基于ARM的室内空气质量检测系统研究.pdf

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基于ARM 的室内空气质量检测系统研究 摘要：随着国家经济的快速发展，人民群众的生活水平越来越高，而环保观念 也越来越深入人心，因此越来越多的人开始关心和重视室内空气质量问题，尤其 是新闻报道中有关室内空气质量不合格而导致人体出现不良反应的事例，使得人 们对监测室内空气质量的愿望日益迫切。 关键词：ARM ；室内空气；质量检测系统 引言 现在人们大部分的时间都是在室内度过的，随着人们的生活水平的不断提高， 人们对生活的质量要求也越来越高。因此，人们就开始大量购买可以提高人们生 活舒适度的物品比如橱柜等，还有些人直接对居住的环境进行改造，比如对墙体 的颜色与图案等进行重新的设计。但是，这些看似提高生活质量的举动，或多或 少的增加了一定量的污染物。而且，在人们在室内生活的时候，如果忘记通风， 室内的污染物的浓度也会随着各种设备的使用越来越高。 1 关键技术的介绍 1.1 粉尘检测的原理介绍 粉尘检测主要是对生活中的粉尘浓度进行检测，随着工业和生活双重污染的 影响，空气中PM2.5 的污染情况越来越严重，我们对于空气中PM2.5 的检测主要 是通过分析空气中粉尘的百分比，从而得到粉尘的污染浓度数值。测定粉尘百分 比的关键原理是微电脑激光原理：在昏暗条件下，让一束光通过空气中悬浮的粉 尘，此时遇到粉尘的光会发生散射，散射的这部分光，会进入到检测系统中，检 测系统对接受到的散射光的光强进行检测，而散射光的光强大小与粉尘的质量浓 度成正比关系，利用光强大小向质量浓度转换的转换系数K，完成空气中粉尘浓 度的检测。 1.2ZigBee 技术简介 随着通信技术的发展，目前无线4G 网络在全世界已经开始蓬勃发展，并且 5G 技术也快实现商用了，如果我们使用 4G 甚至 5G 网络进行近距离的传送信息， 存在很多问题，比如传输过程比较复杂，功率损耗比较高等，而使用新兴的 ZigBee 通信技术可以克服上面的问题。ZigBee 通信技术使用的无线网络通信标准 是 IEEE802.15.4 标准，该标准的通信协议能保证在复杂的环境中准确的传输信息， 还能保证在数据传输过程中不受到其他通信协议的干扰，完美的实现了将数据传 输到不同的地址。ZigBee 的整体框架包括应用层、网络层、数据链路层和物理层， 而且每一层都有自己的标准规范。 2 系统的硬件设计 基于ARM 的室内空气质量监测系统的硬件，主要由温湿度测量模块、CO 测 量模块、SO2 测量模块、WiF 通信、ARM 主控制器与各调节模块等组成。同时各 个测量模块都有各自的节点控制器AT89C51 单片机控制器，通过节点控制器完成 所测量的信号处理如模数转换等，然后把数值进行初步的处理，把处理的数值传 递给ARM 主控制器。 2.1 主控制器模块 监测系统的主控制器模块使用功耗低、性能好、成本低的S3C2416ARM9 处理 器。它具有32 位的处理能力同时使用RISC 极大的提高了其对数据的运算与处理 能力。在本系统中主控制器主要作用是接收由各个模块传递来的数据，然后对数 据进行判断，当数据的值超出空气质量指数所对应的值的时候即当空气质量的数 值比较差的时候，此时通过室内空气质量调整模块进行调节并同时发送提醒信息 到手机上。 2.2CO 测量模块 在本模块中使用的是CO/CF-200 一氧化碳传感器，它是由瑞士公司提供的一 款性能优越的传感器，具有对一氧化碳气体很好的采集精度，并且其对一氧化碳 气体浓度的变化捕捉也很敏感。其是通过加一个电极给要测量的气体，然后让气 体发生反应产生电流信号量，从而实现工作。CO/CF-200 一氧化碳传感器在以量 程为0～200ppm 进行测量的时候，其测量的气体的浓度与产生变化后产生的电流 形成线性的关系。当一氧化碳传感器测量好信号的时候，它接着会把信号量进行 信号放大，模数转化等处理之后发送给节点控制器AT89C51 单片机控制器。 3 室内空气质量在线系统软件设计 3.1 基本构架 在基于ARM 的室内空气质量在线监测系统当中，为了能够对各种资源和任务 等进行有效的管理与控制，可以将RTOS 作为软件开发平台，并将整个在线监测 室内空气质量的任务进行细分化，以有效简化系统的操作流程。设计的基于ARM 室内空气质量在线监测系统，首先

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