低功耗室内空气质量检测系统的设计与研究

发布时间：2017-09-11 06:44

  本文关键词：低功耗室内空气质量检测系统的设计与研究

  更多相关文章： 智能化空气检测 PM2.5传感器 甲醛传感器 蓝牙

【摘要】：近年来,空气质量一直是社会的热点讨论话题,而随着雾霾天气越来越频繁的出现,人们对空气质量的关注度越来越高。此外,随着人民生活水平的不断提高,家居装修、家具及装饰的更换也越来越频繁,随之而来的挥发性有机化合物等有害气体也在危害着人们的身体健康,所以,室内空气质量问题和我们的生活紧密相连,而如何有效地预防和减少室内空气对人体的危害也显得尤为重要。针对目前市场上室内空气质量检测产品的价格昂贵、功能单一以及耗电快等情况,本文以低功耗室内空气质量检测为切入点,研究和设计了一种智能化空气质量检测系统。本文的室内空气质量检测系统以STM32F030芯片为核心,重点设计外围硬件电路,包括最小系统电路、各气体传感器电路、电源电压转换电路、电池充电电路、报警电路、蓝牙模块电路以及其它辅助电路;根据蓝牙BLE技术及其低功耗原理,设计了降低功耗电路;根据各气体传感器的工作原理,给出相应的算法设计以及系统的软件设计,该系统可以实时检测到TVOC气体、甲醛气体、PM2.5与温湿度在空气中的含量,通过蓝牙模块向手机端发送数据,便于人们及时了解到当前空气质量状态,并做好相应的防护措施。此外,本设计在硬件电路设计上加入了多点供电电源来降低系统的功耗;在软件上合理运用MCU的工作模式转换来降低系统功耗;根据当前测得空气状态进行数据分析,加入对未来空气可能持续的状态的评估算法来降低系统的功耗。通过对室内空气质量的实际检测和分析,系统检测精确度和灵敏度都达到了预期的设计要求。
【关键词】：智能化空气检测 PM2.5传感器 甲醛传感器 蓝牙
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X84
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第1章 绪论6-11
• 1.1 课题背景和意义6-7
• 1.2 室内空气质量监测系统的国内外研究现状7-9
• 1.2.1 国内外室内空气质量的危害现状7-8
• 1.2.2 国内外室内空气质量监测系统的发展现状8-9
• 1.3 论文研究的主要内容9-11
• 第2章 蓝牙技术及低功耗设计方法分析11-16
• 2.1 蓝牙技术11-12
• 2.1.1 蓝牙技术简介11
• 2.1.2 蓝牙技术的特点11-12
• 2.1.3 蓝牙通信的基本原理12
• 2.2 蓝牙 4.0 低功耗原理12-14
• 2.3 低功耗设计方法分析14-15
• 2.3.1 半导体工艺特点14
• 2.3.2 影响系统功耗的因素14-15
• 2.4 本章小结15-16
• 第3章 室内空气质量系统的硬件电路设计16-26
• 3.1 系统框架16
• 3.2 系统电源硬件设计16-19
• 3.2.1 电源芯片17
• 3.2.2 MCU供电电路17-18
• 3.2.3 传感器的供电电路18-19
• 3.2.4 充电电路19
• 3.3 降低蓝牙模块功耗的电路设计19-21
• 3.4 报警灯电路设计21
• 3.5 MCU周围电路设计21-25
• 3.5.1 MCU外围整体电路设计21-22
• 3.5.2 PM2.5 传感器电路设计22-23
• 3.5.3 TVOC传感器电路设计23
• 3.5.4 甲醛传感器电路设计23-24
• 3.5.5 温湿度传感器电路设计24-25
• 3.6 本章小结25-26
• 第4章 室内空气质量系统的软件设计26-39
• 4.1 软件设计总体架构26-27
• 4.2 低功耗软件设计27-29
• 4.2.1 根据MCU工作模式的转变降低功耗27-28
• 4.2.2 根据优化代码质量来降低功耗28-29
• 4.3 各传感器程序设计29-35
• 4.3.1 PM2.5 传感器模块原理及程序设计29-30
• 4.3.2 TVOC传感器模块原理及程序设计30-31
• 4.3.3 甲醛传感器模块原理及程序设计31-32
• 4.3.4 温湿度传感器模原理及块程序设计32-35
• 4.4 蓝牙模块程序设计35-37
• 4.4.1 蓝牙模块通信流程35-36
• 4.4.2 降低蓝牙功耗的软件设计36-37
• 4.5 报警灯程序设计37-38
• 4.6 本章小结38-39
• 第5章 室内空气质量系统测试与数据分析39-45
• 5.1 数据采集与分析39-42
• 5.1.1 PM2.5 数据采集与分析39-40
• 5.1.2 TVOC数据采集与分析40
• 5.1.3 甲醛数据采集与分析40-41
• 5.1.4 温湿度数据采集与分析41-42
• 5.2 手机端数据接收42
• 5.3 功耗分析42-44
• 5.4 本章小结44-45
• 第6章 总结与展望45-47
• 6.1 总结45-46
• 6.2 展望46-47
• 参考文献47-50
• 攻读学位期间取得的研究成果50-51
• 致谢51-52

