基于16位高性能单片机的智能颗粒物检测仪的研究

论文摘要

随着经济的快速发展和物质生活的日益提高,维护生态环境和提高环境质量越来越成为社会的迫切需要。已有研究成果表明,大气中的可吸入颗粒物对人体健康和生态环境有很大的影响。我国空气质量超标的城市中,68%都存在可吸入颗粒物污染的问题。近年来,许多国家都将可吸入颗粒物研究作为目前研究的热点。颗粒物含量检测也就成了大家普遍关注的问题。空气颗粒物检测仪是一种空气质量检测装置,它主要检测空气中的固体颗粒物或粉尘的含量。由于它体积小、耐用、重量轻、可进行电池操作,所以即可以用于偏僻的地方和不固定场所的采样,也可以用作工厂车间空气质量的检测。本课题以智能颗粒物检测仪为对象,着重于16位高性能单片机的研究与开发。在本系统中,采用PID调节。用直流电机带动气泵工作抽气,在气流的入口处设置空气过滤网膜,当气流流过时,空气中的颗粒物就被过滤网膜所采集。气流通道中的压力传感器检测气流压力从而得知气流的流速,将检测到的气流流速,作为反馈信号输入给调节器,通过PID控制保证气体的流通速度为恒定值。同时,控制气体的采集时间。气泵工作时间结束之后,由于气流的流速控制为恒定,则流经过滤网膜的气体总量可以经过计算得出,再称量出沉积在过滤网膜上的颗粒物总量就可以精确计算出该时间段内空气中的颗粒物含量。对沉积在过滤网膜上的颗粒物质进行分析测量,可以进一步计算空气中不同成分的颗粒物含量分别为多少。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究背景和意义
• §1-2 本论文的主要内容
• §1-3 本论文的结构安排
• 第二章 嵌入式微控制器
• §2-1 嵌入式系统简介
• 2-1-1 嵌入式系统的定义及特点
• 2-1-2 嵌入式系统的构成
• 2-1-3 嵌入式处理器的分类
• §2-2 现代单片机技术的发展
• 2-2-1 单片机简介
• 2-2-2 单片机技术的发展
• 2-2-3 以单片机为核心的嵌入式系统
• 2-2-4 单片机应用的可靠性技术发展
• 第三章 智能颗粒物检测仪的设计方案
• §3-1 工作原理
• §3-2 设计方案
• 第四章 智能颗粒物检测仪的硬件系统
• §4-1 凌阳16 位单片机SPCE061A
• 4-1-1 凌阳16 位单片机
• 4-1-2 内核结构
• 4-1-3 SPCE061A 介绍
• 4-1-4 SPCE061A 存储器结构
• 4-1-5 输入/输出（I/O）接口
• 4-1-6 时钟电路
• 4-1-7 定时器／计数器
• 4-1-8 61 板简介
• §4-2 流量计
• 4-2-1 压差式流量计
• 4-2-2 压力传感器
• 4-2-3 玻璃转子流量计
• §4-3 气泵
• §4-4 液晶显示模块
• 4-4-1 SPLC501 液晶显示模块概述
• 4-4-2 液晶显示器介绍
• 4-4-3 SPLC501 液晶显示模块硬件
• 4-4-4 硬件连接
• §4-5 键盘模块
• 4-5-1 电路原理图
• 4-5-2 主要元器件ULN2003A
• 第五章 智能颗粒物检测仪的软件系统
• §5-1 开发系统简介
• §5-2 程序设计
• 5-2-1 主程序设计
• 5-2-2 PID 算法的实现
• §5-3 键盘模块程序设计
• 5-3-1 主程序软件设计
• 5-3-2 整体流程图
• §5-4 SPLC501 液晶显示模块驱动程序
• 5-4-1 驱动程序架构
• 5-4-2 常用功能函数介绍（用户API）
• 5-4-3 SPLC501 液晶显示模块控制流程
• §5-5 SPCE061A 语音处理模块设计
• 5-5-1 音频概述
• 5-5-2 DAC 方式音频输出
• 5-5-3 MIC 输入模块
• 5-5-4 功放和喇叭输出模块
• 5-5-5 音频压缩方法
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果