) 3.4.3 串口中断函数 (25) 四. 调试分析 (27) 4.1 硬件组装和程序的下载调试 (27) 4.1.1硬件组装和连接 (27) 4.2 调试过程中出现的问题 (27) 4.2.1 STC单片机程序下载失败原因分析 (27) 4.2.2 LED数码管显示模块问题分析 (28) 4.2.3程序下载好之后，不能立即正常显示原因分析 (28) 4.3 调试过程的注意事项 (28) 五. 心得体会 (29)
一. 实验意义 雾霾是我们经常讨论的热门话题，灰蒙蒙的天，能见度很低、空气中呛人的气味，相信大多数同学都遭受过这样的经历。 雾霾笼罩下的城市 现在已经知道，造成雾霾天气的主要“元凶”是PM2.5，即空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。这种能够直接进入肺泡的小颗粒，对人体健康危害最大。 当前，人们已经像关注天气一样，关注着空气质量。大多数情况，我们都像查天气预报一样，通过监测站发布的数值，了解当前的PM2.5浓度。但实际上，PM2.5并不像温度一样均匀分布，你呼吸到的PM2.5浓度，可能与报道的数值相差甚远。 通过该项目使我们可以采用电子积木搭接一个简单的空气质量检测仪。既学习了知识，还能知道我们身边PM2.5的浓度,获得我们身边的真实数据。
室内空气质量标准(GBT 18883-2002)
室内空气质量标准(GB/T 18883-2002) 1、范围 本标准规定了室内空气质量参数及检验方法。 本标准适用于住宅和办公建筑物，其它室内环境可参照本标准执行。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 9801 空气质量一氧化碳的测定非分散红外法 GB/T 11737 居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法 GB/T 12372 居住区大气中二氧化氮检验标准方法改进的Saltzman法 GB/T 14582 环境空气中氡的标准测量方法 GB/T 14668 空气质量氨的测定纳氏试剂比色法 GB/T 14669 空气质量氨的测定离子选择电极法 GB 14677 空气质量甲苯、二甲苯、苯乙烯的测定气相色谱法 GB/T 14679 空气质量氨的测定次氯酸钠-水杨酸分光光度法 GB/T 15262 环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法GB/T 15435 环境空气二氧化氮的测定 Saltzman法 GB/T 15437 环境空气臭氧的测定靛蓝二磺酸钠分光光度法 GB/T 15438 环境空气臭氧的测定紫外光度法 GB/T 15439 环境空气苯并［a］芘测定高效液相色谱法 GB/T 15516 空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法 GB/T 16128 居住区大气中二氧化硫卫生检验标准方法甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法 GB/T 16129 居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法 GB/T 16147 空气中氡浓度的闪烁瓶测量方法 GB/T 17095 室内空气中可吸入颗粒物卫生标准 GB/T 18204.13 公共场所空气温度测定方法 GB/T 18204.14 公共场所空气湿度测定方法 GB/T 18204.15 公共场所风速测定方法 GB/T 18204.18 公共场所室内新风量测定方法 GB/T 18204.23 公共场所空气中一氧化碳测定方法 GB/T 18204.24 公共场所空气中二氧化碳测定方法 GB/T 18204.25 公共场所空气中氨测定方法 GB/T 18204.26 公共场所空气中甲醛测定方法 GB/T 18204.27 公共场所空气中臭氧测定方法 3、术语和定义 3.1 室内空气质量参数 indoor air quality parameter 指室内空气中与人体健康有关的物理、化学、生物和放射性参数。
基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告