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闻维丽;;驻马店市购物场所空气质量检测结果分析[J];中国卫生检验杂志;2009年09期

2 张丽英;张晓鸣;涂晓明;于慧芳;张锐;陶晶;李心意;王淑君;金枫;孙炎;赵素娟;李红;;2005年北京地区室内空气质量检测机构的实验室比对[J];环境与健康杂志;2006年05期

3 慈捷元;蓝涛;李胜浓;李忠平;;深圳市地铁车站内空气质量检测与分析[J];职业与健康;2009年24期

4 潇琦;室内空气质量检测的日记[J];北京房地产;2003年06期

5 常静;宋锁英;常慧敏;;居室卫生间经排水管道抽气式换气的空气质量检测[J];河南科技大学学报(医学版);2005年04期

6 郝新民;;我院开展室内空气质量检测与治理研究工作[J];甘肃科学学报;2009年04期

7 孙莉;;2011年锦州城市居民室内空气质量检测结果分析[J];中国实用医药;2012年11期

8 张晓鸣;涂晓明;于慧芳;李心意;张锐;孙炎;王淑君;金枫;季永平;陶晶;陶雪;宋景平;张丽英;;2004年度北京地区室内空气质量检测机构实验室比对实验与结果分析[J];中国卫生检验杂志;2005年12期

9 刘玉琢;;空气质量检测领域国家标准不统一的问题亟待解决[J];工程质量;2007年21期

10 朱斌;盛大膺;刘红;戚洁萍;;某办公楼空气质量检测结果分析[J];海峡预防医学杂志;2008年03期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王心刚;张进;陈剑挥;杨忠平;;房屋空气质量检测与传感器应用[A];公共安全中的化学问题研究进展（第三卷）[C];2013年

2 姜坪;胡孟娣;李少侠;陈波;;杭州市住宅室内空气质量检测与评价[A];全国暖通空调制冷2006年学术年会论文集[C];2006年

3 杨春勇;王文珍;陈少平;;差分光学吸收光谱法室内空气质量检测系统研究[A];坚持科学发展观 推进自主创新 促进国家创新型城市建设——武汉市第二届学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 陈臻;读懂《办法》 明白装修[N];厦门日报;2007年

2 记者 巴家伟;应设立“室内空气质量检测服务网点”[N];大连日报;2012年

3 张丽;呼和浩特：30户居室空气质量检测七成多不合格[N];中国改革报;2008年

4 刘浦泉;看空气质量选购物商场[N];中国质量报;2006年

5 记者　刘欢;十商场本月挂牌公布空气质量[N];北京日报;2006年

6 傅小冰;云南有了首家室内空气质量检测机构[N];中国质量报;2004年

7 本报记者 张海燕;车内空气质量检测存在较多问题[N];中国质量报;2013年

8 记者 侯俊豫;县环保局 开展公共场所室内环境空气质量检测[N];周口日报;2010年

9 唐悦;警惕“建筑物综合征”[N];新华日报;2004年

10 万志芳;室内空气质量检测不合格者不到二成[N];中国建设报;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 吴东东;低功耗室内空气质量检测系统的设计与研究[D];上海师范大学;2016年

2 刘肖阳;基于参与式感知的空气质量检测系统的研究与实现[D];北京邮电大学;2015年

3 贾鹏辉;基于ARM的智能家用空气质量检测系统的研究[D];安徽理工大学;2015年

4 吕臻;城市空气质量检测系统的设计与实现[D];郑州大学;2014年

，

本文编号：829220