多功能家庭环境参数检测系统的设计.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):多功能家庭环境参数检测系统的设计(英 文):The design about the multifunctional familyenvironmental parameters testing system姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 II湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日57 毕业论文（设计）任务书课题名称：多功能环境参数检测系统的设计学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： AT89S52；室内空气品质；LCD显示；温湿度；甲醛2、毕业论文（设计）内容要求：1、收集资料，了解更多关于室内居住环境的现状、人体健康情况，掌握目前国内外家庭环境参数检测系统的研究状况，分析其优点及缺点；2、设计家庭环境参数系统的整体组成方案；3、设计温湿传感器的检测电路和其它各部分组成电路，完成家庭环境参数检测系统的设计；4、利用C语言对软件进行设计；4、系统实现；5、总结全文，并展望。3、文献查阅指引：1 沈晋明室内空气品质的新定义与新风直接入室的实验测试J.暖通空调1995(6).16-18.2 国家环境保护局.空气和废气监测分析方法M.中国环境科学出版社1990.11-16.3 陈尚芹.环境污染物监测M.冶金工业出版社1999.23-28.4 马学童.室内空气品质监控系统的开发与研制D.西北工业大学硕士论文2002.20-34.5 彭军.传感器与监测技术M.西安:西安电子科技大学出版社2003.74-95.6 路勇.高文焕主编.电子电路实验及仿真清华大学出版1999.7 冯建华.单片机应用系统设计与产品开发人民邮电出版社2004.8 冯忠梅等.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版1997.9 李朝青.单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社2009.4、毕业论文（设计）进度安排：2012年12月 查阅资料并选题；2012年12月 写好开题报告；2013年2月 完成系统软件设计；2013年3月 完成毕业论文初稿；2013年4月 完成毕业论文修改；2013年5月 定稿并论文答辩；教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目多功能家庭环境参数检测系统设计作 者 姓 名陈宝莹所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009 年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师预计字数10000开题日期2012.12.26选题的根据：与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：随着人们生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内人员的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。目 前，对于室内环境监测具仪表已经有很多种，虽然此类仪表成本不是很高，监测速度较快，但是绝大数产品只是用来监测，不具备自动控制调节室内空气质量的能力。实际上，单纯的监测不能提供经济可行的空气质量调节措施，因此只有以控制作为监测的后备支持，监测工作才可以更深入持久地开展下去，才能达到监测和控制的有机结合，尽快为人们创造良好的室内环境。因此，本文基于量化监测，提出“多功能家庭环境参数检测”系统，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测及自适应智能调节，利用MCU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，为人类营造一个健康的室内生存空间。本课题主要内容如下：1IAQ以及温湿传感器选择2信号采集模块设计3单片机主控电路的设计4系统程序设计主要内容：1、收集资料，了解更多关于室内居住环境的现状、人体健康情况，掌握目前国内外家庭环境参数检测系统的研究状况，分析其优点及缺点；2、IAQ以及温湿传感器选择；3、信号采集模块设计；4、单片机主控电路的设计；5、系统程序设计。研究方法：1查看相关资料并对资料进行理论总结。从而吸取这些资料的经验，理清整个设计的思路。 2认真对论文的设计进行分析、与同学讨论、向老师请教、深入对该设计的理解。3深化设计的实用要求，从而完善设计。完成期限和采取的主要措施：1、完成期限：2012年12月 查阅资料并选题；2013年1月写好开题报告；2013年2月完成系统软件的设计；2013年3月完成毕业论文初稿；2013年4月完成毕业论文修改；2013年5月定稿并论文答辩。2、采取的主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文 (设计)工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，我完成这项设计所采取的主要措施有两条： 一是密切联系：联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容； 二是虚心学习：利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1 沈晋明等.室内空气品质的新定义与新风直接入室的实验测试J.暖通空调1995(6).16-18.2 国家环境保护局.空气和废气监测分析方法M.中国环境科学出版社1990.11-16.3 陈尚芹.环境污染物监测M.冶金工业出版社1999.23-28.4马学童.室内空气品质监控系统的开发与研制D.西北工业大学硕士论文2002.20-34.5 彭军.传感器与监测技术M.西安:西安电子科技大学出版社2003.74-95.6 路勇.高文焕主编.电子电路实验及仿真清华大学出版19997 冯建华.单片机应用系统设计与产品开发人民邮电出版社20048 冯忠梅等.