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1、本科毕业论文设计开题报告题 目：基于单片机的室内空气质量检测系统设计学院：信息工程学院专业：自动化年级：10 级学号：姓名：指导教师： 选题的理论和实际意义高层写字楼等大型场所几乎完全与外界隔离，空气中微量气体多达 168 种， 绝大多数属污染物，人们长期处于这种密闭环境中，极简洁因缺氧而头晕、胸闷、恶心等。其中影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旧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时机，再加上在他们自以为还不错的环境里工作，对他们的身体可谓双重打击。常常听到这样的例子，某某某在某某大型公司上班，钱是赚了不少，可是身体却垮了。身体乃革命的本钱，不管我们
2、为了生活如何奔波，都必需要保证有一个安康的体魄。所以， 对我们来说，设计空气质量检测与调控系统，是格外迫切的也是格外有必要的。室内空气品质IAQ在安康方面的影响：美国环保署(EPA)调查说明:在美国，IAQ 问题是有关全民安康的首要问题之一，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说明：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，觉察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
3、区 9-10 岁儿童为调查对象，争论空气污染对儿童免疫力的影响，结果显示:污染区儿童的免疫力量仅为清洁区儿童免疫力量的 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峻。我们要通过课题的争论摆脱这种逆境，我们的争论可以使你处在一个完全无污染纯安康的环境，这就是我们的目的。在已经学习了掌握原理、检测及单片机等相关课程，为该工程的争论供给了理论根底。同时本课题已经获得辽宁省大创工程立项，已经具备了肯定的前期根底。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简洁，适合应用于家庭和社区
4、的医疗安康保健，能够实时知道室内空气的质量。二 课题争论的根本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，介绍国内外的争论状况及确定总体方案。其次章: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展下一步争论的关键;(2)布置采样点:依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)数据的显示及报警掌握系统。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试验装置根底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。
5、第六章:总结本文争论工作以及在争论方面存在的缺乏，提出了进一步争论的展望。三总体设计方案室内甲醛，苯，氨气等气体对人身体安康影响较大，设计集监测、显示、报警于一体基于单片机的空气质量检测仪，并且测试范围、区分率、精度、稳定性已接近标准要求。因此本设计可选用气体传感器组，通过检测放大电路和放大倍数的调整经 A/D 转换后送单片机；由单片机现场自动掌握检测并显示甲醛浓度和苯，氨气等主要参数。主要原理图如下：四 课题争论的重点与难点室内空气品质测试指标的选定，室内污染物种类繁多，不行能逐一测量，争论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
6、标，要考虑多方面的因子，借鉴目前国内外常用的 IAQ 监测指标，本课题的监测指标订为温度，湿度，甲醛，苯，氨气五个参量。五 国内外争论现状气体传感器测定甲醛成为近年来甲醛检测争论的热点。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展任何处理就可以测定，但易受水分子的影响而使晶体震惊频率发生漂移，故根本无有用性。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，操作便利，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。
7、在测试甲醛、苯等害气体方面，国外比较知名的有: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:江苏安普电子工程生产的 400 型甲醛、北京宾达绿创科技生产的甲醛测定仪抑一 308 等。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试验争论机构。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展重标定，需要专业人员进展操作，很难连续测定；目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和掌握单片机芯片的选用，操作方面国外的产品操作界面
8、便利，功能加完备。六 参考文献1沈晋明,等.室内空气品质的定义与风直接入室的试验测试 J.暖通空调,1995(6).1618.2. 谢明,陈德荣,李锦忠.基于 AT89C55WD 单片机的空气质量监控系统J.工业掌握计算机.2023(10)3. 邵欣.基于 STC89C58RD+单片机的空气质量检测系统J.信息通信.2023(06)4. 罗亚萍;王忠庆;岳晓东.基于 AT89C52 单片机的室内有害气体监控系统J. 山西电子技术.20235. 周姣;蒋求生.SCA100T 角度传感器在角度测量系统中的设计J.科技风.2009(11)6 孙育才,王荣兴,孙华芳编著.ATMEL 型AT89S52
9、系列单片机及其应用M. 清华大学出版社,20237 李全利主编.单片机原理及应用技术M. 高等教育出版社, 20238 罗亚萍,王忠庆,岳晓东.基于 AT89C52 单片机的室内有害气体监控系统J. 山西电子技术.2023 8 褚家美.无线传感器网络的硬件设计J. 南京师范大学学报(工程技术版). 2023(04)9. 郭龙钢;方明.无线数字传输技术在煤矿生产中的应用J.煤矿机电.2023(06)10 钟世红,叶顺华,王历先,等.基于单片机的空气质量检测系统设计J.科技广场,2023(7):169- 17111 王俊峰，孟令启$现代传感器应用技术M北京：机械工业出版社.202312 汪胜辉,刘
10、波峰.基于无线传感器网络的空气质量监测站的设计J.电子工程师, 2023, 33(7): 12 -13.13 Sores L. Recent developments in database management and standar disation in the GEOMIND project. J.Geophysical Transactions,2023,45 (4)14 Kelly Denise Lewis. Student performance evaluation package using a Web interface and a database. M.Universi
