多参数室内环境监测仪的研制(附件)【字数：10190】
摘 要据了解我们80%以上的时间几乎都在室内作业休息，由于室内环境污染和人口健康问题日益突出，引起了全世界的广泛关注。人们的工作效率与健康和室内环境的质量相关密切。所以对室内环境监测仪的研制成为环境监测研究领域广泛关注的问题。为了保护人类身体健康、改善室内空气质量，提高生活质量，研制出低功耗、低成本、面向普通居民、集成了多项参数实时监测功能并具有超标报警功能的室内环境监测仪已经成为了趋势与潮流。监测仪的硬件电路以ATmage128单片机为核心来实现编程计算的，结合CPLD采样预处理、液晶显示与按键控制协同的人机交互功能，保障了仪器的自动化、智能化以及实时性。人们的健康意识逐渐增强，国家对室内环境污染的重视程度越来越高，室内环境监测与管理逐渐成为一种新兴的经济产业。据100多家室内空气监测产品检验所公布的测试数据显示，只有约8%的甲醛测试结果合格。此系统拟用模块化的设计方案，也就是说每个模块负责指定的几个或一个功能。DS18B20温度传感器和湿度传感器HSI101以及其他一些气体传感器是用来收集室内照明、温度、湿度，以及数据采集、处理和输出显示的功能做铺垫。实验结果显示，该环境监测仪工作性能良好，对各项参数的监测精度高，可以满足室内环境监测的各项要求。本文研发的多参数室内环境自动监测仪，初步解决了市场上室内环境监测参数相对简单以及实时性和测量精度不可兼顾的问题。实验结果显示，监测可吸入颗粒物的最大值和温度和湿度的误差及重复性均在允许范围内。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题所需研究的背景意义 1
1.2国内外相关研究成果现状 1
1.2.1室内环境污染现状 1
1.2.2室内环境监测的现状分析 2
1.3小结 3
第二章 多参数室内环境监测仪系统设计 4
2.1系统设计思路 4
2.2系统设计的总体方案 6
2.3系统数据测量的设计 7
2.3.1环境监测仪的颗粒物测量 8
2.3.2对CO2的检测设计 8
2.3.3对CO的检测 9
2.3.4对SO2的检测 9
2.3.5对HCHO的检测 10
2.3.6温度传感器设计 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2.4小结 11
第三章 多参数室内环境监测仪硬件设计 12
3.1中心控制模块 12
3.2采样模块 13
3.3液晶显示模块 13
3.4串口扩展模块 14
3.5小结 15
第四章 多参数室内环境监测仪软件设计 16
4.1软件编程语言调试环境 16
4.2软件主程序 16
4.3各参数采集模块 17
4.4数据处理模块 17
4.5显示报警模块 18
4.6软件稳定性分析 18
4.7小结 19
第五章 多参数室内环境监测仪系统测试 20
5.1环境监测仪系统测试方法 20
5.1.1静态测试 20
5.1.2动态测试 20
5.1.3黑盒测试 20
5.1.4白盒测试 21
5.2环境监测仪系统测试分析 21
5.3小结 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
绪论
1.1课题所需研究的背景意义
近几年来，因为室内环境污染和人口健康问题越来越严重，引起了全世界的广泛关注。可以说室内环境监测是一个新兴产业，它与人们的生活息息相关。我们不能没有过夜，我们伴随着空气，但工业时代不能保证我们有一个绿色的环境和装饰。
为了改善建筑，建材，装饰业，保护人民的健康，建筑等行业面临的生活健康问题。随着人们生活水平的不断提高，人们的健康意识逐渐增强，国家对室内环境污染的重视程度越来越高，室内环境监测与管理逐渐成为一种新兴的经济产业。据100多家室内空气监测和合肥产品检验所公布的测试数据显示，只有约8%的甲醛测试结果合格[]。而现在的室内环境污染四气体甲醛、苯系物、氨、氡检测是室内空气质量检测的主要物质，室内空气污染也与这些息息相关。
我国对环境污染越来越注重，家居装修问题已经加重了室内空气污染问题，室内环境监测与管理已然成为人们日常思考的问题。这些年建筑装饰行业的快速发展，大多数不规范的家装带来的影响非常严重，而目前建材市场过于混乱，一些不环保活动造成的低质量的家装材料到家具，尤其是在有害气体污染方面十分的严重[]。于此同时许多的仪器开发公司根据市场的需求不同，出现各种不平衡的探测器，如甲醛检测仪、温湿度计等具有功能相对单一和简单的特点，高价格和用户面向的对象是各种各样的专业机构，环境检测的基本参数需要完成许多工具函数的参数无法不能淘汰，以及一段相对静态的参数计量，这是很难实现的室内环境监测工作[]。