基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告 1研究课题的目的和意义，以及国内外现状 经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，但空气质量却急剧下降。人们对各种室内环境的要求也越来越高0。传统的室内环境监测设施实时性差、精度低、体积大、功能不齐全等，难以适应人们的要求。基于以上背景，本文设计了基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的所需数据，并分析数据传输到我们需要的界面。减轻室外空气污染最早为14世纪，以英国伦敦的烟雾法 为代表。随着社会的进步，经济不断发展，我们对环境也造成了很大的危害。最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们创造一片蓝天。生活环境的PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见空气质量现在对人们的重要性。随着不断的研究，人们对空气质量污染的成因和影响因素有了深刻的认识，解决空气污染的措施也不断完善。人们对不同环境下，不同污染物在室内和室外的相互关系有了一定的认识，也有了检测系统。国外对环境改善处理技术研究较早，正向自动化方向发展。我国对于环境监控技术的起步较晚，目前仍有局限性。国内市场室内环境的监测仪器主要是有害气体检测，功能单一且价格较贵，所以非常必要设计一种多功能且经济的室内环境监测系统。 2系统设计方案 2.1.主要设计内容 本系统是实现一个具备温湿度、烟雾、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。完成系统软件设计部分包括：各个模块软件设计、系统总体软件设计，以及对应的软件代码调试。各个模块包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示、输出驱动模块、与上位机监控中心的RS-485 通讯模块及上位机的人机交互模块等。主要完成的内容如下:
基于单片机的空气质量检测仪设计
基于单片机的空气质量检测仪设计 文章设计了一种空气质量实时检测报警系统，通过单片机发送指令给PM2.5激光检测传感器实现对当前PM2.5值的读取，经过单片机的处理后，在LCD1602的液晶显示当前PM2.5值，用户可以根据实际需要通过按键，设置报警阈值，从而实现对当前PM2.5的检测报警。使用该仪器可以针对不同环境需要，设定阈值报警，操作使用简单、灵活多变。 标签：单片机；自动检测；90C516RD+；PM2.5 Abstract：In this paper，a real time air quality detection and alarm system is designed. The current PM2.5 value is read by sending instructions to PM2.5 laser detection sensor by single chip microcomputer. After processing by single chip computer，the current PM2.5 value is displayed on the LCD1602. According to the actual needs，the user can set the alarm threshold by pressing the button，so as to realize the detection and alarm of the current PM2.5. The instrument can be used for different environmental needs to set a threshold alarm，so the operation is simple，flexible and changeable. Keywords：single-chip microcomputer；automatic detection；90C516RD+；PM2.5 1 系统设计 （1）总体设计包括液晶显示、微处理器、PM2.5激光传感器总体框图如图1所示。 （2）硬件设计 本设计电路是由单片机为控制核心，另外主要通过5个模块的电路设计实现功能，他们分别是液晶显示模块、按键模块、传感器模块、报警模块、存储模块。通过单片机芯片处理数据和发送指令，再通过液晶显示和按键模块设置阈值，储存阈值，最后判断是否蜂鸣器报警，如图2所示。 （3）按键模块 通过3个按键触发，按键KEY1是设置键，按键KEY2是阈值加，按键KEY3是阈值减如图3所示。 （4）晶振模块 通过晶振模块提供11.0592MHz的振荡信号。如图4所示。
环境空气质量监测规范-中华人民共和国环境保护部
环境空气质量监测规范 （试行） 第一章总则 第一条为防治空气污染，规范环境空气质量监测工作，根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》和《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》的有关规定，制定本规范。 第二条本规范规定了环境空气质量监测网的设计和监测点位设臵要求、环境空气质量手工监测和自动监测的方法和技术要求以及环境空气质量监测数据的管理和处理要求。 本规范适用于国家和地方各级环境保护行政主管部门为确定环境空气质量状况，防治空气污染所进行的常规例行环境空气质量监测活动。 第三条国务院环境保护行政主管部门负责国家环境空气质量监测网的组织和管理，各县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门可参照本规范对地方环境空气质量监测网进行组织和管理。 第二章环境空气质量监测网 第四条设计环境空气质量监测网，应能客观反映环境空气污染对人类生活环境的影响，并以本地区多年的环境空气质量状况
