【基于單片機(jī)的PM2.5檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（論文）8700字】

第1章緒論1.1研究背景及研究現(xiàn)狀由于目前我國一些地區(qū)比較重視重工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢氣大量排放，對其凈化治理的程度不夠，因此其不合理排放的這些污染物會直接破壞空氣環(huán)境，其中較為直觀的一個(gè)數(shù)據(jù)表現(xiàn)就是會造成PM2.5值顯著增大，此外還有其他的一些人為因素。PM2.5不同于其他可見的污染物，這種顆粒物直徑非常小，如果吸入到人體的呼吸道或者是肺部的時(shí)候，極易引起相應(yīng)的一些癥狀，輕者可能會引發(fā)咳嗽，更嚴(yán)重的甚至還可能會影響肺部循環(huán)并引發(fā)相關(guān)其他的疾病，對人體的生命安全威脅是非常巨大的REF_Ref5960\r\h[2]。PM2.5污染物也會給社會景觀帶來很大的破壞，因?yàn)橛纱藥淼奶鞖鈺腔颐傻默F(xiàn)象，會覆蓋到一些植物綠化或者是建筑物表面，失去其原有的色彩。因?yàn)镻M2.5污染的形成通常來說是由于這兩個(gè)方面，一方面是一些人為的原因帶來的，比如說汽車排放的尾氣或者是焚燒垃圾或者是吸煙等情況。還有就是由自然因素引發(fā)的，比如說火山爆發(fā)等，這些也可以危害空氣質(zhì)量。所以無論是人為造成的還是自然災(zāi)害造成的，由于PM2.5的污染在各個(gè)方面帶來的危害都是非常大的，公眾必須要足夠重視REF_Ref6257\r\h[3]。按照目前世界衛(wèi)生組織所調(diào)查的數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，每年因?yàn)镻M2.5濃度超標(biāo)造成的危害，給一些國家造成的經(jīng)濟(jì)損失都是非常巨大的，并且對于人體的身體健康影響也是在每年遞增。所以無論是在國內(nèi)還是在國外，對于PM2.5智能監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)的空氣污染物制定標(biāo)準(zhǔn)，都有了很大的進(jìn)步和改善REF_Ref6682\r\h[4]。對于空氣污染物這方面的研究，我國相較來說開始的比較晚。因?yàn)樵诟母镩_放之初，我國比較重視重工業(yè)的發(fā)展，因此對于環(huán)境污染物監(jiān)測和治理方面來說，并沒有進(jìn)一步得到關(guān)注。但是從1982年以后，我國對PM2.5等一些污染物的著重研究逐漸開始提上日程，是因?yàn)槌雠_了相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)REF_Ref6832\r\h[5]。并且在此基礎(chǔ)之上，我國更加關(guān)注了空氣質(zhì)量健康的監(jiān)控系統(tǒng)，一些科研人員得到了國家的大力支持，取得了一些研究成果REF_Ref6953\r\h[6]。并且提出了建立完整的PM2.5監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。目前我國的市面上也很常見一些智能化的PM2.5監(jiān)測儀系統(tǒng)，但是這種監(jiān)測儀系統(tǒng)往往成本造價(jià)非常高，還不能廣泛的進(jìn)行推廣REF_Ref7021\r\h[7]。目前在國外已經(jīng)形成了比較智能化的，并且可以遠(yuǎn)程監(jiān)控的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)往往依托國外的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)或者是精確的傳感器技術(shù)來進(jìn)行檢測，其檢測精度是非常高的，做的產(chǎn)品也在海內(nèi)外非常的受歡迎REF_Ref7155\r\h[8]。并且國外的智能化的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)往往集成度非常高，還有一些大量的監(jiān)控系統(tǒng)，依托單片機(jī)技術(shù)，實(shí)際操作起來更為的簡單，但是功能卻是非常強(qiáng)大的REF_Ref7227\r\h[9]。