基于51单片机的GPS接收机毕业设计

基于51单片机下的空气质量测试仪的文献综述项目名称： 基于51单片机下的空气质量测试仪项目负责人： 杨宽（学号：） 项目参加者： 白名章（学号：） 姚宇 （学号：） 许珊 （学号：） 项目指导老师：潘石 （所属院系：电气工程学院）一背景介绍 工农业的快速发展使得人们物质生活水平得到前所未有的快速提高，但是随之而来的空气污染问题却愈加严重。世界银行发布的报告表明，由空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，也就是每年有35至40万的人面临着死亡。近年来，随着一连串有关空气质量问题的事件的发生，人们对空气污染问题愈加地担忧，对创建绿色健康的生活环境的呼声也日益高涨。 中国环境监测总站2012年5月下发的PM2.5自动监测仪器技术指标与要求（试行）确定了三种PM2.5的自动监测方法，分别是射线方法仪器加装动态加热系统，射线方法仪器加动态加热系统联用光散射法，微量振荡天平方法仪器加膜动态测量系统。这些方法固然准确，但是我们只能通过媒体查询获得关于较大范围内，比如整个城市内的空气质量指数，却不能实时地监测身边的尤其是室内的空气质量，从而不能及时注意到身边的空气质量变化，安全健康的生活环境便不能得到有效的保障。 所以，有必要设计一种便携式的用于室内空气质量监测的设备，通过检测设备显示的空气质量的级别高低使用户对室内空气质量有一个定性和定量的了解，为人们拥有一个舒适健康的生活环境提供保障。2 国内外空气质量检测研究现状在空气质量监测方面，国外做的比较好的有：美国Interscan科技有限公司生产的4000型空气质量分析仪，英国PPM公司生产的PPM-400甲醛检测仪；国内的有：邯郸派瑞气体设备有限公司研制的“派瑞”系列空气健康表，江西南昌贝谷科技股份有限公司生产的“甲保御”牌室内环境污染标定仪等。但是，目前国内的产品较之国外的产品在功能的完备度，检测精度以及用户体验等方面还有一定的差距，国外产品的功能比较完备，测量精度高，系统交互界面相对人性化，因此价格比较高。综上所述，现在的空气质量检测的仪器都可以实现对空气质量的监测，但是仍然存在着一定的缺点，比如设备价格昂贵，测定时间较长，便携性不好等，有的还需要专业的检测人员进行操作，不适合在家中使用。所以，针对以上的优缺点分析，我们的研究将以室内空气监测为切入点，重点放在对空气质量检测仪的便携式和用户体验这两个方面。致力于做出适合在家中使用的，无需专业人士操作的产品，并能够实时监测室内的温度，湿度和颗粒浓度，并对室内的空气质量标定级别，使用户能够通过简单的级别高低对室内的空气质量水平有一个大概的了解。三夏普光学灰尘传感器人们从30年代就开始了对气体传感器的研究，至今已经走过了半个多世纪，气体传感器的品种也达到了数百种，主要有：（1） 金属氧化物半导体式气体传感器：日本发明，主要以氧化锌，三氧化二铁等敏感材料为基础，利用半导体材料表面吸附，脱附气体分子会引起半导体材料电阻率的变化来监测气体。（2） 固体电介质气体传感器：气敏材料在一定气氛中会产生离子，离子的迁移和传导形成电势差，由电势差来实现气体浓度大小的测定。（3） 接触燃烧式气体传感器：英国发明，可分为直接接触燃烧式和催化接触式燃烧式，其工作原理是气敏材料在通电的情况下，温度约在300600，当可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，燃烧热进一步使电阻丝升温，从而使其电阻值发生变化，通过测量电阻值的变化从而监测气体的浓度。（4） 光学类气体传感器：包括光谱吸收型，荧光性，光纤化学材料型等类型，他们是利用气体的光学特性来检测气体的成分和浓度的传感器。 但是，以上传感器或多或少都存在着一系列缺点，比如：金属氧化物半导体式传感器稳定性较差，受环境的影响大；接触燃烧式气体传感器暗火工作，有引燃爆炸的危险。 相比之下，光学类气体传感器的工作性能较好。所以选择了夏普光学灰尘传感器。 夏普光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）在检测非常细的颗粒，如香烟烟雾，是特别有效的，该装置中，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。该传感器具有极低的电流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭载高达7VDC的传感器。输出的模拟电压正比于所测得的粉尘浓度，敏感性为0.5V/0.1mg/m3。 其原理如下图，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。 4 MSP430F169单片机 单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。 本系统采用了 TI 公司的 MSP430F169 单片机，是一种 16 位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor），优点在于处理能力强、运算速度快、超低功耗且集成丰富的片内资源，支持 ISP（在线系统编程），方便开发和项目升级。 5 项目总结 为了直观具体测定周围的污染状况，不依赖大范围地区的天气预报而进行较为准确的自主测量，尤其是针对人们更加关心的室内空气质量进行检测，使用户对室内空气情况有直观的了解，本小组进行了此次研究并制作了便携式的空气质量检测仪。该空气质量检测仪基于MSP430F169单片机，并使用了夏普光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）。针对不同的空气质量情况，该空气质量测试仪能够进行相应的处理，监测出具体的环境温度，空气湿度以及空气颗粒物浓度，并将最终的处理结果转化为空气指数通过数码管显示在显示屏上，使用户能够通过具体的数字的增减了解到自己周围空气质量的变化。该空气质量检测仪体积小，无需专业人员操作，适合居家使用，造价低，易于销售推广。6 参考文献 1卢好正,石英晶振微天平室内空气质量检测传感器的