及变化趋势、产业和能源结构特点、人口分布情况、地形和气象条件等因素为依据，充分考虑监测数据的代表性，按照监测目的确定监测网的布点。 监测网的设计，首先应考虑所设监测点位的代表性。常规环境空气质量监测点可分为4类：污染监控点、空气质量评价点、空气质量对照点和空气质量背景点。 第五条国家根据环境管理的需要，为开展环境空气质量监测活动，设臵国家环境空气质量监测网，其监测目的为：（一）确定全国城市区域环境空气质量变化趋势，反映城市区域环境空气质量总体水平； （二）确定全国环境空气质量背景水平以及区域空气质量状况； （三）判定全国及各地方的环境空气质量是否满足环境空气质量标准的要求； （四）为制定全国大气污染防治规划和对策提供依据。 第六条各地方应根据环境管理的需要，按本规范规定的原则，设臵省（自治区、直辖市）级或市（地）级环境空气质量监测网（以下称“地方环境空气质量监测网”），其监测目的为：（一）确定监测网覆盖区域内空气污染物可能出现的高浓度值； （二）确定监测网覆盖区域内各环境质量功能区空气污染物的代表浓度，判定其环境空气质量是否满足环境空气质量标准的
空气质量简易检测实验报告范文.doc
空气质量简易检测实验报告范文 铜鼎中学地处江南水乡，这里山清水秀，但由于森林的过度砍伐，水土流失，整体环境恶化，这里的山不再有往日的郁郁葱葱，这里的水不再有往日的清澈见底，这里的天不再有往日的湛蓝清新。为此，我们课题研究小组进行了一个多月的调查研究和具体实验。 我们课题研究小组在指导老师的带领下，对我乡进行了调查走访，了解我乡以往空气质量状况。据上了年纪的老人讲，以前我乡森林多，村边田头到处是高大的树木，不像现在山头只有矮小的灌木林，难见高大的树木，清风送爽，天空瓦蓝瓦蓝的，不像现在天空时时是灰朦朦的，难得一见天空的湛蓝。虽然铜鼎的空气质量状况比较好，但与以前相比，要差很多了。 空气质量状况的好坏，关系着人们的身体健康，如果空气中含有过量的污染物，就会对人体造成极大的影响，导致各种疾病的发生。因此，我们课题研究小组分成四个小组，带着空气采样机对我乡多个地方进行了空气采样，在森林边、河水边、村落旁、闹市区、学校等地方进行了空气采样，通过空气采样机得出的具体数据，并把这些数据带回了实验室进行分析。 随着人们环保意识的提高，室内空气污染问题日益受到人们的重视，据有关资料介绍，室内空气往往比室外空气污染更严重，而我们人类绝大部分时间是在室内度过的，因而，室内空气
污染比室外空气污染对人体的影响更大，所以，我们在进行了室外空气采样之后，又对室内空气质量进行了检测。我们课题研究小组成员带着空气采样机、甲醛检测仪、苯检测仪等仪器对教室、寝室的空气进行了采样和检测，并把实验时局带回了实验室进行了综合分析。 经过我们课题研究小组的检测，我乡室外空气质量状况总体来说较好，空气污染指数小于50，达到了一级标准，但闹市区和村落的空气质量状况不容乐观，空气污染指数53，首要污染物是可吸入颗粒物。而我们生活学习的教室、寝室的空气质量，总体来说状况较好，二氧化硫、二氧化氮、甲醛、苯、甲苯等含量很低，有的甚至不含有，居住条件好，只是物理指标欠佳，新风量低于标准值，寝室相对湿度较大。 空气质量状况直接影响人们的身体健康，影响大自然的和谐发展，关注空气质量，保护空气的清洁，是我们每个公民应尽的义务。针对我们发现的问题，我们的建议是： 1、发动广大群众，广泛植树造林，退耕还林，保持森林覆盖率，是提高空气质量的的重要措施。 2、工业废气经过处理达标后再排放，是治理空气污染的重要举措。 3、工业燃料、生活燃料尽量使用清洁能源，以减少对空气的污染。 4、在室内装修尽量使用无污染的装修材料以减少室内的
基于单片机的pm2.5空气质量检测系统设计-通信工程大学论文
基于单片机的空气质量检测系统设计 专业：通信工程 班级：2013级1班 姓名：王世达
引言 (3) 1 概述 (5) 1.1 系统组成 (5) 1.2 硬件设计 (5) 1.3 软件设计 (6) 2 电路设计 (7) 2.1 原理图 (7) 2.2 单片机及外围电路设计 (7) 2.3 传感器电路设计 (16) 2.4 A/D模数转换电路 (17) 2.5 LCD显示电路 (19) 2.6 LED显示电路 (20) 2.7 报警模块 (21) 3 程序设计 (23) 3.1 主程序设计 (23) 3.2 按键部分......................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.3 显示部分 (23) 3.4 A/D转换部分 (25) 4 应用软件介绍 (29) 4.1 keil的应用 (29) 4.2 protel99se的应用 (30) 4.3 Proteus的应用 (31) 5 设计的应用 (33) 5.1 主要用途 (33) 5.2 应用场景 (33) 6 结果与分析 (34) 总结 (35) 致谢 (36) 参考文献 (37) 附录1 原理图 (38) 附录2 程序源代码 (39)