1.2本文的研究意義實(shí)現(xiàn)智能化的PM2.5監(jiān)測可以有以下兩點(diǎn)意義：（1）可以保護(hù)自然環(huán)境。近些年在我國的一些城市，比如說北京石家莊等非常發(fā)達(dá)的城市，經(jīng)常會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，就是白天和黑夜一樣昏暗，沒有一點(diǎn)陽光。并且有時(shí)候會大霧彌漫，形成一些灰霾，這些灰霾就是PM2.5造成的。會給整個(gè)城市的各個(gè)方面帶來很大的破壞，使城市看起來非常的不美觀，也不利于人們的出行，對于城市的整體面貌上來說也是不好的。所以如果擁有一款智能方便的PM2.5檢測顯示系統(tǒng)的話，就能夠及時(shí)的做出反應(yīng)，相關(guān)的工作人員以及相應(yīng)的管理部門可以加大對一些企業(yè)的整頓，從而保護(hù)城市大氣環(huán)境，減小PM2.5帶來的惡劣影響。也有利于樹立城市一個(gè)環(huán)境美好，空氣清新的標(biāo)簽REF_Ref7328\r\h[10]。（2）可以保護(hù)居民身體健康。人體的呼吸系統(tǒng)，比如說鼻腔口腔等可以抵擋住一些直徑比較大的顆粒物，從而避免其影響到呼吸道功能。但是PM2.5是一些非常小的顆粒物，這種顆粒物對于人體呼吸系統(tǒng)來說是沒有辦法剔除的。所以如果一旦呼入濃度過高的PM2.5的話，這些顆粒物就會直接進(jìn)入到人體的鼻腔，口腔和肺部，從而影響人體的上呼吸道和下呼吸道。一旦這些顆粒物在肺部堆積的過多，就可能引發(fā)一些炎癥的反應(yīng)。更為嚴(yán)重的是，如果這些PM2.5顆粒物的表面上附著很多細(xì)菌的話，那么就會加大肺部疾病發(fā)生的概率，甚至?xí)T發(fā)肺癌。所以如果擁有一款智能化的PM2.5監(jiān)控系統(tǒng)的話，就可以時(shí)刻的提醒居民注意現(xiàn)在的空氣質(zhì)量。無論是室內(nèi)封閉場所或者是戶外，如果PM2.5數(shù)值偏離正常范圍，居民都要盡可能離開這個(gè)區(qū)域，或者是更新空氣，使自己避免受到細(xì)小顆粒物的污染。從而能確保人體的身體健康，確保人體呼吸系統(tǒng)的健康REF_Ref7423\r\h[11]。綜上所述，以單片機(jī)為控制核心的PM2.5空氣污染物檢測顯示系統(tǒng)的需求是非常大的，未來市場的前景也非常好。能夠使人們自覺提高大氣環(huán)境保護(hù)的意識，也能夠時(shí)刻的監(jiān)控和關(guān)注居民生活中空氣質(zhì)量的情況REF_Ref7495\r\h[12]。1.3本章小結(jié)本章節(jié)詳細(xì)說明了該設(shè)計(jì)研究的背景與其發(fā)展現(xiàn)狀，當(dāng)今國內(nèi)很多地區(qū)PM2.5污染現(xiàn)象極其嚴(yán)重，我國對其重視程度日漸提高，但現(xiàn)有相關(guān)監(jiān)測設(shè)備不易安裝且不利于大范圍普及，針對這些問題，提出本論文的主要研究內(nèi)容，即基于STM32的智能小型PM2.5監(jiān)測顯示系統(tǒng)，并討論了本設(shè)計(jì)對自然環(huán)境和人體健康所能實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)研究意義。

第2章PM2.5檢測系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)2.1PM2.5檢測系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)圖2.1為本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖，其核心控制元器件選擇使用STM32單片機(jī)，接通電源進(jìn)行供電之后，就可以使其進(jìn)行工作，然后PM2.5傳感器采集相應(yīng)的PM2.5值。在單片機(jī)的控制之下，借助于藍(lán)牙模塊，這些數(shù)值就能夠被傳輸給移動手機(jī)端的APP，用戶不需要去到安裝檢測裝置的場所，只需要在APP端就能夠隨時(shí)的清楚檢測區(qū)域的PM2.5濃度。整體的設(shè)計(jì)非常的方便，非常的智能化，可以使用戶遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)了解到所檢測區(qū)域的PM2.5數(shù)值。