城汽车尾气远程监测系统的软件设计(附件)
随着人们生活质量的提高，对于空气质量的问题，人们的关注度进一步提高，同时政府部门采取了许多措施来改善城市空气状况，尤其是交通道口汽车尾气排放问题。但是，总体上我国现有的汽车尾气监测技术应用并不普遍，监测汽车尾气成分的手段比较单一，监测效率低且不精准，却要耗费不少人力和财力。为更有效的监测汽车尾气排放情况，本课题设计了一个基于STM32及Labview的远程监测系统及其监测节点和监测中心。系统应用了虚拟机技术、传感器技术和无线通信等技术，实现将数据远程传输至监测中心。监测节点采用单片机处理数据，监测中心使用Labview编写监测界面。系统的测试分析表明系统整体数据采集性能良好，数据传输稳定性可靠，到达了预期目标。本系统与现有的空气质量监测技术相比，具有针对性、实时性、稳定性、高精准度以及监测范围广等特点，在实际的工程应用和理论研究中具有一定的创新性和研究价值。关键词 STM32，虚拟仪器，汽车尾气，远程监测
Key words STM32，LabVIEW，Automobile exhaust，Remote monitoring 目录
1 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3主要研究内容 2
2 总体方案设计 3
2.1设计原理 3
2.2系统总体结构 3
2.3监测节点结构 4
2.4数据采集模块 4
2.4.1颗粒物传感器 4
2.4.2一氧化碳传感器 5
2.5报警器 6
2.6通讯模块 6
2.7显示屏模块 7
2.8开发板 8
3 系统的软件设计 9
3.1总体流程图 9
3.2监测节点软件设计 10
3.2.1节点设计流程图 10
3.2.2模拟信号程序设计 11
3.2.3节点程序设计 12
3.3监测中心设计 14
3.3.1软件平台 14
3.3.2软件设计流程 14
3.3.3数据通信 15
3.3.4监测界面设计 16
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.5报警设置 17
3.3.6数据输出 19
4 传感器参数标定 20
4.1颗粒物传感器标定 20
4.2一氧化碳传感器标定 20
5 系统调试 21
5.1通讯调试 21
5.2软件调试 23
5.3硬件调试 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30
1 绪论
1.1课题的研究背景
随着经济的发展和科技的进步，人类的生活水平和物质需求不断提高，这一切都是建立在破坏人类栖身家园的基础上进行的，最终却以数倍的代价来弥补。环境污染问题已成为目前危害人类社会生存发展的最大问题。
在发展中国家，工业发展起步不久，经济的发展完全依赖自然资源，由于技术的缺乏，环境污染相当严重。而我国是世界上最大的发展中国家，发展自身时已意识到保护环境的重要性，发展经济的同时更不遗余力的加强环境保护，可持续发展观念深入心。但我国人口众多且工业起步较晚，国家发展模式并未转型，对自然资源的消耗极其巨大，环境问题相当严峻。在我国，空气污染严重程度仅次于水体污染，空气污染源主要来自：
（1）工厂化石燃料燃烧产生的废气；
（2）汽车尾气排放；
（3）人类日常生活中产生的污染。
而汽车尾气中，又以一氧化碳和颗粒物排放量最高，危害最大。平均每辆汽车每天的一氧化碳排放量为3KG，颗粒物排放量超过0.3KG，占排放污染物总量的绝大部分，已然成为频繁出现雾霾和光化学污染的主要原因之一。全国大多数区域都出现过雾霾天气或酸雨，造成这异常现象的原因正是数量庞大的尾气排放量。由于汽车需求量巨大，目前我国汽车总量仍然飞快增长，2017年全国汽车排放量已接近5000万吨。
因此需要对城市交通道口的尾气排放进行精确监测。城市中现有的空气监测站并不能有效监测到交通道口异常气体参数，城市汽车尾气远程监测就能解决这一问题。城市道口汽车尾气监测工作是城市空气监测的重要分支，可以有效的获取交通道口的汽车尾气排放的数据。
