基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)開題匯報(bào)題目：基于單片機(jī)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：信息工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化年級(jí)：10級(jí)學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：一選題理論和實(shí)際意義高層寫字樓等大型場所幾乎完全與外界隔離，空氣中微量氣體多達(dá)168種，絕大多數(shù)屬污染物，人們長久處于這種密閉環(huán)境中，極輕易因缺氧而頭暈、胸悶、惡心等。其中影氧氣濃度直接影響人們生存質(zhì)量。甚至到了晚上很多寫字樓依然有些人在加班加點(diǎn)奮斗，繁重工作已經(jīng)使他們沒有喘息機(jī)會(huì)，再加上在他們自認(rèn)為還不錯(cuò)環(huán)境里工作，對(duì)他們身體可謂雙重打擊。經(jīng)常聽到這么例子，某某某在某某大型企業(yè)上班，錢是賺了不少，可是身體卻垮了。身體乃革命本錢，不論我們?yōu)榱松钤鯓颖甲?，都必須要確保有一個(gè)健康體魄。所以，對(duì)我們來說，設(shè)計(jì)空氣質(zhì)量檢測與調(diào)控系統(tǒng)，是十分迫切也是十分有必要。室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）在健康方面影響：美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)調(diào)查表明:在美國，IAQ問題是關(guān)于全民健康首要問題之一，受其影響美國人口多達(dá)3000萬，造成經(jīng)濟(jì)損失超出了400億美元/年，這些數(shù)字令人觸目驚心[1]；加拿大衛(wèi)生組織調(diào)查表明：68%疾病與室內(nèi)環(huán)境污染關(guān)于，其中80%~90%癌癥與居住環(huán)境和生活習(xí)慣關(guān)于;英國科學(xué)家漢密爾頓測驗(yàn)了220名英國人血液中60種化學(xué)元素平均含量，發(fā)覺其與地殼中這些元素含量分布相當(dāng);湖南省相關(guān)部門對(duì)空氣污染區(qū)及清潔區(qū)9-10歲兒童為調(diào)查對(duì)象，研究空氣污染對(duì)兒童免疫力影響，結(jié)果顯示:污染區(qū)兒童免疫能力僅為清潔區(qū)兒童免疫能力1/3;據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年有11萬人因IAQ不好而造成死亡;從我國“室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測中心”對(duì)IAQ監(jiān)測力度越來越大趨勢也能夠看出，此問題在我國也是越來越嚴(yán)重。我們要經(jīng)過課題研究擺脫這種困境，我們研究能夠使你處于一個(gè)完全無污染純健康環(huán)境，這就是我們目標(biāo)。在已經(jīng)學(xué)習(xí)了控制原理、檢測及單片機(jī)等相關(guān)課程，為該項(xiàng)目標(biāo)研究提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)本課題已經(jīng)取得遼寧省大創(chuàng)項(xiàng)目立項(xiàng)，已經(jīng)具備了一定前期基礎(chǔ)。室內(nèi)智能空氣品質(zhì)監(jiān)測儀體積小，功耗低，操作簡單，適合應(yīng)用于家庭和小區(qū)醫(yī)療健康保健，能夠?qū)崟r(shí)知道室內(nèi)空氣質(zhì)量。二課題研究基本內(nèi)容本課題主要集中在IAQ監(jiān)測、顯示、報(bào)警三個(gè)方面。本文內(nèi)容安排以下:第一章:室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測課題提出及意義，介紹國內(nèi)外研究情況及確定總體方案。第二章:監(jiān)測系統(tǒng)詳細(xì)方案選擇(1)確定監(jiān)測對(duì)象:選擇有代表性監(jiān)測對(duì)象是進(jìn)行下一步研究關(guān)鍵;(2)布置采樣點(diǎn):依照選取傳感器特點(diǎn)，及待測指標(biāo)精度要求布置傳感器;(3)數(shù)據(jù)顯示及報(bào)警控制系統(tǒng)。第三章與第四章:室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測儀各個(gè)硬件模塊設(shè)計(jì)，介紹在室內(nèi)空氣品質(zhì)試驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)硬件與軟件組成。第五章:整個(gè)系統(tǒng)仿真調(diào)試。第六章:總結(jié)本文研究工作以及在研究方面存在不足，提出了深入研究展望。三總體設(shè)計(jì)方案六參考文件[1]沈晉明,等.室內(nèi)空氣品質(zhì)新定義與新風(fēng)直接入室試驗(yàn)測試[J].暖通空調(diào),1995(6).16~18.[2].謝明,陳德榮,李錦忠.基于AT89C55WD單片機(jī)空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī).(10)[3].邵欣.基于STC89C58RD+單片機(jī)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)[J].信息通信.(06)[4].羅亞萍;王忠慶;岳曉東.基于AT89C52單片機(jī)室內(nèi)有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)[J].山西電子技術(shù).[5].