随着现代科技的高度发展，工业生产力正在不断提高，而由此带来的负面影响也尤为显著，那就是环境的污染，它严重危害着人类的健康和生活。雾霾，为大气污染之一，一直以来广受人们关注。现在有越来越多的地区和国家开始高度重视雾霾天气，并将其视为一种灾害性天气。其实，很早以前就报道过一些雾霾灾害的重大事件，在这几次事件当中，不仅危害到人们的健康，甚至还剥夺了很多人的生命，比如1952年伦敦杀人雾事件和2013年北京雾霾事件。PM2.5，指环境中直径小于2.5μm的颗粒物，是雾霾的主要成分之一，由于其粒径小，活性强，易附有毒、有害物质，因而对人体健康威胁很大。因此，对PM2.5的测量显得越来越重要。本文将空气中PM2.5的浓度作为评定空气质量的依据。本设计的控制核心采用的是非常实用的51系列单片机AT89C52，配合粉尘浓度采集装置和显示设备，共同完成数据的采集，处理及显示。并会根据设置好的报警值报警提示，并且用不同颜色的指示灯显示空气质量。本文详细介绍了各个单元的电路设计过程及各功能的实现方法，该系统有良好的人机交互界面，有较高的测量精度，不仅简单实用而且便于携带。相信，它的价值一定会得到体现。 关键词： 雾霾；大气污染；PM2.5；单片机；AT89C52；空气质量
基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/639837864.html, 基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现作者：彭玲 来源：《科学与信息化》2017年第08期 摘要本文主要介绍了基于arduino单片机和夏普GP2Y1010AUOF粉尘传感器的空气质量PM2.5测量设计系统。该系统通过传感器多次采集空气粉尘浓度数据，把相应的模拟量传回单片机，系统通过模数转换、滤波算法，最后把检测到PM2.5浓度数值显示到OLED显示屏 上，如果检测值超过了污染指标，就发出警报提醒使用者，除此之外，还加入了温湿度和时间，增加了设备的实用性。该设计对检测空气质量，提高人们的生活质量以及环境意识，促使人们改善环境，具有重要的意义，因此应用前景非常广泛。 关键词单片机；传感器技术；滤波算法；PM2.5 引言 由种种环境空气污染带来的危害是人所皆知的，人们也越来越渴望有个空气干净的居住环境，每天都看不到雾霾天气，呼吸新鲜空气。对PM2.5进行更深入细致地研究，可以有助于 我们了解身边的空气质量。天气预告往往只能给出某一个地区的近期空气质量大体情况，带有不少的时间、地域局限性。因此设计出一款轻便、小巧的PM2.5、温湿度检测仪对我们实时了解身边空气质量具有重要的意义和市场价值。 2 总体设计 本设计将单片机与传感器相结合，开发和研究时采用模块化设计的方案，系统架构图如图1所示，实现集成温湿度、空气PM2.5监测为一体的环境质量检测系统。 3 硬件设计 3.1 MCU（微控制单元） 本设计采用Arduino uno R3核心板作为开发单片机，是Arduino USB接口系列的最新版，集成了USB接口贴片芯片ATmega16U2和ICSP在线串行编程接口。其MCU是使用ATMEGA328P-PU芯片，是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。另外最重要的是它分别集成了6个独立的ADC模拟输入口和6个PWM数字输出口，这极大地方便了传感器等设备在其身上的应用。 3.2 PM2.5粉尘传感器 本设计采用的是一款GP2Yl010AUOF光学空气质量传感器，其内部结构为对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使其能够探测到空气中尘埃反射光[1]。相对于同类产品
室内空气质量检测标准
室内空气质量检测标准 《室内空气质量标准》GB/T18883-2002 一、室内空气应无毒、无害、无明显异味、臭味。 二、空气质量标准见表其中： 室内空气的质量参数（indoor air quality parameter） 指室内空气中与人体健康有关的物理、化学、生物和放射性参数。 可吸入颗粒物（particles with dimeters of less,PM10） 指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于或等于10的颗粒物。 总挥发性有机物（Total Volatile Organic Compounds TVOC）:利用Tenax Gc或（Tenax TA）采样，非极性色普柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正乙烷和正十六烷之间的挥发性有机物。 标准状态（normal state）：指温度为273K，压力为101.325时的干物质状态。 室内空气质量标准—— 1、新风量要求≥标准值，除温度、相对湿度外的其他参数要求≤标准值 2、行动水平即达到此水平建议采取干预行动以降低室内氡浓度
