1. 研究目的与意义
随当今社会经济日益增长,特别是城市化膨胀地发展,城市中环境污染以及其质量检测问题成为了目前研究的热点,各种污染物的出现并引起大量疾病,甚至传染病,所以对污染物检测方法和构建高质量的质量监测系统迫在眉睫。
空气中的大多数有害物质多数都是由人类活动所引起的。由于汽车尾气的排放,化石燃料的燃烧,工厂的排放等,使得城市中的空气质量急剧下降,而所产生的明显现象就是雾霾。而雾霾的主要污染物是PM2.5,它在空气中的浓度越高,我们所呼吸到的空气质量也就越差。而由于空气温湿度对于雾霾的扩散也有一定程度的影响,故温湿度的检测也尤为重要,当出现雾霾而空气相对湿度又较大,不利于雾霾扩散时,我们就要马上采取相应的措施来避免居民的呼吸系统受到损伤。现如今城市机动车辆每日排放大量的尾气,以及工厂对化石能源的燃烧所排放的废气无时无刻不在污染着我们的环境。故检测的重要性也就体现了出来。
而此次课题所设计的城市空气质量检测系统,可以广泛地应用于各个需要进行检测的场所,同时携带十分方便,体积小重量轻,根据不同的检测需要还可以进行扩展,十分的方便。此系统实现了对pm2.5,温度,湿度,以及CO含量的检测。故用到了三个检测单元,通过个个检测单元所检测到的数据经过数模转换发送给单片机,再经单片机处理过后进行输出,在屏幕中显示出各个气体含量的示数。同时实现设定阈值,超标报警的功能。还有LED灯的显示功能,当含量在正常范围时显示为绿灯,超标则显示为红灯。
2. 研究内容与预期目标
研究内容:设计一个基于单片机的空气质量检测系统,实现对空气温湿度,PM2.5,CO含量的检测;该系统包括:DHT11温湿度监测模块,PM2.5的检测单元GP2Y1010AU0F,CO检测模块MQ-2,数模转换单元,以及蜂鸣器,按键,显示屏,LED灯等。本设计采用AT89S52单片机作为主控制器,通过接受传感器采集的信号经行处理并显示到屏幕上。
预期目标:
3. 研究方法与步骤
本课题拟采用以51单片机为核心的控制系统。主要分为以下几个部分:pm2.5传感器,温湿度传感器,一氧化碳传感器,显示屏,按钮,蜂鸣器组成,以51单片机为核心,完成对数据的采集、分析与处理,最后输出控制量。
实现超标报警的功能。
本课题所采用的温湿度检测单元包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC 测温元件,并与一个高性能单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。PM2.5传感器通过一个红外发光二极管和光电晶体管,对角布置成允许其检测到在空气中的灰尘反射光,传感器中心有个洞可以让空气自由流过,定向发射LED光,通过检测经过空气中灰尘折射过后的光线来判断灰尘的含量。采用MQ-2传感器来检测我们周围的可燃气体,例如CO,甲烷等,如果周围的可燃气体超过了阈值,则会进行报警。
4. 参考文献
[1] 51单片机项目教程,吴险峰编。人民邮电出版社,2016。
[2] 88例学会51单片机,王建,宋永昌编。中国电力出版社,2014。
[3] 新概念51单片机C语言教程(第二版),郭天祥著。电子工业出版社,2018。
5. 工作计划
(1)2022.03.02—2022.03.22(3周)查阅资料,撰写开题报告,翻译资料;
(2)2022.03.23—2022.04.12(3周)硬件功能分析,熟悉单片机指令;
(3)2022.04.13—2022.05.10(4周)设计电路原理图、编制应用程序;
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