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版19979 李朝青.单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社2009指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月26日地点三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授游珍珍讲师贾竹君副教授何红松讲师陈爱武讲师会议记录摘要：1.论文的研究意义及目的? (陈爱武老师)答：随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。2.论文的研究内容是什么？（包本刚老师）答：本文研究是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以ATMEL工公司的一款8位超低功耗单片机AT89S52为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，甲醛，苯和氨的实时采集处理、显示、报警等功能。3.论文有何创新之处？（宫彦军老师）答：目前，对于室内环境监测具仪表已经有很多种，虽然此类仪表成本不是很高，监测速度较快，但是绝大数产品只是用来监测，不具备自动控制调节室内空气质量的能力。因此，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测及自适应智能调节。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目多功能家庭环境参数检测系统的设计学生姓名陈宝莹学 号200906002329系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师陈爱武检查日期2013.4.7指导教师检查情况记载及修改意见：修改意见：1. 论文大体框架还可以，基本思路比较清晰，但重点不突出。2. 全文的行距不对、参考文献引用错误，请认真阅读新的撰写规范。3. 论文中的表格公式要按照规范来排版。4. 系统主要方案论证太过笼统，内容要进一步充实和验证。5. 参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出。6. 图和表在文章正文中一定要有说明，而且图表要在文字分析的下面，表题在表上面，图题要在图下面。7. 文中段与段之间、图题与正文之间不要有不必要的空格或者空行。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目多功能家庭环境参数检测系统的设计学生姓名陈宝莹学号200906002329专业班级电子信息工程0903班指导教师陈爱武职称讲师系（教研室）电子工程系指导过程记录指导内容记录(一)根据自己所学专业和特长，选选择一个通过查阅资料和自己的努力，既能做又有一定深度，能反映出自己学术水平的题目。进一步了解自己在大学里所学到的各方面的知识。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(二)到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料；从网上检索和下载与选题有关的文献和资料。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录（三)题目应该简短、明确、有概括性；摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论；关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用词条；正文一般应包括绪论、论文主体及结论等部分; 结论是毕业论文的总结，要求精炼、准确地概述全文的主要观点。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(四)对本研究内容进行较全面、客观的理论阐述，应着重指出本研究内容创新、改进与实际应用之处。论文应推理正确，结论清晰，无科学性错误。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)参考更多的资料，丰富论文内容；尽量突出说明你自己所做的工作，出自己的独特之处。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(六)将不清晰的图纸用office工具重绘；图、表都采用上下包围型插入，将多余的部分剪去，居中，压缩到与页面的文字等宽。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(七)按照毕业论文撰写规范排版；参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的形式标出，要有2篇以上外文参考文献。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(八)指导学生完成论文修改并定稿，并制作一个能反映论文主要内容，可放510分钟的ppt 演示文稿，作答辩陈述用。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目多功能家庭环境参数检测系统的设计作者姓名陈宝莹所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师字 数10000定稿日期2013.5.8中文摘要随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以ATMEL工公司的一款8位超低功耗单片机AT89S52为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，甲醛，苯和氨的实时采集处理、显示、报警等功能。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LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。