周姣;蔣求生.SCA100T角度傳感器在角度測量系統(tǒng)中設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng).2009(11)孫育才,王榮興,孫華芳編著.ATMEL新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社,李全利主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社,羅亞萍,王忠慶,岳曉東.基于AT89C52單片機(jī)室內(nèi)有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)[J].山西電子技術(shù).[8]褚家美.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)[J].南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版).(04)[9].郭龍鋼;方明.無線數(shù)字傳輸技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用[J].煤礦機(jī)電.(06)[10]鐘世紅,葉順華,王歷先,等.基于單片機(jī)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技廣場,(7):169-171[11]王俊峰，孟令啟$當(dāng)代傳感器應(yīng)用技術(shù)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[12]汪勝輝,劉波峰.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量監(jiān)測站設(shè)計(jì)[J].電子工程師,,33(7):12-13.SoresL..RecentdevelopmentsindatabasemanagementandstandardisationintheGEOMINDproject.[J].GeophysicalTransactions,,45(4)KellyDeniseLewis.StudentperformanceevaluationpackageusingaWebinterfaceandadatabase.[M].UniversityofLouisville,[15]HomamAlBahnassi.Real-TimeMotionPlanningandSimulationofCranesinConstruction.[M].ConcordiaUniversity(Canada),[16]Chiang.ACMOSoptical-comparator-basedvelocityanddirectionmotionsensor.[J].文件綜述一引言甲醛是一個(gè)無色，有強(qiáng)烈刺激性氣味氣體。易溶于水、醇和醚。甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。其37%水溶液稱為福爾馬林，醫(yī)學(xué)和科研部門慣用于標(biāo)本防腐保留。此溶液沸點(diǎn)為19.5℃故在室溫時(shí)極易揮發(fā)，伴隨溫度上升甲醛揮發(fā)速度加緊。[4]在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單中甲醛列居第二位。甲醛已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)。甲醛是原漿毒物，能與蛋白質(zhì)結(jié)合，吸入高濃度甲醛后會(huì)出現(xiàn)呼吸道嚴(yán)重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛，也可發(fā)生支氣管哮喘皮膚直接接觸甲醛，可引發(fā)皮炎、色斑、壞死。經(jīng)常吸入少許甲醛，能引發(fā)慢性中毒，出現(xiàn)粘膜充血、皮膚刺激癥、過敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。全身癥狀有頭痛、乏力、心悸、失眠、體重減輕以及植物神經(jīng)紊亂等。天然氣、液化天然氣（俗稱煤氣罐）是一個(gè)多組分混合氣體，主要成份是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少許乙烷、丙烷和丁烷，另外通常還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量惰性氣體，如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。天然氣在燃燒過程中產(chǎn)生能影響人類呼吸系統(tǒng)健康物質(zhì)極少，產(chǎn)生二氧化碳僅為煤40%左右，產(chǎn)生二氧化硫也極少。天然氣易燃易爆和空氣混合后，溫度達(dá)成550℃左右就會(huì)燃燒；其混合物濃度達(dá)成5%－15%，碰到火種就會(huì)爆炸。天然氣熱值高，約8500－10000千卡/米3，天然氣燃燒后發(fā)出熱量是相同體積城市煤氣2.5倍左右。[4]室內(nèi)環(huán)境除了氣體對(duì)其有影響，適宜溫度和濕度也是極其必要。沒有適宜溫濕度室內(nèi)會(huì)存在各種細(xì)菌，從而影響人體健康。當(dāng)然氧氣含量也是必須控制在一定范圍里，所以說，要保持室內(nèi)環(huán)境健康，我們還必須做出更大努力，是室內(nèi)檢測愈加全方面。二研究背景伴隨城市人們生活水平不停提升，各類裝飾裝修材料、家俱和日用化裝品大量進(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)污染物起源和種類日益增多，造成室內(nèi)空氣污染程度在室外空氣污染基礎(chǔ)上愈加重了一層。為了節(jié)約能源當(dāng)代建筑物密閉性增加，新風(fēng)量不足，加上建筑密閉性越來越好，使用人工合成材料越來越多，使得室內(nèi)污染物不能及時(shí)排除室外，在室內(nèi)存放、蓄積，造成室內(nèi)空氣惡化。人們?cè)谌斯きh(huán)境中所處時(shí)間越來越長，結(jié)果引發(fā)了各種與室內(nèi)環(huán)境相關(guān)病癥。