民用建筑工程室内环境污染控制规范 GB 50325-2001（2006） 1.01为了预防和控制民用建筑工程中建筑材料和装修材料产生的室内环境污染， 保障公众健康，维护公共利益，做到技术先进、经济合理，制定本规范。1.02本规范适用于新建、扩建和改建的民用建筑工程室内环境污染控制，不适 用于工业建筑工程、仓储性建筑工程、构筑物和有特殊净化卫生要求的房 间。 1.03本规范控制的室内环境污染物有氡(Rn-222)、甲醛、氨、苯和总挥发性有 机物(TVOC)。 1.04民用建筑工程根据控制室内环境污染的不同要求，划分为以下两类： ①Ⅰ类民用建筑工程：住宅、医院、老年建筑、幼儿园、学校教室等民用 建筑工程； ②Ⅱ类民用建筑工程：办公楼、商店、旅馆、文化娱乐场所、书店、图书 馆、展览馆、体育馆、公共交通等候室、餐厅、理发店等民用建筑工程。 1.05民用建筑工程所选用的建筑材料和装修材料必须符合本规范的规定。 1.06民用建筑工程室内环境污染控制除应符合本规范规定外，尚应符合国家现 行的有关强制性标准的规定。 1、民用建筑工程验收时，应抽检有代表性的房间室内环境污染物浓度，抽检数量不得少于 5%，并不得少于3间。 2、当房间内有2个及2个以上检测点时，应取各点检测结果的平均值作为该房间的检测值。 3、民用建筑工程验收时，环境污染物浓度现场检测点应距内墙不小于0.5m、距楼地面高 度0.8~1.5m。检测点应均匀分布，避开通风道和通风口。 4、民用建筑工程室内环境中游离甲醛、苯、氨、总挥发性有机物浓度检测时，对采用集中 空调的民用建筑工程，应在空调正常运转的条件下进行；对采用自然通风的民用建筑工程，检测应在对外门窗关闭状态下进行。放射性氡浓度检测时应在对外门窗关闭24小 时后进行。 5、室内环境质量验收不合格的民用建筑工程，严禁投入使用。
空气质量检测系统的设计与实现论文
空气质量检测系统的设计与实现论文 大气环境是人类生存环境的重要组成部分，也是人类生存、发展的基本物质基础。当前，随着我国经济的快速发展，工业企业的不断扩张，环境污染严重。由于工业集中，加上人口密集等原因使得空气污染主要集中城市，经常会出现雾霾天气。大气污染物主要是总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、臭氧 （O3）、一氧化碳(CO)等。大气污染物经工厂直接排放或间接排放到大气中，严重地危害到人们的身体健康。课题组设计了基于ZigBee技术的空气质量检测系统，监测人员只需在监测区域放置空气质量检测仪，即可时时获取区域内各种污染气体浓度及对应指标，为及时处理大气污染突发时间提供有力的技术保证。 1系统工作原理 1.1系统结构图本文设计的空气质量检测系统实现全天候、自动化、主动获取空气质量信息。本文的空气质量检测仪原理框图如图1所示，采用上下位机相结合的设计方式，下位机由传感器模块、数据处理模块（CC253X芯片）、数据传送模块等部分构成；上位机由测控计算机、通讯模块构成。由微处理器通过传感器模块采集空气质量相关数据并通过zigbee模块传输至测控计算机，测控计算机完成对空气质量数据的处理分析，为管理人员提供做出判断或决策的依据。从而实现对特定区域内空气质量实时监测。
1.2ZigBee技术简介ZigBee无线传感器网络是由许多传感器以自组织方式构成的无线网络,它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和ZigBee技术,可广泛应用于工业监测、安全系统、环境监测和军事等领域。ZigBee技术是一种低速率、低功耗、低复杂度、低成本的双向无线通信网络技术。 2系统电路设计本文无线收发模块采用芯片CC2530。 CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案。以较低的总的材料成本建立网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM和其它强大的功能。充分考虑到应用环境，结合CC2530具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。如图2所示。 3系统软设计3.1CC2530芯片的软设计设计中CC2530单片机程序的编写环境为IAREW8051V8.1集成开发环境，使用C语言编写，使程序移植和调用方便、灵活，能最大程度的提高系统程序的可靠性和稳定性。由主程序，AD数据转换，通讯三个模块组成。数据的采集要求每秒采用一次，采用定时中断的方式执行数据的采集，将采集的数据经过AD转换后通过串行数据通信发送给ZigBee芯片。 3.2应用程序设计空气质量检测系统上位机部分是采用Microsoft公司的VC++6.0进行开发，以Zigbee通信方式实现空气质量数据（温度、湿度、PM2.5、PM10等参数）的存储与和读