并且整體的方案設(shè)計(jì)本著模塊盡可能簡單化，成本盡可能低的原則，同時(shí)保證功能盡可能豐富。STM32單片機(jī)STM32單片機(jī)電源模塊手機(jī)APP藍(lán)牙模塊PM2.5傳感器圖2.1系統(tǒng)的整體框圖2.2元器件的選型2.2.1單片機(jī)的選型在PM2.5測量顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之初，因?yàn)樾枰獙刂频闹黧w芯片進(jìn)行選擇，根據(jù)功能需求，制定了以下三種方案：方案一：可以通過STC89C52單片機(jī)來控制PM2.5傳感器測量數(shù)據(jù)，然后借助于藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。由于這種方案設(shè)計(jì)中STC89C52單片機(jī)開發(fā)程度是比較大的，并且藍(lán)牙模塊的傳輸距離也會受一定的影響，非常的不穩(wěn)定，所以沒有采取這種方案。方案二：選擇使用ZigBee芯片作為主控單元。ZigBee芯片這種芯片具有可以無線數(shù)據(jù)傳送的功能REF_Ref7815\r\h[13]。而且因?yàn)槠涮赜械膫鬏攨f(xié)議，即便是在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送的過程中也依然能夠保證穩(wěn)定。但是這款芯片往往造價(jià)成本非常高，對于傳統(tǒng)的PM2.5檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說并不是十分的適合，所以也沒有選取這個(gè)方案。方案三：通過STM32單片機(jī)來控制PM2.5傳感器測量數(shù)據(jù)，然后借助于藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)選用STM32F103RCT6單片機(jī)，其外設(shè)十分豐富，其工作所需電壓范圍僅有幾伏特，功耗相對來說是比較低的，制作成本也不是很高，使用起來非常容易，適用于本設(shè)計(jì)的控制電路。綜上所述，通過仔細(xì)對比以上三種構(gòu)想方案各自的優(yōu)劣勢，最終選擇采用方案3。通過STM32單片機(jī)，并且通過負(fù)載藍(lán)牙功能來完成本PM2.5檢測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中方案3中的STM32單片機(jī)元器件如圖2.2所示。圖2.2STM32單片機(jī)2.2.2藍(lán)牙串口的選型因?yàn)橐婕暗綗o線的數(shù)據(jù)傳送功能，把監(jiān)測出的PM2.5值呈現(xiàn)在手機(jī)APP端，所以就需要使用到藍(lán)牙模塊。本設(shè)計(jì)選取的元器件型號是HC-05串口式，該藍(lán)牙模塊是極插式的操作模式，只需要將其插入到杜邦線的接口中，就可以使其正常的工作REF_Ref8491\r\h[14]。它的使用是非常簡單的，但是它數(shù)據(jù)傳輸非常的穩(wěn)定，并且傳輸?shù)乃俣韧瑯臃浅８撸粫衼G包的現(xiàn)象發(fā)生，對于本設(shè)計(jì)來說是非常適合的。該藍(lán)牙模塊的實(shí)物圖如圖2.3。圖2.3藍(lán)牙模塊2.2.3PM2.5傳感器的選型本設(shè)計(jì)中用來測量PM2.5濃度的元器件是GP2Y1010AU0F粉塵傳感器，其實(shí)物圖如圖2.4所示。利用其圓形孔，能夠把PM2.5粉塵的含量較為準(zhǔn)確的測量出來。其原理是當(dāng)光照射到PM2.5顆粒的時(shí)候，會發(fā)生相應(yīng)的散射現(xiàn)象，從而光的信息會發(fā)生改變，根據(jù)光路的改變信息，經(jīng)傳感器就可以反饋為PM2.5的含量值REF_Ref9382\r\h[15]。在這種檢測過程當(dāng)中，無需對所測試區(qū)域的空氣樣本進(jìn)行任何處理，操作方便。其次該種傳感器的造價(jià)成本是非常低的，在市場上可以非常輕易的獲得，并且這種傳感器的電路連接非常簡單，易上手進(jìn)行操作。圖2.4GP2Y1010AU0F傳感器2.2.4電源模塊的選型本PM2.5檢測系統(tǒng)所需的供電電源是直流5V電壓，使用移動手機(jī)設(shè)備的充電頭轉(zhuǎn)換器接通電源供電較為合適，因?yàn)殡娏鬏敵霰容^穩(wěn)定，避免使用充電寶等設(shè)備進(jìn)行供電，電壓可能不是很穩(wěn)定，無法確保系統(tǒng)正常的工作。