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。关键词（3-5个）AT89S52；室内空气品质；LCD显示；温湿度；甲醛英文摘要With the development of our national economy and improvement of peoples living standard, awareness of environmental issues and health problems increasing emphasis on indoor air quality (IAQ) conditions have been paid more attention to. Two-thirds of peoples life time is spent in the living room. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is on the background of toxic and harmful gases,based on an ATMEL 8-bit working ultra-low power MCU AT89S52 as control core, which can realize real-time acquisition and processing, display ,alarm and other functions of indoor temperature, humidity, formaldehyde, benzene and ammonia. Equipment powered by lithium batteries, has a good portability and versatility, and use the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor, small size, low power consumption, simple operation, and is suitable for family and community health care in order to know real-time acquisition of indoor air quality.关键词(3-5个)AT89S52；IAQ；LCD display；humiture；formaldehyde指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目多功能家庭环境参数检测系统的设计作者姓名陈宝莹所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业2009年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18地点三教517答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授陈爱武讲师贾竹君副教授游珍珍讲师何红松讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：1.多功能有没有统一的芯片来实现？（宫彦军老师）答：有，以AT89S52单片机为核心控制。2.检测环境气体的传感器输出的是什么信号？（包本刚老师）答：模拟信号。3.气体传感器收到信号怎么把信号转化为浓度值？（包本刚老师）答：利用传感器的转换功能，将气体的浓度转换成可以直接测量的电压信号，又通过AD模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换为数字信号，将所转换的数字量接到单片机中，浓度不同，输出电压幅度不同。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 本文的主要研究内容及总体方案设计31.1 本文的主要研究内容31.2 总体方案设计32 室内空气品质基本介绍42.1 室内空气品质及认识42.1.1 室内空气研究的背景42.1.2 室内污染物种类及来源分析42.1.3 室内空气品质的几点认识52.2 室内空气品质的监测方法及改善空气品质的方法52.2.1 室内空气品质监测方法52.2.2 改善空气品质方法62.3 室内空气品质测试指标的选定63 室内空气品质监测仪的硬件设计83.1 室内空气品质监测仪系统简介83.1.1 系统硬件结构及原理83.2 传感器的选用83.2.1 气体传感器83.2.2 温湿传感器133.3 前置放大滤波电路的设计153.4 模数转换电路的设计193.5 声光报警电路的设计203.6 液晶显示电路设计213.7 复位电路设计223.8 电源电路设计233.9 本章小结234 室内空气品质监测仪的软件设计244.1 系统软件设计思路244.1.1 编程语言的选择244.1.2 软件功能需求244.2 软件模块设计264.2.1 主程序模块264.2.2 AD转换模块274.2.3 液晶显示模块284.2.4 声光报警模块294.3 本章小结295 仿真调试305.1 Proteus 软件仿真调试305.1.1 显示电路调试305.1.2 键盘电路以及气体测量电路调试305.1.3 温湿度测量电路调试315.1.4 声光报警电路调试33结论35参考文献36附 录37致 谢54插图索引图1 系统结构框图3图2 定电位电解式气体传感器结构图10图3 miniPac系列传感器内部简单结构原理图11图4 定电位电解式气体传感器接口11图5 气体浓度与输出信号对应曲线(左)12图6 定电位电解式传感器时间响应曲线(右)12图7 SHT11管脚图13图8 SHT11内部结构图14图9 SHT11的硬件连接图15图10 AD623引脚排列图17图11 AD623简化原理示意图17图12 AD623放大滤波电路19图13 ADC0809管脚示意图19图14 声光报警电路图21图15 LCD1602连接电路图22图16 系统复位电路22图17 电源电路23图18 室内空气品质检测仪功能需求框图24图19 主程序流程图26图20 AD流程图27图21 1602工作流程图28图22 声光报警流程图29图23 显示电路正确显示30图24 键盘电路以及气体测量电路调试正确31图25 温度测量显示32图26 湿度测量显示32图27 声光报警电路调试33图28 家电控制电路调试34多功能家庭环境参数检测系统的设计摘 要随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以ATMEL工公司的一款8位超低功耗单片机AT89S52为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，甲醛，苯和氨的实时采集处理、显示、报警等功能。