基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计
基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计 目录 前言 (1) 第1章本课题的主要研究容、方法及总体设计 (3) §1.1 课题设计的容 (3) §1.2课题设计的方法 (3) 第2章空气质量检测仪的硬件设计 (5) §2.1 空气质量检测仪系统简介 (5) §2.1.1 系统硬件结构及原理 (5) §2.2 STC90C51单片机简介 (5) §2.2.1STC90C51主要性能参数： (6) §2.2.2时钟电路模块 (7) §2.2.3复位电路模块 (7) §2.3传感器的选用 (8) §2.3.1气体传感器 (8) §2.3.2温湿度传感器 (10) §2.4模数转换电路设计 (16) §2.5声光报警电路设计 (18) §2.6液晶显示电路设计 (18) §2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (19) §2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (20) §2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (23) §2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (24) §2.7按键电路设计 (25) §2.8电路电源设计 (25) §2.9本章小结 (26) 第3章空气质量检测仪的软件设计 (27)
§3.1 系统软件设计思路 (27) §3.1.1 编程语言的选择 (27) §3.1.2 软件功能需求 (27) §3.2软件模块设计 (28) §3.2.1主程序模块 (28) §3.2.2AD转换模块 (30) §3.2.3液晶显示模块 (30) §3.2.4声光报警模块 (30) §3.2.5按键模块 (30) §3.3本章小结 (31) 第4章仿真调试 (32) §4.1系统硬件调试 (32) §4.1.1 常见的硬件故障 (32) §4.1.2硬件调试方法 (32) §4.2 系统软件调试 (33) §4.3本章小结 (34) 结论 (35) §1主要结论 (35) §2展望 (35) 参考文献 (37) 致谢 (38) 附录 (39) 附录一 (39) 附录二 (40)
空气质量监测与评价(文书特制)
校园空气质量监测及评价 摘要：以嘉应大学的空气质量状况为研究对象，在欲监测环境内进行布点和采样；对校园空气中SO2和NOx进行连续检测和分析，采用了分光光度计的方法测量吸光 度，测定SO 2、NO x 的日均浓度，计算空气污染指数(API)；以此来判定校园空气 污染指数及污染现状。 结果表明：汽车尾气排放是校园的一大主要污染源，车辆的行驶也是校园噪声的主要来源，校园的总体空气质量状况总体为良好。 关键词：SO 2 、NOx、校区空气污染指数（API） 1 引言 校园是大学生在在校内学习和活动的外界环境，校园作为一个特定外在环境，其人口密集程度大，所处环境状况复杂，其环境质量好坏不仅直接关系到师生的身心健康，更是威胁到这一代人日后的成长发展。而近年来，随着我国经济的高速发展，各地区院校的发展进程也不断加快，校园环境状况日益恶劣。 而当前关于环境质量监测方面的研究大都倾向于天气质量及城市概况交通的空气品质问题分析，关于校园环境问题的研究相对较少。因此，本文通过对校园环境进行即使的环境监测与评价可掌握校园空气质量状况及变化趋势，展开校园空气污染的预测工作，评价校园空气污染对健康的影响，弄清污染源与空气质量的关系，提出相应改进措施，对控制校园区域污染是很有必要的。通过本次试验，也掌握测定空气中SO2、NOx和TSP的采样和监测方法。 2 实验部分 2.1 理论分析 2.1.1 空气中SO 2 的测定原理 测定空气中SO 2 常用方法有四氯汞盐吸收一副玫瑰苯胺分光光度法、甲醛吸收一副玫瑰苯胺分光光度法和紫外荧光法等。本实验采用四氯汞盐吸收—副玫瑰苯胺分光光度法。 空气中的二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，此络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺发生反应，生成紫红色的络合物，据其颜色深浅，用分光光度法测定。按照所用的盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷酸多少，
基于单片机的气体检测系统设计..