另外，需要接入電源指示燈，便于直觀了解供給電壓是否穩(wěn)定。2.3本章小結(jié)本章節(jié)首先根據(jù)該檢測系統(tǒng)的相關(guān)功能需求制定了總體設(shè)計(jì)框圖，然后介紹了需要用到的STM32單片機(jī)，PM2.5粉塵傳感器模塊，藍(lán)牙串口以及電源模塊等部件所選取的元器件型號，分別介紹了各模塊的功能特點(diǎn)，工作原理以及選型原因。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)電路設(shè)計(jì)圖3.1為本設(shè)計(jì)中STM32單片機(jī)的電路圖，其中該單片機(jī)設(shè)計(jì)有3個(gè)USART，分別為串口1的USART1_RX和USART1_TX，串口2的USART2_RX和USART2_TX，串口3的USART3_RX和USART3_TX，需要注意的是STM32單片機(jī)的40引腳需要接入3.3V的電壓。本設(shè)計(jì)中使用的是STM32單片機(jī)的最小電路，系統(tǒng)的復(fù)位電路是上電復(fù)位REF_Ref9611\r\h[16]。其中內(nèi)部采用晶振的大小為8MHz，這樣能夠很方便的配置系統(tǒng)主頻為72MHz，達(dá)到最高工作頻率，對于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)是非常合適的。圖3.1STM32單片機(jī)電路原理圖3.2PM2.5傳感器模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中用來測量PM2.5濃度的元器件是GP2Y1010AU0F粉塵傳感器，這款傳感器是基于光學(xué)檢測的原理，在進(jìn)行電路圖繪制的時(shí)候需要測試傳感器的引腳REF_Ref9085\r\h[17]。該模塊的電路圖如圖3.2，其中PM2.5傳感器會將檢測到的數(shù)據(jù)信號傳送到STM32單片機(jī)，該過程的實(shí)現(xiàn)需要將PM2.5傳感器的3引腳與單片機(jī)的PA10相接到一起。圖3.2PM2.5傳感器電路原理圖3.3藍(lán)牙串口模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選取HC-05藍(lán)牙串口模塊來實(shí)現(xiàn)對手機(jī)端的無線發(fā)送數(shù)據(jù)功能，該模塊的電路圖如圖3.3。在繪制電路原理圖的時(shí)候需要注意，藍(lán)牙串口模塊中的2引腳要和單片機(jī)的PA2引腳相連接，通過USART1進(jìn)行相關(guān)的測試，并與本單片機(jī)的PA引腳相連接，移動手機(jī)端通過藍(lán)牙串口連接，然后開始檢測。圖3.3藍(lán)牙串口電路原理圖3.4電源模塊設(shè)計(jì)本檢測設(shè)計(jì)的電源是通過5V電壓來進(jìn)行供電的，該模塊的電路原理圖如圖3.4。其中電源座的1和2引腳需要共地，同時(shí)還需要將阻值為1K的電阻與電源指示燈串聯(lián)一同接入，接通電源之后會直觀的看到指示燈能否正常的亮起，便于發(fā)現(xiàn)是否有供應(yīng)電源不穩(wěn)定的情況。整個(gè)系統(tǒng)最好使用移動手機(jī)設(shè)備的充電轉(zhuǎn)換頭進(jìn)行供電，避免使用充電寶，因?yàn)槌潆妼毸峁┑碾妷河袝r(shí)候是不穩(wěn)定的，無法保證正常運(yùn)行。圖3.4電源模塊電路原理圖3.5轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)在電腦端程序開發(fā)軟件編譯完成之后，需要將對應(yīng)的程序傳送到單片機(jī)當(dāng)中。圖3.5為該轉(zhuǎn)換過程的電路原理圖，其中一端需要連接到單片機(jī)，另一端用USB口與計(jì)算機(jī)端相連接，本設(shè)計(jì)中該轉(zhuǎn)換過程主要是借助于CH340，可以把USB中傳送過來的數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)化成TTL邏輯電平，然后再發(fā)送給單片機(jī)，其中觸發(fā)該轉(zhuǎn)換過程也需要晶振的參與。圖3.5USB轉(zhuǎn)TTL電路原理圖

