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HEFEIUNIVERSITY毕业设计（论文）开题报告题目便携式pm2.5空气质量监测仪设计系别电子信息与电气工程系年级专业（班级）12自动化（1）班姓名赵越指导老师王建平完成时间2015-3-301合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计（论文）开题报告学生：赵越班级：12级自动化一班论文题目便携式PM2.5空气质量监测仪设计导师姓名王建平可行性方案分析见附页。参考文献1.李成祥.智能型室内空气质量检测与控制系统[D].北京交通大学，2011.2.STM32系列ARM处理器技术手册。3.彭刚，秦志强.基于ARMCortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器应用实践[M].电子工业出版社.2011.4.袁剑敏.一种PM2.5浓度检测装置、检测方法及空气质量检测仪:,CN104067106A[P].2014.5.兰冰芯,谌海云,陈东,等.基于单片机的PM2.5测试仪的设计与实现[J].物联网技术,2014,第11期(11):32-34.6.张志通,郭向鑫,杨昌福,等.基于STM8S103多功能空气质量检测系统研究与设计[J].唐山职业技术学院学报,2014,04期(4):9-12.7.AnnaJ.Buczynska,AgnieszkaKrata,ReneVanGrieken,etal.CompositionofPM2.5andPM1onhighandlowpolloutioneventdaysanditsrelationtoindoorairqualityinahomefortheeldery[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2014,490:134-143.8.SangikLee,HyunsooLee,etal.VisualizationoftheAirborneDustConcentrationontheBuildingFloorPlans[C],Proceedingsofthe32stISARC.2015:1-62开题小组及教研室意见开题小组签名：年月日注：可行性方案分析可另附面。一、研究背景因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。雾霾主要由PM2.5、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成。在空气动力学和环境气象学中，颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle)，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10(PM为ParticulateMatter缩写)，即可吸入颗粒物；粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量影响大。世界卫生组织发布的报告显示，无论是发达国家还是发展中国家，目前大多数城市和农村人口均遭受到颗粒物对健康的影响。高污染城市中的死亡率超出相对清洁城市的15%至20%。据统计，在欧洲，PM2.5每年导致386000人死亡，并使欧盟国家人均期望寿命减少8.6个月。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗3粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，刺激呼吸道，干扰肺部的气体交换，从而引发咳嗽、呼吸困难、哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统的疾病并导致心律不齐、非致命性心脏病等心血管方面的疾病。其中，老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。因此，对PM2.5的监测与治理便显得越来越重要。二、主要内容本设计以STM32为核心，STM32微处理器用来处理测量的数据以及控制电路。粉尘传感器用于测量空气中粉尘浓度，并以模拟电压的形式将测量值传递给微处理器。微处理器将处理后的测量值通过蓝牙模块传递给手机，并由手机显示出测量值。手机也可以通过蓝牙模块向微处理器发送控制命令，然后微处理器根据接收的命令通过控制继电器的吸合来控制净化器。三、设计方案系统整体结构框图如下图1，包括粉尘传感器、微处理器、蓝牙传输模块、手机、继电器、净化器。图1系统整体结构框图（一）硬件部分1.粉尘浓度检测部分在此我们选择日本夏普公司灰尘传感器GP2Y1010AU，其体积小巧，灵敏度高，可以用来测量0.8微米以上的微小粒子，可用于室内环境中烟气、粉尘、花粉等浓度的检测。此款产品不但可以检测出单位体积粒子的绝对个数，而且内置气流发生器，可以自行吸入外部微处理器手机显示蓝牙传输模块粉尘传感器继电器净化器4空气。灰尘传感器GP2Y1010AU安装保养方便，使用寿命长，精度高，稳定性好。其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，通常在空气净化系统中应用。该传感器具有非常低的电流消耗（最大20mA，典型值11mA），可使用高达7VDC。该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓成正比。主要参数：灵敏度：0.5V/(0.1mg/m3)输出电压：0.9V(TYP)消耗电流：11mA工作温度：-10~65℃存储温度：-20~80℃2.显示部分显示模块的选择有很多种，通常在做设计时大部分选用LCD1602、传统的LED数码管、手机、电脑等，因为它们使用起来比较方便，受到人们的广泛推崇。在这里基于手机携带方便，因此在做本设计时我们选用手机作为我们的显示部分。在设计中，我们主要是利用蓝牙与手机上的蓝牙调试软件匹配，将测量值显示在手机上。除此之外，手机上拥有按键，可以利用蓝牙将手机按键上的命令发送到STM32系统中，并使继电器作出与命令相符的动作。3.stm32F103c8t6STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-0内核。基本参数：类别：集成电路(IC)家庭：嵌入式-微控制器芯体尺寸：32-位速度：72MHz外围设备：DMA，电机控制PWM，PWM，温度传感器输入/输出数：37程序存储器容量：64KB(64Kx8)5程序存储器类型：FLASHRAM容量：20Kx8电压-电源(Vcc/Vdd)：2V~3.6V数据转换器：A/D10x12b振荡器型：内部工作温度：-40°C~85°C封装/外壳：48-LQFP包装：托盘引脚图如下图2所示图2引脚图4.蓝牙传送部分蓝牙（Bluetooth®）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1MHz。蓝牙4.0使用2MHz间距，可容纳40个频道。第一个频道始于2402MHz，每1MHz一个频道，至2480MHz。有了适配跳频（AdaptiveFrequency-Hopping，6简称AFH）功能，通常每秒跳1600次。如今蓝牙由蓝牙技术联盟（BluetoothSpecialInterestGroup，简称SIG）管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。目前，常用的蓝牙模块有FBT06无线蓝牙串口模块和HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块。FBT06无线蓝牙串口模块包含蓝牙串口模块和USB蓝牙串口模块，内部有两个蓝牙串口模块，上电后会自动配对。HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块，具有两种工作模式，而且通过控制模块外部引脚输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。由于HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块体积小使用方便，价格便宜，因此在该设计中我们选择HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块作为我们的蓝牙模块，如图3所示。图3蓝牙（二）软件设计主程序流程图如图4所示。7图4主程序流程图四、关键问题（1）如何实现将所测粉尘浓度测试出来并将测试结果显示在显示屏上。（2）粉尘浓度如何成功传送出去。五、时间安排1、接题即可收集资料进入论文准备工作，方案设计准备可在寒假进行。2、1—4周实习期间，研究方案讨论确定。3、5—8周，设计系统硬件部分。4、9—12周，对系统软件进行设计。5、13—14周，系统软硬件联调、改进，撰写毕业论文。6、15周，整理并改进，进行论文答辩。7、16周，完善论文相关材料，并提交。