基于STM32的室内PM2.5监测器设计

发布时间：2017-08-28 01:27

  本文关键词：基于STM32的室内PM2.5监测器设计

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【摘要】：空气环境受PM2.5污染严重,鉴于现在的环境形势,市场上有许多相关的室外监测PM2.5设备,室内监测PM2.5这块领域还有待开发。大部分测量精准的PM2.5监测器成本过高且自身不够便携,从这个点出发结合现在物联网远程控制思想和嵌入式开发技术,本课题选用嵌入式开发方案解决本系统设计的功能需求。本系统设计的功能需求由系统的设计目标和设计思路引出,并且对系统需求进行了分析。同时结合功能需求对系统框图进行设计,简介整个系统用到的相关技术μC/OS-Ⅱ和GSM (Global System for Mobile Communication)。硬件设计部分涉及到器件的选型,主要根据芯片手册、系统测量精度、稳定性、功耗和系统设计成本等因素对器件进行选择。软件设计方面,主要是根据功能需求运用μC/OS-Ⅱ技术管理各个任务模块,根据任务关联图设计每个模块的程序配置,实现每个模块的功能驱动。最后是系统测试,根据每个功能模块的需求进行软硬件测试,并且根据测得的数据结合功能需求进行分析,用分析结果确定系统整体的参数设置和测量指标。并将校准后的系统设计用于室内测量,与室外数据进行对比与分析。经过反复严密的系统测试,系统各项参数指标都达到了系统设计的要求。研究表明本系统设计具有可行性,相比于市场上的其他监测器,本设计具有便携、功耗可控、交互简单、测量精准、设计成本低、响应迅速、远程监控和功能可扩展等特点。本系统设计通过GSM模块远程控制改善室内空气的设备,该功能的扩展使本设计产品更加实用。同时根据实验结果可以得出封闭的室内PM2.5浓度值在晴天的情况下多数时间是低于室外的,且达到峰值点具有滞后性,说明房子的建筑材料对PM2.5具有一定的防护作用。
【关键词】：室内监测 PM2.5 GSM μC/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X851
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 PM2.5监测研究的背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论文主要工作和论文内容安排12-14
• 第二章 系统总体框架和关键技术简介14-23
• 2.1 设计的目标和设计思路14-15
• 2.1.1 设计的目标14-15
• 2.1.2 设计的思路15
• 2.2 系统总体框架15-18
• 2.2.1 系统需求分析15-16
• 2.2.2 系统框架16-18
• 2.3 系统相关技术简介18-22
• 2.3.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ18-19
• 2.3.2 GSM技术19-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 系统硬件设计23-44
• 3.1 处理器模块CPU选型及其电路设计23-26
• 3.1.1 CPU选型因素分析23-24
• 3.1.2 STM32选型资源分析24-26
• 3.1.3 STM32F103C6T6最小系统设计26
• 3.2 PM2.5传感器的选型及其接口电路设计26-30
• 3.2.1 PM2.5传感器的选型因素分析26-28
• 3.2.2 传感器选型资源分析28-29
• 3.2.3 PMS1003简介29
• 3.2.4 传感器接口电路设计29-30
• 3.3 GSM模块选型及其接口电路设计30-34
• 3.3.1 TC35简介31
• 3.3.2 TC35特点31-32
• 3.3.3 TC35功能结构32-33
• 3.3.4 TC35模块实物图及其电路接口设计33-34
• 3.4 显示模块器件选型和相应的接口电路设计34-37
• 3.4.1 LCD12864外部接口35-36
• 3.4.2 LCD12864接口电路设计36-37
• 3.5 电源模块硬件电路设计37-41
• 3.5.1 双电源供电设计38-39
• 3.5.2 升压、降压电路设计39-41
• 3.6 其他模块电路设计41
• 3.7 电路原理图和PCB电路图41-43
• 3.8 本章小结43-44
• 第四章 系统软件设计44-59
• 4.1 系统软件设计思路以及系统任务总体结构设计44-49
• 4.1.1 系统软件设计思路44
• 4.1.2 系统任务总体结构设计44-45
• 4.1.3 开发平台的搭建45-46
• 4.1.4 μC/OS-Ⅱ操作系统移植46-49
• 4.2 传感器模块任务设计49-54
• 4.2.1 驱动程序配置49-52
• 4.2.2 PM2.5检测任务主体设计52-54
• 4.3 远程控制模块任务设计54-56
• 4.4 报警任务设计56-57
• 4.5 按键扫描模块任务设计57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 系统测试59-68
• 5.1 系统测试目标以及思路59
• 5.2 远程控制模块测试59-61
• 5.3 传感器模块测试及测量数据分析61-63
• 5.4 其他功能测试63-64
• 5.5 场景测试64-66
• 5.6 本章小结66-68
• 第六章 总结与展望68-71
• 6.1 工作总结68-69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

【参考文献】

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本文编号：746723