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1、0学生科技项目结题报告项目名称： 空气质量检测系统的研制 起止年月： 项目负责人： 学院名称： 年级专业 联系电话： 指导教师： 填写日期： 2015-3-29 1环境及空气质量综合检测系统的研制【简介】：人们越来越注重生活环境的质量，环境及其空气质量的检测将会有一个很好的发展趋势。而关于环境及空气质量的检测产品还是比较少见的。本系统正是基于单片机及电子技术方面的专业知识，以单片机 Atmel Atmega328 作为主要信息处理，通过 Sharp 光学粉尘传感器（GP2Y1010AU0F）、DHT11 温湿度传感器对外部环境信息进行采集并且能时时显示在显示屏上，与此同时还能与计算机网络进行通
2、信的产品。具该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。【关键字】：环境检测 单片机 传感器 与计算机网络通信Development of the environment and air quality detection systemAbstract：There is a growing emphasis on the quality of the living environment, the environment and air quality testing will have a good development trend. In regard to the e
3、nvironment and air quality testing products is still relatively rare. This system is based on the expertise of microcontroller and electronic technologies, Atmel Atmega328 microcontroller as the main information processing, optical dust sensor by Sharp (GP2Y1010AU0F), DHT11 temperature and humidity
4、sensors collect information on the external environment and can always be displayed on the screen At the same time also to communicate with the computer network products. The product with the product has excellent quality, fast response, anti-interference ability, high cost, etc.Keywords: environmen
5、tal testing SCM sensor communication and computer networks2目录引言 .3第一章 总体方案理论概述 .41 设计方案 .41.1 总体方案 .41.2 模块器件选择 .51.2.1 单片机选择 .51.2.2 传感器的选择 .61.2.3 无线通信模块 .61.3 系统功能模块 .6第二章 系统各部分器件功能简介 .72.1 MCU 控制器的处理模块分析 .72.1.1 单片机 Atmel Atmega328 介绍 .72.1.2 SPI 简要概述 .82.2 采集模块功能介绍 .82.2.1 粉尘传感器介绍 .82.2.2 DHT11
6、 温湿度传感器介绍 .92.3 无线模块介绍 .92.4 显示模块介绍 .102.4.1 显示原理 .102.4.2 显示特性 .10第三章 软件程序 .113.1 接收程序 .113.2 发送程序 .17第四章 系统调试及指标 .244.1 系统调试 .244.1.1 外部数据采集调试 .244.1.2 无线通信测试 .244.1.3 与计算机通信调试 .244.2 系统指标 .24参考文献 .25附录 .263引言当前，随着人民生活水平的不断提高，人们对生活环境的关注更加密切，特别是近年的华北地区的雾霾天气，给群众造成很大的心理影响。群众是环境污染的直接受害者，他们对于污染的反应最敏感、最
7、强烈，要求也最迫切、最直接。因此，PM2.5 的监测得到政府、群众的高度重视及实际需要。PM2.5 是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的 1/20。虽然 PM2.5 只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5 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，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。虽然空气质量渐渐引起了人们的重视，但是在市场上面对空气质量进行检测的产品相对来比较少。一款环境空气质量监测产品，必然会在市面上引起大热。除此之外，日常生活此
8、类产品将会成为必需品。总的来说，在当前环境空气质量不好情况下，空气质量监测产品具有很好的应用前景。因此研发一款对环境空气质量及温湿度进行监测，并能与计算机网络进行通信的产品，提醒人们注意生活周围的环境空气质量，是非常有必要，同时这类产品还能预示人们采取一定的措施来防范空气质量差的问题。此款环境空气质量监测系统基于单片机结合相关传感器做到能够时时显示并自动生成报表，与远程终端进行通信，远程终端还可以对此遥控这些功能都能很好便利了人们在日常生活中的使用。对于生产制造方面，这产品性价比极高，在产品质量方面也是有一定的保证，具有超快响应，抗干扰能力强的优点。综合本次设计的各方面的优点，所设计的产品有将
9、在未来市场中拥有较高的应用地位。4第一章 总体方案理论概述1 设计方案1.1 总体方案主控制器采样单片机，进行主要的信息处理，接收外部的信息（数字与模拟信息）。运用 pm2.5 传感器对空气中颗粒物质进行采集和温湿度传感器对空气的温湿度情况进行采集，然后数据返回送到单片机进行处理，之后用 SPI 总线通信的方式经由无线发送模块发生送到远程终端，远程终端由无线接收模块接收并通过显示屏显示，计算机与远程终端进行连接，计算机网络由此获得相关数据。整个系统包括如下模块：MCU 中心控制模块，由单片机最小系统组成；外部信息采集系统，由粉尘传感器和温湿度传感器组成；无线通信模块，通过 SPI 总线通信对无
10、线模块进行配置，使其可以进行发送和接收数据；显示模块，远程终端上，用显示模块显示所接收到的数据。除此之外，本设计在硬件设计处理上还预留了几个单片机的 IO 接口供外围的附加的电路提供一些根据需要的扩展功能。整体电路设计时，应该严格考虑元器件的选择，布板布线的问题，严格计算大电流信号的走线宽度等。方案框图如下：51.2 模块器件选择 1.2.1 单片机选择51 单片机与 AVR 单片机的比较AVR 单片机（ATmega16）的时钟源（晶振、内部 RC 等）可以不经过分频直接提供给CPU 使用，而 51 的 CPU 主频等于晶振的 12 分频，ATmega16 外部提供 16M 的晶振，所以AVR
11、 单片机的运行速度比 51 单片机的运行速度要快得多，并且 AVR 单片机可提供内容1M、2M、4M、8M 等可变的 CUP 频率。AVR 具有超功能精简指令。具有 32 个通用工作寄存器（相当于 8051 中的 32 个累加器，克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象），有 128B4KB 个 SRAM，可灵活使用指令运算。AVRI/O 口是真正的双向 I/O 口，单片机读取外部引脚电平直接通过 PINX 读取，不需要像 51 那样先给 I/O 口全写 1 操作后才能读取外部引脚电平，使得单片机读取外部数据更容易。AVR 内部提供丰富的中断及寄存器资源，光外部中断就有 3 个，定时器有 3 个，丰富的寄存器资源使得可以设置外部中断的多种触发方式，以及设置内部定时分