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LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。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。【关键词】：AT89S52 室内空气品质 LCD显示 温湿度 甲醛The design about the multifunctional home environmental parameters testing systemAbstractWith the development of our national economy and improvement of peoples living standard, awareness of environmental issues and health problems increasing emphasis on indoor air quality (IAQ) conditions have been paid more attention to Two-thirds of peoples life time is spent in the living room. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is on the background of toxic and harmful gases,based on an ATMEL 8-bit working ultra-low power MCU AT89S52 as control core, which can realize real-time acquisition and processing, display ,alarm and other functions of indoor temperature, humidity, formaldehyde, benzene and ammonia. Equipment powered by lithium batteries, has a good portability and versatility, and use the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor, small size, low power consumption, simple operation, and is suitable for family and community health care in order to know real-time acquisition of indoor air quality.【Key words】：AT89S52 IAQ LCD display humiture formaldehyde绪论随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。美国科学家在80年代末的一项调查中发现，室内有害污染物浓度比室外高，有的甚至高达100倍。我国有关部门在1994年的一次调查中也发现，城市室内空气的污染程度比室外严重，有的超过室外56倍。据估计，人的一生平均90%的时间在室内度过，室内作为现代人类最主要的活动场所之一，其环境品质与人类健康息息相关。由此造成的病态建筑综合症（SBSSick Building Syndrome）：现代都市病，包括头痛、恶心 疲乏、失眠、记忆力衰退 皮肤、粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干） 呼吸紊乱等也越来越突出。IAQ在健康方面的影响：美国环保署(EPA)调查表明:在美国，IAQ问题是有关全民健康的首要问题之一，受其影响的美国人口多达3000万，造成的经济损失超过了400亿美元/年，这些数字令人触目惊心1；加拿大卫生组织调查表明：68%的疾病与室内环境污染有关，其中80%90%的癌症与居住环境和生活习惯有关;英国科学家汉密尔顿测验了220名英国人血液中60种化学元素的平均含量，发现其与地壳中这些元素的含量分布相当;湖南省相关部门对空气污染区及清洁区9-10岁儿童为调查对象，研究空气污染对儿童免疫力的影响，结果显示:污染区儿童的免疫能力仅为清洁区儿童免疫能力的1/3;据统计，我国每年有11万人因IAQ不好而导致死亡; 从我国“室内环境监测中心”对IAQ监测力度越来越大的趋势也可以看出，此问题在我国也是越来越严重。IAQ在工作效率及社会经济方面的影响：美国“职业安全及健康管理局”估计因室内环境质量恶劣而导致每个员工每天损失14-15分钟的工作时间，不仅损失了生产力，使成本上升，而且也导致医疗费用的增多影响整个社会的经济利益;美国的另一项调查得知由于IAQ恶劣而导致总经济成本的损失每年高达47-54亿美元(没有包括对建筑材料及各种器材的损失);香港环保署的首份IAQ调查表明香港办公室和公共场所的IAQ不佳，造成医疗费、生产力和机电费的损失每年高达176亿元2-3。鉴于此，人们认识到解决IAQ问题的重要性与迫切性，同时IAQ问题已经成为建筑环境、医药卫生、智能监测、自动控制等研究领域所关心的问题。(1)课题研究目的及意义 目前由于建筑材料品质不一、劣质燃料、抽烟、通风不良等原因，室内的空气状况往往不如室外，尽管大量的空调系统被应用到室内空间，但往往为了节能，减少自然通风了而利用回风，使IAQ进一步恶化，同时出现的舒适性空调仅着眼于热舒适，忽视了空气净化，从而导致了一些负面作用: SBS(Sick Building Syndrom)建筑物综合症、BRI(Building Rolated Illiness)建筑物关联症和MCS(Multiple Chemical Sensitivity)化学物资过敏症等4。