3.6系統(tǒng)總電路圖系統(tǒng)總電路圖如圖3.6所示：圖3.6系統(tǒng)總電路圖3.7本章小結(jié)本章主要介紹該P(yáng)M2.5監(jiān)測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件部分，詳細(xì)說明核心單片機(jī)的電路設(shè)計(jì)，PM2.5傳感器模塊、藍(lán)牙模塊和電源模塊的電路原理圖設(shè)計(jì)REF_Ref30240\r\h[18]，介紹了各模塊的工作原理及其功能和特點(diǎn)，并把單片機(jī)與選擇好的各個(gè)傳感器模塊結(jié)合起來，討論本設(shè)計(jì)的總電路圖如何連接以及各引腳的注意事項(xiàng)REF_Ref31197\r\h[19]。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖設(shè)計(jì)圖4.1為本論文主要程序的設(shè)計(jì)流程。對該系統(tǒng)進(jìn)行供電完成之后，首先要對STM32單片機(jī)執(zhí)行一次初始化操作，然后對其他的各個(gè)模塊也要初始化。初始化完成之后就可以對環(huán)境中PM2.5具體數(shù)值進(jìn)行檢測。然后整個(gè)系統(tǒng)中的判斷是PM2.5檢測是否成功，如果能夠檢測成功的話就會借助藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)結(jié)果傳給手機(jī)APP端，然后這一次循環(huán)就結(jié)束。如果PM2.5沒有檢測成功的話，那么就會重新創(chuàng)建開始任務(wù)，重新進(jìn)行一次PM2.5檢測，直到檢測成功以后結(jié)束整個(gè)循環(huán)。開始開始結(jié)束STM32單片機(jī)初始化各個(gè)模塊初始化創(chuàng)建開始任務(wù)PM2.5檢測發(fā)送到手機(jī)APPPM2.5檢測成功？是否圖4.1主程序流程圖4.2PM2.5檢測程序流程圖圖4.2為PM2.5檢測過程的程序流程圖。首先需要對PM2.5傳感器進(jìn)行預(yù)熱，一分鐘預(yù)熱完之后就可以進(jìn)行相關(guān)的檢測。開啟定時(shí)器一毫秒，然后定時(shí)器就會產(chǎn)生相應(yīng)的中斷，產(chǎn)生中斷之后需要判斷STM32的單片機(jī)的PA10引腳是否為低電平，如果為低電平的話，就會進(jìn)行30秒周期檢測，如果30秒周期已經(jīng)檢測完的話，就會根據(jù)STM32內(nèi)部的計(jì)算公式，求出PM2.5的濃度。如果30秒周期沒有檢測完成的話，就會返回上一步，再一次進(jìn)行檢測，然后直到顯示成功，整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束。開始開始結(jié)束預(yù)熱一分鐘開啟定時(shí)器1ms定時(shí)器產(chǎn)生中斷，判斷PA10引腳電平30s檢測周期已到？求PM2.5濃度NY圖4.2PM2.5檢測程序流程圖4.3本章小結(jié)每一個(gè)模塊的正常工作都需要相對應(yīng)的程序才能實(shí)現(xiàn)，本章簡要說明該P(yáng)M2.5監(jiān)測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分，主要介紹了本設(shè)計(jì)的主程序和PM2.5的檢測程序，其具體過程使用流程圖的方式來加以說明。第5章調(diào)試與分析5.1系統(tǒng)的硬件調(diào)試5.1.1硬件電路焊接本設(shè)計(jì)焊接完畢后需要做硬件的調(diào)試，其中硬件調(diào)試的主要步驟和內(nèi)容如下：（1）確保焊接正確。在硬件電路圖設(shè)計(jì)完成之后需要進(jìn)行焊接，通常焊接是一起把所有的元器件進(jìn)行焊接的，但是這種焊接方法如果不是焊接的太仔細(xì)的話，一定會有一些錯(cuò)誤的發(fā)生，因此首先在焊接的時(shí)候需要制定好焊接的順序，按部就班進(jìn)行。這樣既可以保障焊接過程中不會出現(xiàn)錯(cuò)誤，另一方面當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，也非常的有利于尋找焊接的錯(cuò)誤在哪里，從而能夠及時(shí)的修改和調(diào)試。