stm32的室内简易空气质量检测仪设计(附件)【字数：10519】
摘 要现今不光是雾霾等室外空气质量问题越来越严重，受到大众的关注。室内的空气质量也慢慢进入了人们的视线中。其中最被人们所热议的当属PM2.5和甲醛。本设计的硬件主要以STM32单片机为核心，与夏普粉尘颗粒传感器模块、达特甲醛传感器模块、SHT11温湿度传感器模块、报警模块、显示模块构成整个系统。主要实现对空气质量进行实时监测的功能。软件部分主要为用altium designer14软件将电路原理图设计出来，并刻板。硬件平台搭建完毕后，通过IAR的平台上对单片机进行编程使各个模块实现功能。目前经过硬件和软件的调试，基本可以较为精准的对室内空气中的PM2.5的值、甲醛含量、温度和湿度进行有效的监测。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.1.1空气质量研究背景和意义 1
1.1.2室内污染物来源 1
1.1.3室内污染物检测方法 2
1.2目前我国空气污染的现状及空气质量检测行业的现状 2
1.3课题意义及论文结构 3
1.3.1课题的意义及主要内容 3
1.3.2论文章节安排 4
第二章 设计思路及要求 5
2.1设计目的及意义 5
2.2设计功能目标 5
2.3设计实现思路及方法 5
第三章 空气质量检测系统硬件设计 6
3.1 系统硬件结构及原理 6
3.1.1 控制中心硬件结构设计 6
3.1.2 检测装置的硬件系统结构设计 6
3.1.3 温湿度检测模块 7
3.1.4 PM2.5检测模块 8
3.1.5 甲醛浓度检测模块 8
3.1.6 显示模块 9
3.1.7 报警模块 9
3.2 系统硬件对比 10
3.2.1单片机选择 10
3.2.2 传感器选择 11
3.3.3 显示器的选择 12
第四章 空气质量检测系统软件设计 13
4.1 系统软件设计方案 13
4.1.1软件设计流程图 13
4.1.2 软件系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
统方案具体设计 14
第五章 空气质量检测调试 16
5.1 系统的检测调试 16
5.1.1 PM2.5粉尘颗粒传感器的实物接线 16
5.1.2 PM2.5检测模块示波器波形调试、数据处理 16
5.1.3 实物的制作 19
5.1.4 实物的检测结果的验证 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录 24
附录A原理图 24
附录B部分程序 26
第一章 绪 论
1.1 引言
1.1.1空气质量研究背景和意义
中国在各国林立的世界中处于发展中国家，人均国民生产总值处于中端水平。在农村，燃烧秸秆导致大量有害气体溢出，农村的空气污染问题依旧比较严重；在城市，重工业的“三废”还没有彻底去除，再加上许多家庭使用的家具、油漆等采用不环保的材料，导致我们的室内空气污染问题越发严重。特别是最近几年中，由于室内空气质量差引发的健康问题越来越多，引起发了大众人民的广泛关注。据可靠实验表明，我们每天生活的室内空气环境的有害气体浓度相比室外绿地要高出20倍。新建或新建建成后的前六个月，空气中所含有害物质则将比室外空气高出20120倍之多。
儿童由于免疫力差等原因，相比于成人而言，在空气污染较为严重的室内受到的影响会更大，严重可导致儿童哮喘，呼吸道障碍，皮肤红疹，白血病等疾病，甚至还有一些有毒气体(如一氧化碳、甲醛)还会使得儿童神经细胞有所损伤，严重的会是使得儿童智力都会下降。
人和空气的关系就好比鱼和水的关系一般，空气对于我们每个人而言都是必不可少的。而人们的生活在室内花费的时间大约是70%到80%，特别是老弱、弱、残疾、年轻、怀孕等人群在室内环境中呆的时间就更长了，加上身体免疫力弱的原因，室内环境质量好坏对他们的健康影响更大。因此，加强室内环境监测和加快空气环境的治理，确保我们的室内空气的质量合格是刻不容缓的。特别是在中国人口众多，卫生水平跟不上的一些地区，加强室内空气检测，保持绿色生活，办公空间，使广大人民健康身体，是特别重要的。
1.1.2室内污染物来源
室内污染物主要就是有机污染物。首先先要明确有机污染物是什么。所谓的室内有机气态物质称为TVOC，各种被测量的VOC被总称为总挥发性有机物TVOC，而美国环境署（EPA）对VOC的定义是：除了一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物，碳酸盐以及碳酸铵外，任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。包含了苯类、烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他[1]。
而室内空气中的有机污染物常见于甲醛，苯，tvoc，氨，氡。主要来介绍这几种的来源。
甲醛来说，是最常见的，它常见于各类粘合剂里，所谓有胶必有醛，所以以此类推，家具板材，地板橱柜，壁纸壁布等多多少少都会含有甲醛的成分。只是它也分为短期释放源和长期释放源。短期释放源有墙壁，壁纸，窗帘，沙发等，像窗帘中是因为要用到纺织印染助剂，所以会有甲醛，不过短期释放源多注意通风，一般6个月基本就能挥发。长期释放源就有家具板材，地板，橱柜柜体等，这个只要看家具的材料，以实木为主，还是免漆板，生态板，马六甲板等板材类的为主，不同的建材甲醛挥发量不一样。
1.1.3室内污染物检测方法
法律认可的空气中VOC的测定方法只有两类，分别是AHMT/酚试剂/乙酰丙酮分光光度法和气相色谱法。国际标准还认可电化学传感器法。
