基于STM32的空气质量检测仪毕业论文

 2022-05-12 09:05

论文总字数:20619字

摘 要

随着全球现代化水平的加速迈进,环境污染日益加重,尤其是空气质量状况受到越来越多的关注。本文研究的PM2.5空气质量检测仪以ST公司STM32F103微控制器为核心,利用夏普公司的GP2Y1010粉尘传感器,可对当前空气中PM2.5浓度的实时探测,并将测量结果以数字形式在液晶屏上显示。同时,当所测得浓度值超过预设警告值时,系统可以蜂鸣的形式提示用户。系统采用IAR EWARM 6.3及ST公司STM32固件函数库3.5版本开发。测试结果表明,本系统达到了预期效果,基本符合设计要求。

本文第一章首先对本课题的目的及本课题的研究现状进行简要阐述和对本次研究的主要内容、设计方法以及主要难点进行讨论。第二章对各个模块的实现方法和具体电路进行了分析,对设计中用到的主要集成芯片进行了介绍。第三、四章具体阐述了硬件及软件的具体设计与实现过程。最后系统的整体调试与小结。

关键词:STM32 PM2.5测量 显示报警

STM32 Based Air Quality Detector

Abstract

With the acceleration of global level towards modernization, environmental pollution is increasing, especially air quality conditions are more and more attention. In this paper, the PM2.5 air quality testing instrument companies in ST STM32F103 microcontroller core, the use of Sharp's GP2Y1010 dust sensor, real-time detection of the current concentration of PM2.5 in the air, and the measurement results in digital form using a liquid crystal screen display. Meanwhile, when the measured concentration exceeds a preset alarm value, the system can prompt the user in the form of beeps. The system uses IAR EWARM 6.3 and ST's STM32 firmware library version 3.5 development. The test results show that the system has reached the desired results, in line with the design requirements.

This article first chapter on the purpose and status of research of this subject this subject briefly described and the main content of this research, design methods, and the main difficulty for discussion. The second chapter of the methods and specific circuit of each module is analyzed, the design used in the major integrated chip were introduced. The third and fourth chapters specifically addressed the specific design and implementation of hardware and software.

Key Words :STM32;PM2.5 Detected;Warning Display

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1 设计目的和意义 1

1.2 目前相关技术的发展情况 1

1.3 关于本课题的重点、难点讨论 1

第二章 总体方案 4

2.1系统框图 4

2.2单片机模块 5

2.2.1 单片机的选择与介绍 5

2.2.2 USART串口 7

2.3 传感器模块 9

2.3.1 传感器的选型 9

2.4 显示、声音和输入模块 11

2.4.1 显示模块 11

2.4.2 声音模块 11

2.4.3 输入模块 11

2.5系统总结 11

第三章 硬件设计 13

3.1 传感器的硬件设计 13

3.1.1 传感器的工作原理 13

3.1.2 GP2Y1010AU0F传感器 13

3.1.3 传感器的接口 15

3.2 显示屏的硬件设计 16

3.2.1 2.8寸TFT显示屏简介 16

3.2.2 显示屏的接口 16

3.3 声音模块的硬件设计 17

3.3.1 蜂鸣器的简介 17

3.3.2 蜂鸣器的接口 17

3.4 按键输入模块的硬件设计 17

3.5 本章小结 17

第四章 软件设计 19

4.1 系统开发平台 19

4.2 软件模块 20

4.2.1 系统流程 20

4.2.3传感器数据采集模块 21

4.2.4 屏幕显示模块 24

4.2.5 声音警告模块 24

4.2.6 用户输入模块 25

4.3 小结 26

第五章 仿真调试 27

5.1 系统硬件调试 27

5.2 系统软件调试 28

5.3 本章小结 30

第六章 结语 31

参考文献 32

致谢 33

第一章 绪 论

1.1 设计目的和意义

PM2.5一般是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于 2.5μm的细颗粒物。这种颗粒物能较长时间停留在空气中,并且容易粘附有毒有害物质。它在大气中含量越高就说明空气质量越差,对人体健康越能产生更大的危害。

细颗粒物因为直径很小,能进入呼吸道的部位越深的位置,所以能对人体健康的危害要更大。2μm以下的颗粒物足以进入到人体肺部,这种细颗粒物一旦进入呼吸系统后,能对人体产生非常大的影响。

本课题围绕目前的这种空气污染状态而展开,设计出基于STM32的PM2.5空气质量检测仪。

1.2 目前相关技术的发展情况

本课题以火牛开发板STM32F103单片机为主核心研制。而到目前为止,单片机的发展已经日趋成熟。早在1971年,单片机就已经诞生了。目前,单片机正在逐渐脱离只在裸机环境下的开发,大量专用的嵌入式操作系统正越来越被广泛地应用在新型单片机上。那么单片机到底是什么呢?

单片机(Microcontrollers)它是一种超大规模集成到一块硅片上组成的一个小而功能强大的微型计算机系统的电路芯片,在工业控制领域被广泛应用。

1.3 关于本课题的重点、难点讨论

本课题将利用STM32F103系列芯片,配合空气质量传感器芯片,对当前空气质量特别是PM2.5的浓度进行实时监测。将监测结果及空气质量等级显示在STM32F103开发板的显示屏上,并能根据用户需要,改变报警阀值,对当前空气污染进行声音提醒。

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