（2）對照原理圖核對。焊接完成之后需要對照設(shè)計(jì)的硬件原理圖進(jìn)行每個(gè)模塊的核對，在本系統(tǒng)核對的時(shí)候，就需要認(rèn)真檢測PM2.5傳感器模塊，藍(lán)牙模塊，電源模塊以及單片機(jī)模塊，檢測這些模塊的焊接是否和PCB圖設(shè)置的一樣，其PCB板圖如圖5.1所示，如果有焊接不一樣或者設(shè)計(jì)有問題的話就需要及時(shí)的進(jìn)行修改。圖5.1PCB板圖（3）用萬用表進(jìn)行檢測。通過萬用表來檢測各個(gè)模塊的引腳焊接是否都完好，因?yàn)橛行┖附狱c(diǎn)非常小，很難直接發(fā)現(xiàn)。這個(gè)時(shí)候就需要借助到萬用表來檢測各個(gè)元器件的引腳是否存在虛焊的地方，如果有虛焊一定要及時(shí)的重新進(jìn)行焊接。在重新焊接的時(shí)候一定要把以前的焊錫弄掉，避免以前的焊錫產(chǎn)生焊接不牢靠的影響。（4）用示波器進(jìn)行檢測。示波器的檢測精度比較高，使用示波器來檢測一些傳感器的連接引腳，結(jié)果相對來說會更加準(zhǔn)確。因?yàn)橛幸恍┢骷囊_是有信號發(fā)生的，但是對于數(shù)據(jù)線來講就沒有信號出現(xiàn)，所以正確的使用示波器能很快并且很準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)器件中的錯(cuò)誤，極大地減少檢測花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)也保證準(zhǔn)確率。但由于示波器價(jià)格較為昂貴且不易獲得，如果條件允許，可以在實(shí)驗(yàn)中通過示波器進(jìn)行相關(guān)的檢測。5.1.2實(shí)物組裝調(diào)試圖5.2為整個(gè)PM2.5檢測系統(tǒng)的焊接實(shí)物圖，其包括整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件組成模塊，所有模塊都是通過焊接在洞洞板上進(jìn)行工作的。因?yàn)槎炊窗逑啾扔谄渌碾娐钒鍋碚f，更加有利于進(jìn)行焊接，并且更有利于調(diào)試，本設(shè)計(jì)最終選擇的是洞洞板。圖5.3是手機(jī)端顯示數(shù)值的軟件，利用該監(jiān)控軟件可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)監(jiān)測。利用手機(jī)端進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，首先要進(jìn)行藍(lán)牙連接，和電路板中的藍(lán)牙進(jìn)行連接后，才可以進(jìn)行正常的工作。本設(shè)計(jì)上電開始工作之后，要注意電源指示燈的亮滅情況來確保供給電壓是否穩(wěn)定，在使用的時(shí)候要首先選擇用手機(jī)充電頭來進(jìn)行供電。整個(gè)檢測系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)非常的合理，能夠?qū)崿F(xiàn)對于PM2.5進(jìn)行智能化監(jiān)控，并且各個(gè)元器件的造價(jià)成本比較低，有利于進(jìn)行試用和推廣。圖5.2焊接實(shí)物圖圖5.3手機(jī)端測試圖5.2系統(tǒng)的軟件調(diào)試系統(tǒng)的軟件燒錄是通過mcuisp軟件實(shí)現(xiàn)的，如圖5.4所示。其操作的過程是，首先通過Protues軟件編寫程序和燒錄，通過CH430端口來連接電腦和單片機(jī)，然后連接完成之后就需要使用到mcuisp應(yīng)用軟件。但是在進(jìn)行燒錄的時(shí)候，一定要把單片機(jī)上的觸點(diǎn)用電烙鐵點(diǎn)開，才能夠進(jìn)行正常的燒寫。當(dāng)程序完全收入到單片機(jī)中之后，那部分面積就可以進(jìn)行正常的工作了。如果發(fā)現(xiàn)有某個(gè)功能不能夠正常的實(shí)現(xiàn)，就需要重新檢查該模塊的程序編寫是否有問題，通過相關(guān)的編譯來檢查語法的錯(cuò)誤并且及時(shí)的進(jìn)行修正REF_Ref10617\r\h[20]。