有研究表明，室内环境监测发展较低成本、功能齐全、低功耗，并且还使用方便、环境监测系统实时监测环境动态。我通过对监测仪器的研发与发展的观察，人们可以不断的在各种室内环境污染的日常生活中，找出污染源，改善室内环境，提高国民健康素质以及工作效率，促进我国繁荣经济的持续发展[]。
1.2国内外相关研究成果现状
1.2.1室内环境污染现状
室内环境污染问题可以说在很久以前的时代就已经发生了，比如我们的原始人类在岩石山洞中使用火源便造成了初始室内环境的烟尘污染。我们适应环境的能力是由自身的免疫系统与自然环境的微妙关系所决定的。达尔文的进化论显示必须重视生命的价值，我认为是人类长期的自然选择行为。不同的形态结构与生理性质适应不同的环境。
现在人们一般使用提高过滤、抑制湿度、减少扬尘等方式来避免这方面的污染。相对而言，气体之类的污染的产生要复杂得多。除室外带入之外，在室内宠物或人体的新陈代谢也会产生C02和一些异味，建材、装饰等材料会散发出各种有害气体。二次扬尘、空调系统等也是环境污染产生的原因。卫生部已对我国抽样5600中央空调937公共场所60多个城市分布30个省。试验结果表明：合格的空调仅占总数的6.2%，中度污染的占46.7%。严重污染占47.1%，其中可吸入颗粒物是娱乐场所的主要污染物，超标率可使PM10的吸烟场所明显高于非吸烟场所[]。
从传统观念上来所说，严格控制污染源头是避免污染的最佳方式，但对有害气体的污染控制很难采用这种方式的。所以明白哪些污染源会产生多少污染，以及不同的污染物之间怎样反应等的原因可以更轻松的解决本课题的问题。
1.2.2室内环境监测的现状分析
室内环境检测仪器经历了两个发展阶段。从几年前的的第二十世纪：分析仪器测试仪器，开始与化工机械，光学以及电磁分析等学科将结合经典化学分析仪器的监测方法，所以现状的各种仪器实验它们的共同特点就是极大的提高了分析速度和灵敏度，而且操作相对简单，有利于实现自动化设计。
最近三四十年来，随着化学传感器技术与信息处理技术发展，分析仪器进行了一次次的变革，进入了现场检测仪器阶段。现已经实现了迅速基本的检测过程，现场采样，实时分析，检测结果。现场检测仪器可以被分为三类：光学检测仪器、电化学传感检测仪器、核辐射检测仪器[]。现今我国也跟进需要开发了各色各样的空气质量分析仪，这些仪器有以下一些特点：测量功能比较单一、价格低、测量可靠性差。针对不同的被测参量，我国市场上有许多进出口的环境监测仪器，目前有很多正在开发的检测仪器，主要分为两大类：第一，空气质量检测的单项参数检测仪，第二，空气质量综合分析仪。经过比对虽然进口的环境检测仪测量准确度相对高，但是太贵，无法满足公共场所的普及使用[]。所有这些单项测量仪器有着高精度，高可靠性，综合多项参数的室内空气舒适度评价模型，较之普通的人多的公共场合等需要的分时段定点动态监测、实时报警分析和低价等方面都没有涉及到[]。也没有发现基于嵌入式系统的多功能一体的检测仪。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题所需研究的背景意义 1
1.2国内外相关研究成果现状 1
1.2.1室内环境污染现状 1
1.2.2室内环境监测的现状分析 2
1.3小结 3
第二章 多参数室内环境监测仪系统设计 4
2.1系统设计思路 4
2.2系统设计的总体方案 6
2.3系统数据测量的设计 7
2.3.1环境监测仪的颗粒物测量 8
2.3.2对CO2的检测设计 8
2.3.3对CO的检测 9
2.3.4对SO2的检测 9
2.3.5对HCHO的检测 10
2.3.6温度传感器设计 10 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2.4小结 11
第三章 多参数室内环境监测仪硬件设计 12
3.1中心控制模块 12
3.2采样模块 13
3.3液晶显示模块 13
3.4串口扩展模块 14
3.5小结 15
第四章 多参数室内环境监测仪软件设计 16
4.1软件编程语言调试环境 16
4.2软件主程序 16
4.3各参数采集模块 17
4.4数据处理模块 17
4.5显示报警模块 18
4.6软件稳定性分析 18
4.7小结 19
第五章 多参数室内环境监测仪系统测试 20
5.1环境监测仪系统测试方法 20
5.1.1静态测试 20
5.1.2动态测试 20
5.1.3黑盒测试 20
5.1.4白盒测试 21
5.2环境监测仪系统测试分析 21
