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河南科技大学毕业设计（论文）

题目：

毕 业 设 计（论 文）

基于单片机空气PM2.5浓度检测系统设计

河南科技大学毕业设计（论文）

河南科技大学毕业设计开题报告

课题名称 学生姓名 指导教师 于海洋 徐莉萍 基于单片机空气PM2.5浓度检测系统设计 专业班级 职称 机电114 教授 课题类型 课题来源 硬件设计 科研 1. 设计（或研究）的依据与意义 设计的依据： 21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，他们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。 监测PM2.5的原理以及硬件都在明显的改善，软件的简化功能的增加。本课题的背景是根据基于专业的精细的检测仪基础上，来设计便携式的PM2.5检测仪，携带方便，现在具有粉尘传感器，单片机，LCD液晶,及蜂鸣报警器，模拟信号的转化为数字信号，数据采集电路采集PM2.5的浓度值，并由微控制器分析处理数据，最后由液晶显示屏显示相应的结果，小巧的装置可以应对现在人们的监测，以及微机原理的接口技术单片机原理，显示屏的装置技术，信号的转换与放大技术，调理电路的器件实现，调理电路的原理误差减少等明显的提高，单片机的仿真软件的出现单片机电子电路的仿真大大改善了现在的设计困难程度。 设计的意义： 近年来，雾霾问题引起了大家的重视，也影响了民众的生活，灰蒙蒙的天气也引起了大家的恐惧。因为空气质量的恶化，雾霾天气现象出现增多，危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气并入雾以其作为灾害性天气预警预报。统称为雾霾天气。雾霾主要由PM2.5 , PM10, PM0.1,以及重金属珅铬铅等颗粒组成。有关雾霾的重大事件层出不穷，如1952年伦敦烟雾事件，伦敦杀人雾在四天内夺走了4000多天人命；还有2013年初北京肆虐横行的雾霾事件，轰动一时。因此，对PM2.5的测量显得越来越重要。让大家了解雾霾的成因及危害，雾霾天气应该注意的事项，保护好自己。 普及雾霾问题和了解PM2.5的简单测定，并且符合环保保护的要求。 河南科技大学毕业设计（论文） 而央视前记者柴静拍摄的记录片《苍穹之下》就是对现在问题的根本性的揭露，我们不仅要为了我们自己能够生活在一个更加明媚，更加阳光，白云万里的世界里而奋斗，而且还要保证以后的子孙后代都应该享受这样的天空。 其次，雾霾会引发很多的疾病，尤其是肺部方面的疾病，被吸入人体后会直接进入支气管，刺激呼吸道，干扰肺部的气体交换从而引发咳嗽、呼吸困难、哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统疾病并导致心律不齐、非致命心脏病等心血管方面的疾病。也会引发很多的综合性疾病，检测雾霾天气的危害，并使之达到环境保护要求已经刻不容缓。 河南科技大学毕业设计（论文） 2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 国内外的设计主要是在下面方法的基础上实现的 重量法 所谓重量法是指将PM2.5直接截留在滤膜上，然后用天平称重。滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。但只要滤膜对于0.3μm以上的颗粒截留效率大于99%，就算合格。因为所损失的极细小颗粒物对PM2.5的重量贡献很小，对分析结果影响不大。目前按照重量法设计的采样设备较多，如中国生产的TH—150型智能中流量颗粒物采样器、四通道PM2.5采样器（PR2300）、美国URG公司生产的通用型大气污染物采样仪（URG—3000k）、德国GRIMM分析仪等。这些采样器利用Teflon膜或PTEE滤膜对PM2.5进行采样，再采用称重法计算颗粒物质量浓度。 重量法是最直接、最可靠的方法，是验证其他方法是否准确的标杆。然而重量法需要人工称重，程序比较繁琐而费时。因此，这种方法及仪器多应用于进行单点、某时间段内的采样与监测，为大气污染调查、研究提供数据。 β射线吸收法 将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束β射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度与PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。由于这种方法可实现自动、连续监测，因此多应用于大气环境监测业。这种方法一般要求都比较高，设备比较昂贵，适用于大型的研究设备以及大型的研究场合。 微量振荡天平法 基于微量振荡天平法研制的采样器由空心玻璃管、滤芯等组成。该空心玻璃管一头粗一头细，粗头固定，细头装有滤芯。工作原理为：空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比，于是，根据振荡频率的变化算出收集到的PM2.5的重量。 该方法可实现自动、连续监测。因此，近年来我国多个地区采用微量振荡天平法测定PM2.5浓度。例如，2011年沈阳市环境监测中心站采用“赛默飞世尔”的1405型振荡天平法颗粒物监测仪对PM2.5进行了长期的监测 河南科技大学毕业设计（论文） 和分析。 除了以上三种PM2.5重量测定方法外，还有利用光散射的原理测定颗粒物浓度的方法。但是，这种方法并没有被各国环保部门采纳为标准方法，虽然目前有依据此原理制成的专业仪器在某些科研中时有运用。该测定方法的原理是：空气中的颗粒物浓度越高，对光的散射就越强；测定光的散射后，理论上就可以算出颗粒物浓度。但在实际运用中，由于光的散射与颗粒物浓度之间的关系是受到诸多因素的影响，例如颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布等，而这些都取决于污染源的组成。这意味着光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都可能在变，需要仪器使用者不断地用标准方法进行校正。有研究者做过理论计算：利用光散射仪测定PM2.5，至少有30％—40%的不确定性。这种不确定性是这类仪器固有。所以需要其不断地去校正，为以后的测量能够更加的准确，得有相对接近事实的数据。