对城市道口汽车尾气进行监测的意义主要有一下两点：
（1）及时提醒相关部门查明原因，疏导车辆，防止事故发生和环境污染。
（2）向社会公开监测数据，公众可及时了解安全信息，避开不必要的损失。
因此，该系统具有一定的推广应用价值，可用于城市主要路口交通管理和尾气污染在线监测，将产生很好的经济效益和社会效益。
1.2国内外研究现状
上世纪初，西方工业革命带动了社会生产力迅猛发展和物质需求，产生的工业污染物数量急速上升，水体污染问题和空气中毒事故频繁发生，造成无数经济损失且危害市民人身健康，对人类社会发展产生很不利的影响。这些问题引起了各国对大气污染的重视。早期的单一气体监测站由此开始研制并不断改进，以便有效控制和治理大气污染。
上世纪五十年代，气体检测技术作取得了很大进展，发达国家的大气监测站不仅可监测气体指标，而且可初步监测蒸汽和颗粒物，这一技术在全球范围内得到推广。借助新兴的网络技术，欧美等发达国家逐渐改进并完善了的其国家大气监测网络。由于汽车制造业的迅速发展，发达国家汽车数量急剧增长，造成的机动车废气污染带来了新的环境问题，随着汽车保有量年年攀涨，污染问题越发严重，已然危害到人类，各国开始了汽车尾气排放监测的研究，如今，绝大多数城市已经在交通干道建立了多个汽车尾气排放监测站。
我国受科技经济水平的限制，直到1972年全国第一次环境保护工作会议召开，才开始在一些大城市设立了功能单一的大气监测站。到八十年代，环保部门开始大气自动监测系统的研发，在一些重要城市建立了大气自动监测系统。到九十年代初，我国组建了国家大气质量监测网络，但监测方法仍以手工采样实验室分析为主，这种方法效率比较低。在1999，国家环保总局开始建设大气质量自动监测网络。如今，全国范围内已普遍建成并完善了大气质量智能化监测系统，上百个城市和区域建立了700个大气智能监测站，构成了我国大气质量自动监测网络。
但自2000以来，国内汽车销售量大幅上升，汽车总量仅次于美国，不仅废气排放量猛增，而且公路拥堵情况越来越严重，尤其是城市的主要交通干道。暴增的汽车数量带来的诸多问题中以明火事故为重，大气监测系统并不能精准监测到城市内某区域的尾气异常排放或燃油泄漏，不利于交通部门排查事故起因而效率低下，在这类情况下，城市汽车尾气远程监测系统的研究应运而生。
1.3主要研究内容
Key words STM32，LabVIEW，Automobile exhaust，Remote monitoring 目录
1 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
1.3主要研究内容 2
2 总体方案设计 3
2.1设计原理 3
2.2系统总体结构 3
2.3监测节点结构 4
2.4数据采集模块 4
2.4.1颗粒物传感器 4
2.4.2一氧化碳传感器 5
2.5报警器 6
2.6通讯模块 6
2.7显示屏模块 7
2.8开发板 8
3 系统的软件设计 9
3.1总体流程图 9
3.2监测节点软件设计 10
3.2.1节点设计流程图 10
3.2.2模拟信号程序设计 11
3.2.3节点程序设计 12
3.3监测中心设计 14
3.3.1软件平台 14
3.3.2软件设计流程 14
3.3.3数据通信 15
3.3.4监测界面设计 16
3.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.5报警设置 17
3.3.6数据输出 19
4 传感器参数标定 20
4.1颗粒物传感器标定 20
4.2一氧化碳传感器标定 20
5 系统调试 21
5.1通讯调试 21
5.2软件调试 23
5.3硬件调试 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30
1 绪论
1.1课题的研究背景