所謂“兇宅”、“鬼屋”或“風(fēng)水不好”房屋，不少是積累了大量有毒有害物質(zhì)緣故[8]。在20世紀(jì)70年代末期，認(rèn)為IAQ代表一系列污染物濃度指標(biāo)，采取通風(fēng)換氣等伎倆稀釋污染物濃度，使危害降低;近幾年研究表明，IAQ還包含其它原因，如空氣溫度、濕度、及氣流速度等，同時(shí)注意到IAQ是一個(gè)變量，包括到設(shè)計(jì)、施工、和運(yùn)行管理等多專業(yè)、多學(xué)科。污染源控制屬于起點(diǎn)控制，而通風(fēng)換氣控制屬于終點(diǎn)控制，每種單一控制都不能處理現(xiàn)在IAQ問題，所以IAQ成為當(dāng)代建筑科學(xué)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計(jì)等諸方面研究課題[9]。三國內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況氣體傳感器測定甲醛成為近年來甲醛檢測研究新熱點(diǎn)。早在1983年，壓電類甲醛傳感器就已問世。這種傳感器能夠不需要對(duì)樣品進(jìn)行任何處理就能夠測定，但易受水分子影響而使晶體震動(dòng)頻率發(fā)生漂移，故基本無實(shí)用性。為適應(yīng)室內(nèi)空氣甲醛現(xiàn)場快速檢測要求，現(xiàn)在已開發(fā)出不少甲醛快速測定儀，這些儀器可直接在現(xiàn)場測定甲醛濃度，操作方便，適適用于室內(nèi)和公共場所空氣中甲醛濃度現(xiàn)場測定，也適適用于環(huán)境測試艙法測定木質(zhì)板材中甲醛釋放量。但這些儀器工作原理、響應(yīng)性能、適應(yīng)范圍等都不一樣。[1]在測試甲醛、苯等害氣體方面，國外比較知名有:美國ESC企業(yè)生產(chǎn)Z一300甲醛檢測儀、英國PPM企業(yè)生產(chǎn)PPM-400甲醛檢測儀;國內(nèi)有:江蘇安普電子工程有限企業(yè)生產(chǎn)400型甲醛分析儀、北京賓達(dá)綠創(chuàng)科技有限企業(yè)生產(chǎn)甲醛測定儀抑一308等。[4]這些儀器可實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體檢測功效，適適用于專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)或試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)。準(zhǔn)確測定甲醛、苯、氨等有害氣體設(shè)備昂貴(如英國PPM企業(yè)生產(chǎn)PPM400甲醛儀約兩萬多元)，測定時(shí)間較長，每隔一段時(shí)間就需進(jìn)行重新標(biāo)定，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，極難連續(xù)測定；現(xiàn)在國內(nèi)外產(chǎn)品設(shè)計(jì)差異主要集中在監(jiān)測傳感器和控制單片機(jī)芯片選取，操作方面國外產(chǎn)品操作界面方便，功效加完備。四室內(nèi)空氣檢測器關(guān)鍵功效部件1傳感器其中包括溫濕度傳感器，有害氣體傳感器，氧氣傳感器還有沒有線傳感器，用來檢測室內(nèi)各種指標(biāo)。信號(hào)處理即處理光電傳感器采集到低頻信號(hào)模擬電路(包含放大、濾波、整形等)。A/D轉(zhuǎn)換器即模擬電路與數(shù)字電路相互轉(zhuǎn)換。報(bào)警電路設(shè)置對(duì)應(yīng)檢測物指標(biāo)沒有達(dá)成要求時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)生警報(bào)。55單片機(jī)電路即利用單片機(jī)控制整個(gè)裝置關(guān)鍵（包含顯示電路，時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等）。[7]五系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理本文研究室內(nèi)便攜式智能空氣品質(zhì)監(jiān)測儀是以ATMEL工企業(yè)一款8位超低功耗單片機(jī)AT89S52為控制關(guān)鍵，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所表示。室內(nèi)空氣中有害氣體甲醛、苯、氨分別經(jīng)過傳感器組中傳感器1、傳感器2、傳感器3輸出一個(gè)與甲醛、苯、氨濃度相對(duì)應(yīng)電流信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過放大濾波后經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換器分時(shí)間段進(jìn)行采樣保持,最終經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路按一定得采樣頻率將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方便進(jìn)行顯示處理，溫濕傳感器直接與單片機(jī)相連。單片機(jī)對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字處理后驅(qū)動(dòng)液晶顯示器分別顯示出被測室內(nèi)空氣中甲醛、苯、氨濃度值及溫濕度。若被測室內(nèi)空氣中甲醛、苯、氨濃度某種有超出國家標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)定危險(xiǎn)值時(shí)報(bào)警電路對(duì)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。[3]系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