基于单片机pm2.5空气质量检测设计_开题报告

一、国内研究现状

全球经济的快速发展和工业水平的提高，人类所面临的大气污染问题日益严峻，空气质量的好坏受到越来越多的关注。随着生活水平的提高、居住条件的改善，人们对生活环境质量的要求也越来越高，拥有一个健康无污染的室内环境就成为很多人的共同愿望。特别是近几年，国内各大城市对PM2.5持续居高不下，这引起了广泛的关注。而对于室内环境来说，工业排放的可吸附颗粒物、装修房间排放的甲醛、及厨房排放的油烟等是其污染的主要来源。这些烟尘、甲醛等有害物质的含量远远超出了正常的标准，严重影响了人们的身体健康。

信息技术的发展改变了人们日常办公的方式和环境，更多的人可以选择在室内完成一天的工作。尤其是生活在城市中的群体，有一半以上的时间都是在室内环境中度过。在这种环境下，即使空气中的污染物的浓度不太高，长期处在室内并呼吸受到污染过的空气，健康也势必会受到影响，污染空气带来的伤害也是无法估量的。有时，室内污染比室外污染更加严重，因此对室内空气污染的预防与治理具有重大意义，它直接影响到人们的生活环境和身体健康。

宋高峰（2018）在《基于ARM单片机的空气质量检测系统研究》中指出影响室内空气质量的主要因素是粉尘、TVOC(特别是甲醛)。研发一款家用空气质量快速监测仪，实现对粉尘、TVOC气体、甲醛、温度和湿度检测的同时，数据可传送至手持设备上，用户可实时查看，实现远程实时监控，提醒使用者注意所处环境的变化。最终整个系统对空气中的粉尘、TVOC气体、甲醛和温湿度进行了测试。各项指标已达常规需求，目前小型且同等性能的测试仪器未见市场销售，该设计在实际使用方面具有重要意义。

龚正鹏和何承阳（2017）在《基于51单片机的空气质量检测系统》中主要介绍一款基于单片机的空气质量报警器的设计。完成了对粉尘浓度实时检测及报警功能。主要是用于测量环境中的粉尘灰尘浓度，适用于工矿企业的工作现场对粉尘浓度的测定，预防了作业场所粉尘浓度过高而对人体产生的危害。

张改莲（2016）在《基于单片机的智能家用空气质量检测系统》为了能够实时检测室内环境中的空气质量，提高家庭居住环境，需要对室内空气中有害气体进行有效的监测，以便采取有效的预防。就室内环境中最重要的温度和湿度两个因素来进行研究。使用DHT11数字温湿度传感器采集数据输送到单片机系统，经过处理实现室内环境监测与控制的功能。

楼俊君、赵永熹和甄兰兰（2016）在《基于51单片机的PM2.5空气质量检测仪的设计》中设计了一款基于51单片机的空气质量检测仪，用灰尘传感器对空气进行检测，通过模数转换装置最终以数字形式在液晶显示屏上显示PM2.5的实测值，以及检测装置的简易便携性，有一定的实用价值。

曲娜和张悦（2016）在《空气质量检测系统设计》中提出一种空气质量检测系统的设计方案。该检测系统以单片机为核心，由MQ135空气传感器、灰尘传感器、单片机、无线发射(接收)传感器、控制按键、声音报警与液晶显示器等组成。系统设计采用低能耗器件，通过无线传感器可以远距离检测空气质量信息，可对空气中的PM值进行测量和监控。

赵旭东（2016）在《基于单片机的空气质量检测仪》中针对空气污染的问题，设计了一种基于51单片机控制的空气质量检测仪。设计是通过粉尘传感器GP2Y1010AU0F来测量当前空气中的PM2.5浓度，再将采集到的信号通过A/D转换为单片机可识别的信号，经单片机处理后在液晶显示屏上显示出数值，从而用来监测PM2.5的含量。经测试验证，该设计能够精确的显示出当前空气中PM2.5的含量，具有测量精度高，智能化程度高等优点。

赵姗姗（2016）在《基于单片机的车内空气质量检测仪的研发》中提出研发一种便携、可靠性高、操作简单、成本低，能够真实反映车内污染气体种类及含量的检测仪，具有非常现实的意义。设计了一款车内空气质量检测仪，用于检测车内有害气体，重点研究了苯乙烯和甲醛两种气体。系统采用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，很好地实现人机对话。设计的报警系统，能够实现在浓度超标时及时的报警。实验证明，系统性能稳定、灵敏度高、调试方便和性价比高。