随着经济的发展和科技的进步，人类的生活水平和物质需求不断提高，这一切都是建立在破坏人类栖身家园的基础上进行的，最终却以数倍的代价来弥补。环境污染问题已成为目前危害人类社会生存发展的最大问题。
在发展中国家，工业发展起步不久，经济的发展完全依赖自然资源，由于技术的缺乏，环境污染相当严重。而我国是世界上最大的发展中国家，发展自身时已意识到保护环境的重要性，发展经济的同时更不遗余力的加强环境保护，可持续发展观念深入心。但我国人口众多且工业起步较晚，国家发展模式并未转型，对自然资源的消耗极其巨大，环境问题相当严峻。在我国，空气污染严重程度仅次于水体污染，空气污染源主要来自：
（1）工厂化石燃料燃烧产生的废气；
（2）汽车尾气排放；
（3）人类日常生活中产生的污染。
而汽车尾气中，又以一氧化碳和颗粒物排放量最高，危害最大。平均每辆汽车每天的一氧化碳排放量为3KG，颗粒物排放量超过0.3KG，占排放污染物总量的绝大部分，已然成为频繁出现雾霾和光化学污染的主要原因之一。全国大多数区域都出现过雾霾天气或酸雨，造成这异常现象的原因正是数量庞大的尾气排放量。由于汽车需求量巨大，目前我国汽车总量仍然飞快增长，2017年全国汽车排放量已接近5000万吨。
因此需要对城市交通道口的尾气排放进行精确监测。城市中现有的空气监测站并不能有效监测到交通道口异常气体参数，城市汽车尾气远程监测就能解决这一问题。城市道口汽车尾气监测工作是城市空气监测的重要分支，可以有效的获取交通道口的汽车尾气排放的数据。
对城市道口汽车尾气进行监测的意义主要有一下两点：
（1）及时提醒相关部门查明原因，疏导车辆，防止事故发生和环境污染。
（2）向社会公开监测数据，公众可及时了解安全信息，避开不必要的损失。
因此，该系统具有一定的推广应用价值，可用于城市主要路口交通管理和尾气污染在线监测，将产生很好的经济效益和社会效益。
1.2国内外研究现状
上世纪初，西方工业革命带动了社会生产力迅猛发展和物质需求，产生的工业污染物数量急速上升，水体污染问题和空气中毒事故频繁发生，造成无数经济损失且危害市民人身健康，对人类社会发展产生很不利的影响。这些问题引起了各国对大气污染的重视。早期的单一气体监测站由此开始研制并不断改进，以便有效控制和治理大气污染。
上世纪五十年代，气体检测技术作取得了很大进展，发达国家的大气监测站不仅可监测气体指标，而且可初步监测蒸汽和颗粒物，这一技术在全球范围内得到推广。借助新兴的网络技术，欧美等发达国家逐渐改进并完善了的其国家大气监测网络。由于汽车制造业的迅速发展，发达国家汽车数量急剧增长，造成的机动车废气污染带来了新的环境问题，随着汽车保有量年年攀涨，污染问题越发严重，已然危害到人类，各国开始了汽车尾气排放监测的研究，如今，绝大多数城市已经在交通干道建立了多个汽车尾气排放监测站。
我国受科技经济水平的限制，直到1972年全国第一次环境保护工作会议召开，才开始在一些大城市设立了功能单一的大气监测站。到八十年代，环保部门开始大气自动监测系统的研发，在一些重要城市建立了大气自动监测系统。到九十年代初，我国组建了国家大气质量监测网络，但监测方法仍以手工采样实验室分析为主，这种方法效率比较低。在1999，国家环保总局开始建设大气质量自动监测网络。如今，全国范围内已普遍建成并完善了大气质量智能化监测系统，上百个城市和区域建立了700个大气智能监测站，构成了我国大气质量自动监测网络。
但自2000以来，国内汽车销售量大幅上升，汽车总量仅次于美国，不仅废气排放量猛增，而且公路拥堵情况越来越严重，尤其是城市的主要交通干道。暴增的汽车数量带来的诸多问题中以明火事故为重，大气监测系统并不能精准监测到城市内某区域的尾气异常排放或燃油泄漏，不利于交通部门排查事故起因而效率低下，在这类情况下，城市汽车尾气远程监测系统的研究应运而生。
1.3主要研究内容
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