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本系统基于移动互联网技术构建一种大气污染监测系统。该系统不仅采用市电,还采用太阳能对其供电,使PM2.5监测系统实时独立运行、维护简单、绿色环保;将大气污染物成分检测传感器和高精度的A/D转换器连接,同时监测取样点的温度、湿度等指标,采样数据送入单片机进行处理,以此提高数据采集的可靠性;本系统突破传统PM2.5检测仪器数据更新不及时、高成本以及检测过程复杂的问题,采用GPRS无线数据传输,实现监测数据的实时更新;采用液晶显示屏显示检测数据,易于读取;采用模块式电路,使得系统检测功能得以增强;采用单片机作为下位机,实现收集、处理、分析、发送数据的功能,PC机作为上位机,实时获取、显示监测数据。
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一种
PM2.5
大气污染物智能监测系统
类别:科技发明制作 B 类(乙类)
2015.06
目 录
1 引 言..............................................................................................................................................................................2
1.1 研究背景和研究意义............................................................................................................................................2
1.1.1
研究背景
........................................................................................................................................................2
1.1.2
研究意义
........................................................................................................................................................4
1.2 PM2.5 检测的发展与现状....................................................................................................................................5
1.2.2 PM2.5
检测现状
.............................................................................................................................................8
1.3 作品的创新点及优点............................................................................................................................................9
1.3.1
作品创新点
....................................................................................................................................................9
1.3.2
作品优点
......................................................................................................................................................10
2 系统的设计方案.........................................................................................................................................................12
2.1 系统的总体框图..................................................................................................................................................12
2.2 系统总体布局介绍..............................................................................................................................................13
2.3 系统模式..............................................................................................................................................................13
2.3.1
工作模式
......................................................................................................................................................13
2.3.2
数据采集模式
..............................................................................................................................................15
3 硬件电路的设计.........................................................................................................................................................16
3.1 温湿度传感器(DHT11).................................................................................................................................16
3.1.1 DHT11
引脚定义及封装
..............................................................................................................................17
3.1.2 DHT11
的硬件设计
......................................................................................................................................17
3.1.3
温湿度传感器工作原理
..............................................................................................................................18
3.2 PM2.5 检测模块(GP2Y1010AUOF).............................................................................................................18
3.2.1 PM2.5
检测模块组成
...................................................................................................................................19
2
3.2.2 PM2.5
检测模块工作原理
...........................................................................................................................20
3.2.3 PM2.5
检测模块灵敏度
...............................................................................................................................21
3.2.4 PM2.5
检测模块电路应用设计
...................................................................................................................22
3.3 A/D 转换模块......................................................................................................................................................22
3.3.1 A/D
模块特色功能
.......................................................................................................................................22
3.3.2 A/D
转换电路原理及流程
...........................................................................................................................23
3.3.3 A/D
转换器的相关性能参数
.......................................................................................................................24
3.4 太阳能供电模块..................................................................................................................................................24
3.4.1
太阳能供电的优点及原理
..........................................................................................................................24
3.4.2
太阳能供电电路设计
..................................................................................................................................25
3.5 开关电源模块......................................................................................................................................................25
3.5.1
开关电源工作原理
......................................................................................................................................25
3.5.2
开关电源电路图
..........................................................................................................................................26
3.6 GPRS 网络通讯模块(GTM900B).................................................................................................................26
3.6.1 GPRS
网络通讯模块的简介
........................................................................................................................26
3.6.2 GTM900B
基本介绍
.....................................................................................................................................27
3.6.3 GPRS
网络通讯模块电路设计
....................................................................................................................30
3.7 USB 存储模块.....................................................................................................................................................30
3.7.1 USB
存储模块简介
......................................................................................................................................30
3.7.2 USB
存储模块电路设计
..............................................................................................................................31
3.8 显示模块..............................................................................................................................................................32
3.8.1 LCD12864
液晶显示屏特性
........................................................................................................................33
3.8.2
电气特性
......................................................................................................................................................34
3.8.3
最大工作范围
..............................................................................................................................................34
3.8.4 LCD12864
电路设计:
................................................................................................................................35
3.9 PC 机监控模块....................................................................................................................................................36
3.9.1
主要特色功能
..............................................................................................................................................36
3
3.9.2
工作原理
......................................................................................................................................................36
3.9.3
用户使用模式
..............................................................................................................................................37
4 系统软件设计.............................................................................................................................................................37
4.1 温、湿度采集系统设计......................................................................................................................................38
4.2 PM2.5 检测部分..................................................................................................................................................41
4.3 上位机 PC 监控部分...........................................................................................................................................43
4.4 GSM/GPRS 数据传输部分.................................................................................................................................44
4.5 液晶显示系统设计..............................................................................................................................................45
4.6 软件总系统设计..................................................................................................................................................46
5 结论.............................................................................................................................................................................47
参考文献........................................................................................................................................................................48
附件................................................................................................................................................................................50
1 作品制作图.............................................................................................................................................................50
2 系统测试结果.........................................................................................................................................................57
3 系统原理图.............................................................................................................................................................65
4 系统部分程序.........................................................................................................................................................66
5 专利证书.................................................................................................................................................................84
6 推荐表.....................................................................................................................................................................87
7 科研立项文件.........................................................................................................................................................89
8 获奖证书.................................................................................................................................................................93
9 发表论文证明材料.................................................................................................................................................94
10 系统工作流程.......................................................................................................................................................95
11 关于 PM2.5 的来历及其普及............................................................................................................................100
12 PM2.5 检测仪适用范围及发展前景.................................................................................................................109
致 谢.............................................................................................................................................................................114
4
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