随着人们对IAQ认识程度的加深，以及健康保健知识的发展，人们不仅希望知道是什么污染物在作怪，更希望知道污染的浓度水平如何?这种浓度会对健康造成什么短期和长期危害?对存在的污染应该如何控制治理? 在这种情况下，设计开发一套空气质量监测仪表是有现实意义的。目前，对于室内环境监测具仪表已经有很多种，虽然此类仪表成本不是很高，监测速度较快，但是绝大数产品只是用来监测，不具备自动控制调节室内空气质量的能力。实际上，单纯的监测不能提供经济可行的空气质量调节措施，因此只有以控制作为监测的后备支持，监测工作才可以更深入持久地开展下去，才能达到监测和控制的有机结合，尽快为人们创造良好的室内环境。因此，本文基于量化监测，提出“室内便携式智能空气品质监测仪”系统，此系统旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测及自适应智能调节，利用MCU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，为人类营造一个健康的室内生存空间。（2）国内外的研究状况气体传感器测定甲醛成为近年来甲醛检测研究的新热点。早在1983年，压电类甲醛传感器就已问世。这种传感器可以不需要对样品进行任何处理就可以测定，但易受水分子的影响而使晶体震动频率发生漂移，故基本无实用性。为适应室内空气甲醛现场快速检测的要求，目前已开发出不少甲醛快速测定仪，这些仪器可直接在现场测定甲醛浓度，操作方便，适用于室内和公共场所空气中甲醛浓度的现场测定，也适用于环境测试舱法测定木质板材中的甲醛释放量。但这些仪器的工作原理、响应性能、适应范围等都不同。在测试甲醛、苯等害气体方面，国外比较出名的有:美国ESC公司生产的Z一300甲醛检测仪、英国PPM公司生产的PPM-400甲醛检测仪;国内的有:江苏安普电子工程有限公司生产的400型甲醛分析仪、北京宾达绿创科技有限公司生产的甲醛测定仪抑一308等5。这些仪器可实现对有害气体的检测功能，适用于专业检测机构或实验研究机构。准确测定甲醛、苯、氨等有害气体的设备昂贵(如英国PPM公司生产的PPM400甲醛仪约两万多元)，测定时间较长，每隔一段时间就需进行重新标定，需要专业人员进行操作，很难连续测定6；目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和控制单片机芯片的选用，操作方面国外的产品操作界面方便，功能加完备7。1 本文的主要研究内容及总体方案设计1.1 本文的主要研究内容本课题主要集中在IAQ的监测、显示、报警三个方面。本文内容安排如下:第一章:室内空气品质监测课题的提出及意义，介绍国内外的研究状况及确定总体方案。第二章:监测系统的具体方案的选择 (1)确定监测对象:选择有代表性的监测对象是进行下一步研究的关键;(2)布置采样点:根据选用的传感器的特点，及待测指标的精度要求布置传感器;(3)数据的显示及报警控制系统。第三章与第四章:室内空气品质监测仪的各个硬件模块的设计，介绍在室内空气品质实验装置基础上设计的具有实际应用价值的室内空气品质监控系统的硬件与软件组成。第五章:整个系统的仿真调试。第六章:总结本文研究工作以及在研究方面存在的不足，提出了进一步研究的展望。1.2 总体方案设计本设计集甲醛以及温湿度监测，显示与报警于一体，利用MCU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。图1 系统结构框图2 室内空气品质基本介绍2.1 室内空气品质及认识2.1.1 室内空气研究的背景随着城市人们生活水平的不断提高，各类装饰装修材料、家具和日用化妆品大量进入室内，使室内污染物的来源和种类日益增多，造成室内空气污染程度在室外空气污染的基础上更加重了一层。为了节约能源现代建筑物的密闭性增加，新风量不足，加上建筑的密闭性越来越好，使用的人工合成材料越来越多，使得室内污染物不能及时排除室外，在室内存储、蓄积，造成室内空气恶化。人们在人工环境中所处的时间越来越长，结果引发了各种与室内环境相关的病症。所谓“凶宅”、“鬼屋”或“风水不好”的房屋，不少是积累了大量有毒有害物质的缘故8。 在20世纪70年代末期，认为IAQ代表一系列污染物浓度的指标，采用通风换气等手段稀释污染物浓度，使危害降低;近几年研究表明，IAQ还包含其它因素，如空气温度、湿度、及气流速度等，同时注意到IAQ是一个变量，涉及到设计、施工、和运行管理等多专业、多学科。污染源控制属于起点控制，而通风换气控制属于终点控制，每种单一的控制都不能解决目前的IAQ问题，因此IAQ成为现代建筑科学、医学卫生、建筑环境工程、建筑设计等诸方面的研究课题9。2.1.2 室内污染物种类及来源分析室内的污染源大致有五类如表1所示:表1 室内五大污染源种类举例颗粒物可吸入颗粒物化学污染物甲醛、苯、甲苯、氨气、二氧化硫等生物污染物生物过敏源（猫狗等）、细菌和病毒放射性污染氡气及其衰变子体、地板等释放的射线物理污染噪音、照明不足或过亮、温湿度过高或过低所引起的相关问题室内污染物的来源主要有如表2所示的四种来源：表2 室内污染物主要来源来源举例建筑材料形成石棉、氡、氨等污染物装饰材料产生化学类污染物人的活动杀虫剂，清新剂，吸烟，饲养宠物等室外污染物汽车尾气，工厂废气，烟雾等虽然影响IAQ的原因多，但绝大多数由室内环境自身原因造成的，随室内容积、通风量、自然清除等而不同。IAQ对健康的影响有以下的特性:(1)影响范围大，几乎涉及所有人群；(2)接触时间长；(3)污染物浓度低，短期内反应不明显;(4)污染物种类多;(5)浓度值与健康的关系不明显10。2.1.3 室内空气品质的几点认识(1)对“室内空气品质问题”的认识与评价方法、对策措施、解决途径与以往的“室内污染”完全不同，如果不跳出“室内污染”的老框框，难以使室内空气品质问题有新进展。(2)由于IAQ问题是由多因子、多途径诱发的，应将IAQ看成一个变量，是设计、施工、维护管理和运行状态综合形成的一个结果，如果单纯强调建筑装修材料污染控制(起点控制)或仅依赖通风空调(终点控制)是不可能解决IAQ问题，只有从设计、施工维护以及运行管理“全过程控制”才可能真正改善室内空气品质。目前迫切需要多学科协同研究，做一些综合性的大课题。(3)我国己经建立了有关IAQ方面的标准，应用于新修订的节能暖通规范条文中，但较为笼统，难以解决具体工程问题，建议全国学会应象美国ASHRAE学会一样，单独建立室内空气品质评估。2