基于单片机的移动式空气监测系统设计开题报告

 2022-09-30 14:42:37

1. 研究目的与意义

由于建筑材料品质不一、劣质燃料、通风不良等原因,室内的空气状况往往不如室外,尽管空调系统被应用到室内,但为了节能,减少了自然通风,使室内空气品质进一步恶化。

空气中微量气体多达168种,绝大数属于污染物,人们长期处于这种密闭环境中,极易因缺氧而头晕,胸闷,恶心等,因为氧气浓度直接影响人们的生存质量,甚至到了晚上很多写字楼仍然有些人在加班加点的奋斗,繁重的工作已经使他们没有喘息的机会,再加上在他们自以为还不错的环境里工作,对他们的身体可谓是双重打击。

身体是革命的本钱,不管我们为了生活如何奔波,都必须保证有一个健壮的体魄。

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2. 课题关键问题和重难点

本文将研究一种基于单片机的移动式空气监测系统设计,在此设计系统中,采用温湿度传感器,以及气体传感器实施对室内空气质量的检测,由单片机作为发射电路的主控部分,通过LCD1602显示屏实时显示温度,湿度,以及气体的浓度,并且设置了声光报警系统,当各种参数达到设置的极限值时,LED发光,蜂鸣器发出报警。低于设定值时,声光警报解除。室内智能空气品质监测仪体积小,功耗低,操作简单,适合应用于家庭和社区的医疗健康保健,能够实时知道室内空气的质量。

课题问题和难点:1.室内空气品质测试指标的选定,室内污染物种类繁多,不可能逐一测量,研究的思路是用一个典型的污染物来代表一类污染物,这种污染物称为评价指标。此外,室内空气品质是一个综合性的指标,要考虑多方面的因子,借鉴目前国内外常用的IAQ检测指标,本课题的监测指标定位温度,湿度,有毒气体的浓度(苯、烷、液化气)三个参量。2.由于一般室内电子电器产品比较多,这对单片机的干扰较大,所以应采用抗干扰性能较好的单片机机型。3.使用MQ-2烟雾传感器,需要进行模数转换,将模拟信号转化成单片机可识别的数字信号后送入单片机。

3. 国内外研究现状(文献综述)

前言:

人一生中约有75%的时间是在室内度过,室内空气污染物质,如甲醛、氨、苯等,将直接影响人体的健康。研究表明室内环境污染已经成为现代人类健康的杀手之一, 实时监控室内空气质量非常必要。室内空气质量评判指标包括室内温度、湿度、空气污染状况等[5]

由于人们环保意识的提高,越来越多的场合期望提供实时的空气质量监测数据 [1]。对于这类应用场景,基于无线网络的远端监测站点与数据处理中心的系统架构已经十分成熟。给出了基于信号覆盖率最高的GSM中最可靠的短信服务作为数据传输媒介的远程空气质量监测系统的设计方案[4]。方案中的硬件选型以性能、尺寸和功耗同时作为标准,力求使得系统具有更佳的工程使用价值,方便日后推广。基于单片机的移动式空气监测系统设计,本课题采用单片机通过气体传感器,温湿度传感器,声光报警,以及简单的无线通信模块,实现低功耗,低成本,实时性的远程无线空气检测系统。

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4. 研究方案

本设计集VOC气体及温湿度监测,显示与报警于一体,利用单片机进行数据采集保证了前台数据的及时、准确,有利于进行全方位的评价。仪器采用锂电池供电,具有良好的便携性和通用性,并且使用LCD点阵式液晶屏显示菜单,有良好的人机对话界面。

系统框图

功能设定1. 显示部分采用LCD1602显示屏,循环显示各项测量值的上下限及实际浓度、实际温度、湿度。并在按键选择情况下连续显示一个测量值的变化。2. 当有害气体浓度超出安全范围时进行声光报警,并且通过GSM模块向手机发送短信。3. 按键操作可进行测量值范围的调整。

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5. 工作计划

第1周:选题,完成相关表格的填写工作,列出阶段的实施进度计划;第2周:查阅资料及相关文献,提出设计方案,进行方案论证;第3周:撰写开题报告;第4周:查阅资料,进一步完成方案论证,熟悉Proteus\Multisim等软件;第5周:进行初步硬件设计、熟悉Protel软件;第6周:在Protel中绘制原理图,准备期中检查;第7周:进行软件设计,绘制系统流程图,编写程序;第8周:编写、调试程序;第9周:制作硬件电路板;第10周:硬件调试,实验数据分析,撰写论文;第11周:整理、撰写毕业论文,提交论文初稿;第12周:进一步完善系统,根据指导老师要求修改论文;第13周:评阅、成果验收,规范化检查;第14周:答辩评分,完成毕业设计工作总结。

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