5.3小结 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
绪论
1.1课题所需研究的背景意义
近几年来，因为室内环境污染和人口健康问题越来越严重，引起了全世界的广泛关注。可以说室内环境监测是一个新兴产业，它与人们的生活息息相关。我们不能没有过夜，我们伴随着空气，但工业时代不能保证我们有一个绿色的环境和装饰。
为了改善建筑，建材，装饰业，保护人民的健康，建筑等行业面临的生活健康问题。随着人们生活水平的不断提高，人们的健康意识逐渐增强，国家对室内环境污染的重视程度越来越高，室内环境监测与管理逐渐成为一种新兴的经济产业。据100多家室内空气监测和合肥产品检验所公布的测试数据显示，只有约8%的甲醛测试结果合格[]。而现在的室内环境污染四气体甲醛、苯系物、氨、氡检测是室内空气质量检测的主要物质，室内空气污染也与这些息息相关。
我国对环境污染越来越注重，家居装修问题已经加重了室内空气污染问题，室内环境监测与管理已然成为人们日常思考的问题。这些年建筑装饰行业的快速发展，大多数不规范的家装带来的影响非常严重，而目前建材市场过于混乱，一些不环保活动造成的低质量的家装材料到家具，尤其是在有害气体污染方面十分的严重[]。于此同时许多的仪器开发公司根据市场的需求不同，出现各种不平衡的探测器，如甲醛检测仪、温湿度计等具有功能相对单一和简单的特点，高价格和用户面向的对象是各种各样的专业机构，环境检测的基本参数需要完成许多工具函数的参数无法不能淘汰，以及一段相对静态的参数计量，这是很难实现的室内环境监测工作[]。
有研究表明，室内环境监测发展较低成本、功能齐全、低功耗，并且还使用方便、环境监测系统实时监测环境动态。我通过对监测仪器的研发与发展的观察，人们可以不断的在各种室内环境污染的日常生活中，找出污染源，改善室内环境，提高国民健康素质以及工作效率，促进我国繁荣经济的持续发展[]。
1.2国内外相关研究成果现状
1.2.1室内环境污染现状
室内环境污染问题可以说在很久以前的时代就已经发生了，比如我们的原始人类在岩石山洞中使用火源便造成了初始室内环境的烟尘污染。我们适应环境的能力是由自身的免疫系统与自然环境的微妙关系所决定的。达尔文的进化论显示必须重视生命的价值，我认为是人类长期的自然选择行为。不同的形态结构与生理性质适应不同的环境。
现在人们一般使用提高过滤、抑制湿度、减少扬尘等方式来避免这方面的污染。相对而言，气体之类的污染的产生要复杂得多。除室外带入之外，在室内宠物或人体的新陈代谢也会产生C02和一些异味，建材、装饰等材料会散发出各种有害气体。二次扬尘、空调系统等也是环境污染产生的原因。卫生部已对我国抽样5600中央空调937公共场所60多个城市分布30个省。试验结果表明：合格的空调仅占总数的6.2%，中度污染的占46.7%。严重污染占47.1%，其中可吸入颗粒物是娱乐场所的主要污染物，超标率可使PM10的吸烟场所明显高于非吸烟场所[]。
从传统观念上来所说，严格控制污染源头是避免污染的最佳方式，但对有害气体的污染控制很难采用这种方式的。所以明白哪些污染源会产生多少污染，以及不同的污染物之间怎样反应等的原因可以更轻松的解决本课题的问题。
1.2.2室内环境监测的现状分析
室内环境检测仪器经历了两个发展阶段。从几年前的的第二十世纪：分析仪器测试仪器，开始与化工机械，光学以及电磁分析等学科将结合经典化学分析仪器的监测方法，所以现状的各种仪器实验它们的共同特点就是极大的提高了分析速度和灵敏度，而且操作相对简单，有利于实现自动化设计。
最近三四十年来，随着化学传感器技术与信息处理技术发展，分析仪器进行了一次次的变革，进入了现场检测仪器阶段。现已经实现了迅速基本的检测过程，现场采样，实时分析，检测结果。现场检测仪器可以被分为三类：光学检测仪器、电化学传感检测仪器、核辐射检测仪器[]。现今我国也跟进需要开发了各色各样的空气质量分析仪，这些仪器有以下一些特点：测量功能比较单一、价格低、测量可靠性差。针对不同的被测参量，我国市场上有许多进出口的环境监测仪器，目前有很多正在开发的检测仪器，主要分为两大类：第一，空气质量检测的单项参数检测仪，第二，空气质量综合分析仪。经过比对虽然进口的环境检测仪测量准确度相对高，但是太贵，无法满足公共场所的普及使用[]。所有这些单项测量仪器有着高精度，高可靠性，综合多项参数的室内空气舒适度评价模型，较之普通的人多的公共场合等需要的分时段定点动态监测、实时报警分析和低价等方面都没有涉及到[]。也没有发现基于嵌入式系统的多功能一体的检测仪。
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