王雪梅（2007）在《基于16位高性能单片机的智能颗粒物检测仪的研究》中以智能颗粒物检测仪为对象，着重于16位高性能单片机的研究与开发，采用PID调节，用直流电机带动气泵工作抽气，在气流的入口处设置空气过滤网膜，当气流流过时，空气中的颗粒物就被过滤网膜所采集。气流通道中的压力传感器检测气流压力从而得知气流的流速，将检测到的气流流速，作为反馈信号输入给调节器，通过PID控制保证气体的流通速度为恒定值，可以进一步计算空气中不同成分的颗粒物含量分别为多少。

国外研究现状

美国Rupprecht & Patashnick（安普）公司研发生产的 TEOM SERIES 1400a AMBIENT PARTICULATE(PM10) MONITOR 就是专用于在线监测颗粒物质量浓度的仪器设备，该系列监测仪在全球受到认可，能够完成日常颗粒物状况监测。

由美国 METONE 公司开发的 BAM-1020 粒子监测器，其采用β射线衰减的原理，已经通过了美国环境保护署（EPA）的认证，而且在英国、韩国和中国自动监测和记录颗粒物浓度。

Henschel S, Atkinson R, Zeka A在美国环保局兴建国家及地方的空气监测网络，使美国空气质量的监测体系得到了快速的发展和完善，发展了国家核心网络NCore（National Core），州和地区的空气质量监测网SLAMS（State and Local Air Monitoring Station）等大型空气质量监测网络。

三、存在的问题

环境与发展是当今国际上都密切关注的问题。随着近年来社会的发展，民生及生活环境在不断的改善，2017年党的十九大胜利召开，中国进入了高速发展的新时期、新时代，在当下社会的主要矛盾已经潜移默化的发生了变化，人们对生活的物质追求不断得到满足，现阶段主要矛盾集中在提升生活质量和改善民生发展的问题上，其中与人民切身利益相关度最大的就是环境质量。空气中的污染物种类增多，要想控制污染物的排放和净化，首先就必须对空气中的污染物进行实时的监测检测。在现有的研究设计中，学者，都能够做到空气中PM2.5的监测与显示，并且精度值已经控制的比较精确，然而设计只是通过监测与报警功能，并没有真正实施到空气质量的改善，因为空气质量问题改善却是一个大问题，希望通过本次^文档设计能够让大家重视空气质量的重要性，呼吁人们从保护环境，改善空气质量做起，为大家创造一个良好的生活环境。

B. ^范文提纲

摘要

一、绪论

（一）研究背景及意义

（二）国内外研究现状

（三）主要研究内容

二、整体方案设计

（一）设计内容

（二）设计思路

（三）各模块器件选择

三、系统硬件设计

（一）单片机电路设计

（二）PM2.5检测电路设计

（三）显示模块设计

（四）报警模块设计

四、系统软件设计

（一）系统软件介绍

（二）系统主流程设计

总结

致谢

C. 参考文献

[1]宋高峰.《基于ARM单片机的空气质量检测系统研究》[D].吉林大学,2018.

[2]龚正鹏,何承阳.《基于51单片机的空气质量检测系统》[J].电子制作,2017(23):13-15.

[3]张改莲.《基于单片机的智能家用空气质量检测系统》[J].数字技术与应用,2016(12):3+8.

[4]楼俊君,赵永熹,甄兰兰.《基于51单片机的PM2.5空气质量检测仪的设计》[J].福建电脑,2016,32(11):109+177.

[5]曲娜,张悦.《空气质量检测系统设计》[J].电脑编程技巧与维护,2016(20):9-10+19.

[6]赵旭东.《基于单片机的空气质量检测仪》[J].电脑知识与技术,2016,12(20):243-244+246.

[7]赵珊珊.《基于单片机的车内空气质量检测仪的研发》[D].河北工业大学,2015.

[8]刘少军,王瑜瑜.《基于单片机控制的空气质量检测系统的设计》[J].机械与电子,2015(01):53-56.

[9]王雪梅.《基于16位高性能单片机的智能颗粒物检测仪的研究》[D].河北工业大学,2007.

[10]朱晓君.《智能红外灯控开关的设计与实现》[J].科技信息（科学教研）,2007,(29):334-335.

[11]张毅刚.《单片机原理及接口技术（C51编程）》[M].人民邮电出版社.2011.8.

[12]汪东强.探寻中国防盗报警行业发展之路[J].中国公共安全,2012(13):150-152.

[13]张平,赵光霞.《STC89C52单片机基础项目教程》[M].北京理工大学出版社.2012.9.

[14]Chandra Shekhar Prajapati, Rohith Soman, S B Rudraswamy. 《Single Chip Gas Sensor Array for Air Quality Monitoring》[J]. Journal of Microelectromechanical Systems, 26(2):433-439.