11、ty of Louisville,202315 Homam Al Bahnassi. Real-Time Motion Planning and Simulation of C ranes in Construction. M.Concordia University (Canada),202316 Chiang. A CMOS optical-comparator-based velocity and direction m otion sensor. J.2023文献综述 引言甲醛是一种无色，有猛烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式消灭。其 37%的水
12、溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。此溶液沸点为 19.5故在室温时极易挥发，随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。4在我国有毒化学品优先掌握名单中甲醛列居其次位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛是原浆毒物， 能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后会消灭呼吸道的严峻刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。常常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，消灭粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。全身病症有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。自然气、液化自然气俗称煤气罐是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中
13、甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。自然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统安康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的 40%左右，产生的二氧化硫也很少。自然气易燃易爆和空气混合后，温度到达550左右就会燃烧；其混合物浓度到达 5%15%，遇到火种就会爆炸。自然气热值高，约 850010000 千卡/米 3，自然气燃烧后发出的热量是一样体积的城市煤气的 2.5 倍左右。4室内的环境除了气体对其有影响，适宜的温度和湿度也是极其必要的。没有适宜的温湿度室内会存在各
14、种细菌，从而影响人体安康。固然氧气的含量也是必需掌握在肯定范围里的，所以说，要保持室内环境安康，我们还必需做出更大的努力，是的室内检测更加全面。二 争论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、家具和日用化装品大量进入室内，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根底上更加重了一层。为了节约能源现代建筑物的密闭性增 加，风量缺乏，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准时排解室外，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
15、好”的房屋，不少是积存了大量有毒有害物质的原因8。在 20 世纪 70 年月末期，认为 IAQ 代表一系列污染物浓度的指标，承受通风换气等手段稀释污染物浓度，使危害降低;近几年争论说明，IAQ 还包含其它因素，如空气温度、湿度、及气流速度等，同时留意到 IAQ 是一个变量，涉及到设计、施工、和运行治理等多专业、多学科。污染源掌握属于起点掌握，而通风换气掌握属于终点掌握，每种单一的掌握都不能解决目前的 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争论课题9。三 国内外争论现状气体传感器测定甲醛成为近年来甲醛检测争论的热点。早在 1983 年，压电类甲醛传
16、感器就已问世。这种传感器可以不需要对样品进展任何处理就可以测定，但易受水分子的影响而使晶体震惊频率发生漂移，故根本无有用性。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，操作便利，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。1在测试甲醛、苯等害气体方面，国外比较知名的有: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:江苏安普电子工程生产的 400 型甲醛、北京宾达绿创
17、科技生产的甲醛测定仪抑一 308 等。4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试验争论机构。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展重标定，需要专业人员进展操作，很难连续测定；目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和掌握单片机芯片的选用，操作方面国外的产品操作界面便利，功能加完备。四 室内空气检测器的核心功能部件1 传感器其中涉及温湿度传感器，有害气体传感器，氧气传感器还有无线传感器，用来检测室内各种指标。2 信号处理即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤
18、波、整形等)。3 A/D转换器即模拟电路与数字电路相互转换。4 报警电路设置相应的检测物指标没有到达要求时系统自动发生警报。5 单片机电路即利用单片机掌握整个装置的核心包括显示电路，时钟电路、复位电路等。7五 系统硬件构造及原理本文争论的室内便携式智能空气品质监测仪是以ATMEL工公司的一款 8 位超低功耗单片机 AT89S52 为掌握核心，系统构造如下图。室内空气中有害气体甲醛、苯、氨分别通过传感器组中的传感器 1、传感器 2、传感器 3 输出一个与甲醛、苯、氨浓度相对应的电流信号,该信号经过放大滤波后通过多路转换器分时间段进展采样保持,最终经过 A/D 转换电路按肯定得采样频率将模拟信号转
19、换为数字信号送入单片机进展数据采集以便进展显示处理，温湿传感器直接与单片机相连。单片机对采样值进展数字处理后驱动液晶显示器分别显示出被测室内空气中的甲醛、苯、氨的浓度值及温湿度。假设被测室内空气中甲醛、苯、氨的浓度某种有超过国家标准或设定的危急值时报警电路对应的发出声光报警信号。3系统构造图AT89S52 芯片六 小结本设计主要是AT89S系列单片机在室内空气检测系统中的应用。基于单片机的空气质量检测系统可以在工业现场实时检测工业目标气体浓度，并完成数据采集、分析、显示、存储、报警等任务，具有操作简便、检测快速和便携性强的特点。通过单片机最小系统实现了空气的测量系统，由传感器采集到脉冲信号，经过信号的放大、滤波和整形电路将输出的信号通过单片机的外部中断猎取并最终显示出来。利用单片机自身的功能检测室内空气的各种指标。本次所设计的测量仪系统实现简洁、功能稳定、使用便利，应用广泛，具有实际意义。