基于ARM的室内空气质量监测系统的设计

论文摘要

目前,居室内空气质量问题主要来自两个方面：一方面是由于房屋装修、玩具、杀虫喷雾剂等带来的有害气体,如甲醛、挥发性有机物（VOCS:包含苯系物）等致癌物质；另一方面,是人们日常生活中由于粗心或设备故障引起的诸如水煤气、天然气、液化石油气之类的有害气体泄露,给人体带来危害。本课题依据实际需要,设计了一种集这两方面有害气体浓度监测为一体的便携式监测报警仪,及时、准确、有效地对生活坏境中这两方面的有害气体进行检测并报警,提醒人们在气体浓度超标时做出一定措施,不仅可以有效地保护人们的健康,甚至使得很多家庭灾难都得以避免。本文以室内空气质量监测仪为对象,首先介绍了室内空气中甲醛、甲苯等挥发性有机物的来源及其对人体身体健康的影响,家庭燃气泄漏的重大危害；然后对嵌入式系统的特点、设计方法,以及本系统的总体设计方案作了详细的论述；之后介绍了气体传感器工作原理,本系统中选用的各个气体传感器的性能指标；最后,重点讲解了本系统的软、硬件各部分的设计原理及方案。在室内空气质量监测仪中,选用Samsung公司的32位S3C44B0X微处理器芯片作为嵌入式系统的硬件核心,采用了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统作为软件开发平台,开发了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的应用程序。实现了对室内甲醛、甲苯、水煤气、天然气、液化石油气浓度的实时监测、显示以及超限及时报警等功能。在本监测仪中移植嵌入式实时操作系统可方便的使用软件的方法对仪表的功能和行为进行控制,缩短了智能仪表的开发周期,提高了仪表的稳定性、可靠性和可维护性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 便携式室内环境监测仪国内外现状及发展方向
• 1.2.1 国内外发展现状
• 1.2.2 发展方向
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 嵌入式系统介绍及本监测系统整体规划
• 2.1 嵌入式操作系统简介
• 2.2 嵌入式系统设计方法
• 2.3 嵌入式系统总体结构设计
• 2.4 系统硬件规划
• 2.4.1 嵌入式处理器分类
• 2.4.2 本设计处理器选型
• 2.4.3 本系统硬件规划
• 2.5 系统软件规划
• 2.5.1 嵌入式操作系统的选择
• 2.5.2 μC/OS-Ⅱ简介
• 2.5.3 图形显示系统的选择
• 2.5.4 系统应用软件规划
• 第3章 传感器
• 3.1 气体传感器
• 3.1.1 气体传感器简介
• 3.1.2 气体传感器主要特性介绍
• 3.1.3 气体传感器采样方法的选择
• 3.1.4 MQ气体传感器
• 3.1.5 气体传感器技术指标
• 3.2 温湿度传感器
• 3.2.1 DHT21温湿度传感模块简介
• 3.2.2 DHT21温湿度模块技术指标
• 第4章 硬件设计
• 4.1 系统硬件整体结构设计
• 4.2 外围电路设计
• 4.2.1 传感器接口电路
• 4.2.2 MQ-9气体传感器加热电路
• 4.2.3 电源电路
• 4.2.4 复位电路
• 4.2.5 时钟电路
• 4.2.6 FLASH存储器接口电路
• 4.2.7 SDRAM存储器接口电路
• 4.2.8 LCD接口电路
• 4.2.9 JTAG接口电路
• 4.2.10 声光报警电路
• 第5章 软件设计
• 5.1 系统软件
• 5.2 引导程序
• 5.3 μC/OS-Ⅱ任务及任务调度简介
• 5.3.1 任务
• 5.3.2 任务状态
• 5.3.3 任务调度
• 5.4 μC/OS-Ⅱ操作系统移植
• CPU.H文件的修改'>5.4.1 OS_CPU.H文件的修改
• CPU_C.C文件的修改'>5.4.2 OS_CPU_C.C文件的修改
• CPU_A.S文件的修改'>5.4.3 OS_CPU_A.S文件的修改
• 5.5 μC/GUI介绍
• 5.5.1 μC/GUI文件组织
• 5.5.2 μC/GUI支持的运行模式
• 5.6 μC/GUI移植
• 5.6.1 μC/GUI与操作系统接口相关部分的修改
• 5.6.2 驱动程序设计
• 5.6.3 μC/GUI软件包的移植
• 5.7 核心模块软件设计
• 5.7.1 main函数设计
• 5.7.2 主任务模块设计
• 5.7.3 电压控制模块的设计
• 5.7.4 数据采集模块的设计
• 5.7.5 数据处理模块的设计
• 5.7.6 液晶模块的设计
• 5.7.7 声光报警模块的设计
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士研究生期间发表的论文