高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生：号： 专业层次：院（系）： 指导教师：职称： 科技学院 二O一三年九月十五日
摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室具有检测及超限报警功能的室空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测，天然气检测，AT89C52单片机
ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo pany. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process.When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind.At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration pensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords:Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip
室内空气质量检测方案
室内空气质量检测方案 检测项目 甲醛的检测 总挥发性有机化合物(TVOC)的检测 氡气的检测 α射线、β射线的检测 检测地点（4个）：生化楼实验室、食堂等 检测所需仪器和试剂 甲醛测定 ·仪器：蒸馏水、注射器、洗耳球、空气采样器（附有吸收管）、小烧杯、具塞25ml比色管（1支）。（外出采样需携带） 具塞25ml比色管（7支）、水浴锅、移液管（1ml、2ml、5ml、10ml）、分光光度计、1000ml容量瓶2个。（测定要用到） ·试剂：乙酰丙酮（乙酸胺、冰乙酸、乙酰丙酮、蒸馏水） 甲醛标准溶液（甲醛溶液（内含甲醛36%--38%）、蒸馏水） 总挥发性有机化合物（TVOC）的测定 ·仪器：TVOC测定仪（使用方法参读说明书） 氡气的测定 ·仪器：测氡仪（使用方法参读说明书） α射线、β射线 一、甲醛的测定 特性 无色刺激性气体，能引起流泪、喉部不适 主要危害 可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、哮喘甚至肺气肿；长期接触低剂量甲醛，可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，引起少年儿童智力下降；致癌促癌 主要来源 夹板、大芯板、中密度板和刨花板等人造板材及其制造的家具，塑料壁纸、地毯等大量使用粘合剂的环节
相关标准（GB50325-2001） 《室内空气质量标准》规定I类民用建筑工程甲醛浓度小于或等于0.08mg/m3；II类民用建筑工程甲醛浓度小于或等于0.12mg/m3 取样 A、带蒸馏水，注射器，洗耳球，具塞25ml比色管 B、用5ml注射器分两次，共加入10ml蒸馏水到吸收管中（缓慢加入） C、接上取样机电源，再按开启仪器；先按（开启/调整）键，再控制流速为0.5L/min，调速幅度要小，以防蒸馏水被仪器吸入仪器中，然后再按（X10）键六次，保证吸收气体的时间为一个小时，一个小时后，待一起停止后，关闭仪器电源，将吸收管中的吸收液缓慢倒入比色管中，不要洒出来。再用少量（不大于10ml）蒸馏水润洗吸收管，将润洗液也倒到比色管中，并盖上塞子，待测。 测定原理： 在过量胺盐存在下，甲醛与乙酰丙酮生成黄色化合物，于414nm处进行分光光度测定。 试剂配制 A、乙酰丙酮：将50g乙酸胺，6ml冰乙酸及0.5ml乙酰丙酮试剂溶于100ml水中 B、甲醛标准溶液：吸取2.8ml甲醛溶液（内含甲醛36%--38%），用水稀释至1000ml，摇匀，此时的溶液为每毫升约含1mg甲醛。从容量瓶中取该溶液10ml用水稀释至1000ml，即此时标准溶液浓度为10.0μg/ml。 标准曲线的绘制： 取数支25ml具塞比色管，分别加0.00，0.20，0.50，1.00，3.00，5.00，8.00ml甲醛标准溶液，加水至25ml，加入2.5ml乙酰丙酮溶液，摇匀。于45--60℃水浴中加热30min，取出冷却，用10mm比色皿，在波长414nm处，以水为参比测量吸光度，减去空白实验所测的吸光度，以吸光度和对应的甲醛含量绘制标准曲线。 测定 将采回来的样品及空白加水稀释至25ml，再加入2.5ml乙酰丙酮摇匀。于45--60℃水浴中加热30min，取出冷却，用10mm比色皿，在波长414nm处，以水为参比测量吸光度，减去空白实验所测的吸光度，得出样品的吸光度，对照标准曲线，求出样品中甲醛的含量。 计算 c=m/v(mg/m3) 式中：c----空气中甲醛的含量（mg/m3） m---标准曲线上查得的样品含甲醛量（μg/ml） v---空气的含量（L） 11、实验数据记录