AHMT/酚试剂/乙酰丙酮分光光度法
分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法[14]。这种方法精确度非常高，但由于成本过高，多用于实验室检测，普通人难以接受高额的价格。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.1.1空气质量研究背景和意义 1
1.1.2室内污染物来源 1
1.1.3室内污染物检测方法 2
1.2目前我国空气污染的现状及空气质量检测行业的现状 2
1.3课题意义及论文结构 3
1.3.1课题的意义及主要内容 3
1.3.2论文章节安排 4
第二章 设计思路及要求 5
2.1设计目的及意义 5
2.2设计功能目标 5
2.3设计实现思路及方法 5
第三章 空气质量检测系统硬件设计 6
3.1 系统硬件结构及原理 6
3.1.1 控制中心硬件结构设计 6
3.1.2 检测装置的硬件系统结构设计 6
3.1.3 温湿度检测模块 7
3.1.4 PM2.5检测模块 8
3.1.5 甲醛浓度检测模块 8
3.1.6 显示模块 9
3.1.7 报警模块 9
3.2 系统硬件对比 10
3.2.1单片机选择 10
3.2.2 传感器选择 11
3.3.3 显示器的选择 12
第四章 空气质量检测系统软件设计 13
4.1 系统软件设计方案 13
4.1.1软件设计流程图 13
4.1.2 软件系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
统方案具体设计 14
第五章 空气质量检测调试 16
5.1 系统的检测调试 16
5.1.1 PM2.5粉尘颗粒传感器的实物接线 16
5.1.2 PM2.5检测模块示波器波形调试、数据处理 16
5.1.3 实物的制作 19
5.1.4 实物的检测结果的验证 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录 24
附录A原理图 24
附录B部分程序 26
第一章 绪 论
1.1 引言
1.1.1空气质量研究背景和意义
中国在各国林立的世界中处于发展中国家，人均国民生产总值处于中端水平。在农村，燃烧秸秆导致大量有害气体溢出，农村的空气污染问题依旧比较严重；在城市，重工业的“三废”还没有彻底去除，再加上许多家庭使用的家具、油漆等采用不环保的材料，导致我们的室内空气污染问题越发严重。特别是最近几年中，由于室内空气质量差引发的健康问题越来越多，引起发了大众人民的广泛关注。据可靠实验表明，我们每天生活的室内空气环境的有害气体浓度相比室外绿地要高出20倍。新建或新建建成后的前六个月，空气中所含有害物质则将比室外空气高出20120倍之多。
儿童由于免疫力差等原因，相比于成人而言，在空气污染较为严重的室内受到的影响会更大，严重可导致儿童哮喘，呼吸道障碍，皮肤红疹，白血病等疾病，甚至还有一些有毒气体(如一氧化碳、甲醛)还会使得儿童神经细胞有所损伤，严重的会是使得儿童智力都会下降。
人和空气的关系就好比鱼和水的关系一般，空气对于我们每个人而言都是必不可少的。而人们的生活在室内花费的时间大约是70%到80%，特别是老弱、弱、残疾、年轻、怀孕等人群在室内环境中呆的时间就更长了，加上身体免疫力弱的原因，室内环境质量好坏对他们的健康影响更大。因此，加强室内环境监测和加快空气环境的治理，确保我们的室内空气的质量合格是刻不容缓的。特别是在中国人口众多，卫生水平跟不上的一些地区，加强室内空气检测，保持绿色生活，办公空间，使广大人民健康身体，是特别重要的。
1.1.2室内污染物来源
室内污染物主要就是有机污染物。首先先要明确有机污染物是什么。所谓的室内有机气态物质称为TVOC，各种被测量的VOC被总称为总挥发性有机物TVOC，而美国环境署（EPA）对VOC的定义是：除了一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物，碳酸盐以及碳酸铵外，任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。包含了苯类、烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他[1]。
而室内空气中的有机污染物常见于甲醛，苯，tvoc，氨，氡。主要来介绍这几种的来源。
甲醛来说，是最常见的，它常见于各类粘合剂里，所谓有胶必有醛，所以以此类推，家具板材，地板橱柜，壁纸壁布等多多少少都会含有甲醛的成分。只是它也分为短期释放源和长期释放源。短期释放源有墙壁，壁纸，窗帘，沙发等，像窗帘中是因为要用到纺织印染助剂，所以会有甲醛，不过短期释放源多注意通风，一般6个月基本就能挥发。长期释放源就有家具板材，地板，橱柜柜体等，这个只要看家具的材料，以实木为主，还是免漆板，生态板，马六甲板等板材类的为主，不同的建材甲醛挥发量不一样。
1.1.3室内污染物检测方法
法律认可的空气中VOC的测定方法只有两类，分别是AHMT/酚试剂/乙酰丙酮分光光度法和气相色谱法。国际标准还认可电化学传感器法。
AHMT/酚试剂/乙酰丙酮分光光度法
分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法[14]。这种方法精确度非常高，但由于成本过高，多用于实验室检测，普通人难以接受高额的价格。
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