圖5.4程序燒錄軟件5.3實(shí)地監(jiān)測分析5.3.1數(shù)據(jù)監(jiān)測該設(shè)計(jì)完成之后分別對居住的學(xué)校宿舍樓內(nèi)、戶外公園以及工廠附近和交通路口進(jìn)行了實(shí)地相關(guān)測試，其測試數(shù)據(jù)如下表所示：表5.1宿舍樓內(nèi)數(shù)據(jù)監(jiān)測表單位：mg/m3日期8:0012:0016:0020:00平均3月30日0.080.130.110.100.113月31日0.100.130.120.110.124月1日0.090.160.110.130.134月2日0.080.150.140.130.13表5.2戶外花園數(shù)據(jù)監(jiān)測表單位：mg/m3日期8:0012:0016:0020:00平均4月1日0.100.110.080.060.084月2日0.090.110.090.080.094月3日0.100.130.120.070.104月4日0.160.250.180.120.18表5.3工廠附近數(shù)據(jù)監(jiān)測表單位：mg/m3日期8:0012:0016:0020:00平均4月3日0.350.380.430.390.394月4日0.440.530.600.410.504月5日0.360.410.400.380.394月6日0.380.390.420.400.40表5.4交通路口數(shù)據(jù)監(jiān)測表單位：mg/m3日期8:0012:0016:0020:00平均4月3日0.250.280.240.220.244月4日0.380.460.370.260.374月5日0.230.260.250.240.254月6日0.240.270.260.250.265.3.2數(shù)據(jù)分析通過在以上4個(gè)實(shí)際地點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測，可以得到以下結(jié)果。（1）由表5.1可知，類似于宿舍這種封閉性的室內(nèi)環(huán)境，空氣的污染值相對來說是比較小的，并且由于室內(nèi)空氣流通性差，與外界交互不是特別的充足，所以一天之內(nèi)各個(gè)時(shí)間段所測量的數(shù)值相差不大。（2）由表5.2可知，戶外花園中PM2.5是非常低的，不難發(fā)現(xiàn)，由于綠化設(shè)施建立的非常完善，面積很大的人工湖、各式各樣的草木樹林以及加濕器等環(huán)保設(shè)備對周邊環(huán)境空氣質(zhì)量的提升起了很大的作用，并且通過數(shù)據(jù)對比可以看到，一天之中夜晚的空氣質(zhì)量相比白天有所提升。因此，盡管花園內(nèi)的自凈能力明顯高于其他環(huán)境，但是花園里一天之內(nèi)所承受的游客流量大小仍然會顯著影響其空氣質(zhì)量的高低。某個(gè)固定范圍之內(nèi)，制造PM2.5的可能因素越小，相對應(yīng)的空氣質(zhì)量也就越高。（3）由表5.3和表5.4可以得出，大型制造工廠附近和城市繁忙交通路段的PM2.5數(shù)值比其他環(huán)境中的濃度要高出很多REF_Ref9062\r\h[21]。一方面是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)發(fā)展勢頭逐年迅猛，近年來高效率高產(chǎn)能發(fā)展的背后也對應(yīng)著高污染濫排放，并且很多企業(yè)所投入的環(huán)保設(shè)施跟所造成的的污染指數(shù)不成正比。另一方面，隨著汽車行業(yè)的日益滲透，小轎車幾乎走進(jìn)了每個(gè)家庭的生活，道路上機(jī)動車的數(shù)量較往年相比成倍數(shù)增加，機(jī)動車尾氣大量產(chǎn)出也加劇了大氣污染。并且，綜合上述幾個(gè)調(diào)查表發(fā)現(xiàn)，在清明節(jié)這一天，所測量的各個(gè)環(huán)境的PM2.5濃度都較其他日期高出很多。由此可見，節(jié)假日人流量大幅的增多，其次在很多地方存在焚燒祭品和燃放爆竹的現(xiàn)象，這些都直接引起了PM2.5污染物的含量增多。5.4本章小結(jié)本章首先說明該P(yáng)M2.5監(jiān)測顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路焊接注意事項(xiàng)及測試過程，然后說明本設(shè)計(jì)實(shí)物的組裝原理，從這兩個(gè)方面來介紹本設(shè)計(jì)的硬件調(diào)試過程。在軟件調(diào)試部分簡單說明了程序使用的開發(fā)