一种单片机智能煤气监控系统的设计
第13卷第3期高等职业教育Ｎｏ．３ 一种单片机智能煤气监控系统的设计 姚丰1 刘念聪2 °2?? 巢湖 238000??′¨ 成都 610059 煤气泄漏具有巨大危害性本文介绍了一种基于单片机技术的智能型煤气监控系统报警可广泛作为智能报警器及监控系统来使用单片机浓度检测 TP368.1 文献标识码1008-8415[2004]-03-0035-04 近年来随着人民生活水平的提高 但由于使用不当或设备老化等 原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全 一般的煤气报警器功能单一 性能稳定性低 需专门的技术人员来管理 针对此类煤气管理现状 具有结构简单 易于操作等特点 可以实现对前端煤气监控系统的各种实 时多功能地控制操作 厂矿等场所的煤气监控系统来使用 实现对煤气泄漏的实时监测 ２ 具有超限声光报警功能 ４ 故障排除后 1 监控系统的工作原理与结构 1.1 监控系统的工作原理 监控系统的工作原理是利用半导体气敏传感器将煤 气浓度变换为模拟电压信号 放大器把信号放大为0后 变换成数字量送C P U进行数据分析 将输出数字量 将煤气管道关闭并打开排气装置 以 让监控人员进行处理可操纵控制面板按键 1.2 监控系统的结构 集群监控系统以多机方式与前端机通信 单片机系统作为从机与本地通信主机 联系 中央控制操作站 PC机以 Windows98作为操作平台 完 成现场煤气浓度数据显示数据库建立 数据分析打印等操作 单片机控制系统由于系统对实时性 系统采用单片机作为现场控制 器运算 2 单片机系统硬件结构与工作原理 单片机控制系统组成如图1所示 2004-04-20 作者简介1976— °2??ê?32otêDè? 万方数据
AQI与API 的 空气质量指数检测标准
API 和AQI是什么？ 近段时间，我国大部分地区出现雾霾天气，大范围的空气重度污染和严重污染，引起了社会公众对空气质量的强烈关注。那么，对于政府部门发布的各类空气质量数据，普通公众是否了解？最常见的指标API、AQI具体指什么？当空气出现不同程度污染时，不同人群应采取哪些相应防护措施？本期应知对这些问题进行解读。 答疑解惑1 何谓API？ 空气污染指数(Air Pollution Index；API)表征空气污染程度的量纲为1的数值。它是根据近地面几种主要的空气污染物浓度以及它们持续时间来确定的。根据我国空气污染特点和污染防治重点，目前计入空气污染指数的项目为:二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物。(API及相关信息见表1) 表1空气污染指数API及相关信息 答疑解惑2 何谓AQI？ AQI，是英文名称Air Quality Index的首字母缩写，即空气质量指数，是定量描述空气质量状况的无量纲指数。AQI的数值越大、级别越高，说明空气污染状况越严重，对人体的健康危害也就越大。 看AQI时，不需要记住AQI的具体数值和级别，只需要注意优(绿色)、良(黄色)、轻度污染(橙色)、中度污染(红色)、重度污染(紫色)、严重污染(褐红色)6种评价类别和表征颜色。 2012年2月29日，环境保护部公布了新修订的《环境空气质量标准》
(GB3095—2012)，本次修订的主要内容:调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区；增设了颗粒物(粒径小于等于2.5μm)浓度限值和臭氧8小时平均浓度限值；调整了颗粒物(粒径小于等于10μm)、二氧化氮、铅和苯并(a)芘等的浓度限值；调整了数据统计的有效性规定。 与新标准同步还实施了《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633—2012)。 根据安排，新标准将分期实施。目前，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市已率先开始实施并发布AQI；2013年，113个环境保护重点城市和国家环保模范城市将开始实施；2015年，所有地级以上城市将开始实施；2016年1月1日，将在全国实施新标准。(AQI及相关信息见表2) 答疑解惑3 AQI与API有何不同？ AQI与API有着很大的区别。首先是名称上的改变，由“空气污染指数”到“空气质量指数”。 其次，AQI分级计算参考的标准是新修订的《环境空气质量标准》(GB3095－2012)，参与评价的污染物为细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)6项，每小时发布一次；而API分级计算参考的标准