基于单片机的雾霾检测仪的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着工业的快速发展，空气成分中的颗粒物大量增加,使得空气质量不断恶化，雾霾天气现象逐渐增多，并已经对人们的生活和身体健康造成了不利影响，“雾霾天气”已变成损害人类健康的隐形杀手，也已经引起世界各国的共同关注。据悉，全球近一半的人每天都生活在大气污染之中，环境污染会引起多种疾病，其中，呼吸道疾病患病率为33.8％，急慢性肺病为21.8％，慢性气管炎为15.2％。因此，对于pm2.5检测技术的研究刻不容缓。

目前，关于雾霾监测的研究主要采用单片机和传感器相结合的方式，由传感器负责对空气中颗粒物及粉尘浓度的检测，单片机负责进行数据采集、计算、处理后生成相对应的浓度结果数据，测量结果通过显示模块的屏幕显示，以及通过相应报警的方式实现对雾霾环境的提醒。其中，文献[1]对pm2.5化学物种来源成因、检测采样、分析方法评价以及量值溯源体系的建立进行探讨和介绍，以期对国内开展相关的研究有所裨益；文献[2]对大气pm10以及pm2.5进行了介绍，并对检测大气pm10以及pm2.5光电检测技术方法的原理以及特点进行了综述；文献[3]提出一种ＰＭ２.５检测传感器的设计；文献[4]介绍了一种pm2.5粉尘颗粒检测仪，浓度测量范围：(0.5～1000)mg/m3；文献[5]设计了一种基于光散射法的大气颗粒物质量浓度监测与预警系统，可检测颗粒物的粒径范围是0.1－10μm；文献[6]设计了一种简易、可行的粉尘检测仪．主要用于家庭对室内、室外环境中粉尘含量的测定．能自主设定报警阈值；文献[7][8]都是基于单片机的针对室内空气质量的设计。前者是检测室内有害气体监控系统，后者是室内空气质量检测及净化系统；文献[9]开发了一种基于stc89c58rd 单片机的空气质量检测系统，实现对氧化性气体、有机气体及易燃易爆气体的实时检测；文献[10]采用at89s52单片机为控制中心，能够完成对空气浓度的实时采集处理、报警和显示等功能；文献[11]主要针对基于量化式检测的无线雾霾测试系统设计系统进行设计，该系统应用单片机msp430f149为控制核心，可以实现室内外空气中的吸入颗粒和有害气体监测，并对当前的空气质量做出评估；文献[12]介绍了一种便携式甲醛与ＰＭ２.５检测仪的设计，该检测仪采用电化学式甲醛传感器和光学灰尘传感器。该设计具有检测精度高、实时性强、反应迅速、检测功能多样、小巧便携的特点。

通过上述分析发现，现有的研究一般都是基于空气质量检测的设计，已有的pm2.5检测的设计也多适用于车间或者矿井中，不适用于日常生活中，也不适合推广使用，因此为了更加精确地测量周围空气中pm2.5的浓度，使人们实时地了解周围空气的质量，为人们创造一个舒适、卫生和健康的生活环境。本次毕业设计的任务是设计并实现一个基于单片机的pm2.5检测仪的设计与实现。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计的主要任务是设计并实现一个基于单片机的雾霾检测仪。该雾霾检测仪以单片机和传感器为核心，主要实现以下功能：（1）通过传感器实时测量空气中的pm2.5颗粒物的浓度；并在显示模块显示出来；（2）通过传感器测量出空气的温度和湿度，并在显示模块显示出来；（3）报警功能：当测量得到的pm2.5浓度超过预先设定的阈值，则报警模块发出警告；（4）根据pm2.5的浓度划分污染的等级，并在显示模块显示出来。

设计的pm2.5检测系统集气体的采集、处理、报警和显示于一体，通过粉尘传感器组采集pm2.5的浓度值，经过相应的处理转换成数字信号输入进单片机控制中心，利用单片机对数据进行处理，确保了前台数据的准确性、实时性，有利于进行全盘的评定。经过单片机处理后，在显示模块上显示出上显示，能够很好地实现人机对话。如果被测颗粒物的浓度值超过预设的范围，则报警单元就会发出相应的报警信号。软件设计将采用c语言，使用模块化设计，层次分明，功能强，便于调试，具有很强的可扩充性和较强的可靠性。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。

第4－6周：根据任务书需求，构建详细设计方案。

第7－9周：硬件电路设计、仿真、测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]毛朔南，马宇明，蔡冶强，郑海富.pm2.5检测标准及量值溯源方法现状及进展[j].中国计量,2013（03）：30-32.

[2]赵京福，邹吉吉，龚强.大气pm10、pm2.5的光电检测技术研究.生态环境,2014（8）.

[3]杨永杰，张裕胜，杨赛程．一种ＰＭ２.５检测传感器设计［Ｊ］．传感器与微系统,2014，33（3）：76-79.