基于Arduino空气质量检测器开发-项目文档 - 图文

2011网络工程学年设计

题 目: 基于Arduino空气质量检测器开发 系 别: 信息工程学院 班 级: 2011级网络工程(物联网技术方向) 学 号: （座号： ） 姓 名: 指导教师: 职 称:

起讫日期:

基于Android空气质量检测器开发

摘要：空气环境(温度、湿度、污染物等)是人类生存的自然环境的重要组成部分,也是人类生

存、发展的基本物质基础。随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。人的一生有三分之二的时间在室内度过的。

本文为了便于设计和测量，选取了DHT11数字温湿度传感器和DSM501灰尘传感器（可按需要自由添加其他传感器），研究设计了一种旨在实现室内空气温度、湿度、有害气体的监测的空气检测器系统。其设计方案基于Arduino单片机，相关传感器来实现。将传感器回路输出的信号经由Arduino单片机进行数据处理，由LCD1602点阵式液晶屏显示数值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程、数据显示子系统以及单片机与PC机通信的设计方法和过程。

关键词：室内空气品质、DHT11数字温湿度传感器、DSM501灰尘传感器、Arduino单片机

目 录

第一章 绪论 ................................................................................................................................................... 1

1.1 选题背景与意义 .............................................................................................................................. 1 1.2 与本课题相关的国内外研究状况 .................................................................................................. 2 1.3 主要研究内容 .................................................................................................................................. 3 第二章 运行环境、硬件选取及技术简介 ................................................................................................... 4

2.1 系统运行环境 .................................................................................................................................. 4 2.2 系统开发环境 .................................................................................................................................. 4 2.3 硬件选取 .......................................................................................................................................... 4

2.3.1 Arduino开发平台 .................................................................................................................. 4 2.3.2 传感器模块 ........................................................................................................................... 5 温湿度传感器模块 ......................................................................................................................... 5 粉尘传感器模块 ........................................................................................................................... 12 蓝牙模块 ....................................................................................................................................... 15 液晶显示模块 ............................................................................................................................... 16 2.4 技术简介 ........................................................................................................................................ 22

2.4.1 Arduino开发技术 ................................................................................................................ 22 2.4.2 Android开发技术 ................................................................................................................ 23 2.4.3 物联网技术 ......................................................................................................................... 23

第三章 软件设计分析 ................................................................................................................................. 25

3.1 编译语言的选择 ............................................................................................................................ 25

3.1.1 Arduino语言 ........................................................................................................................ 25 3.1.2 Android语言 ........................................................................................................................ 25 3.2 软件功能需求 ................................................................................................................................ 25 3.3 软件模块设计 ................................................................................................................................ 26

3.3.1 主程序模块 ......................................................................................................................... 26 3.3.1 液晶显示模块 ..................................................................................................................... 29

第四章 系统总体设计 ................................................................................................................................. 31

4.1 系统网络拓扑图 ............................................................................................................................ 31 4.2 系统功能模块图设计 .................................................................................................................... 32 第五章 数据库设计 ..................................................................................................................................... 33

5.1 IAQ数据库表设计 ......................................................................................................................... 33 第六章 仿真调试 ......................................................................................................................................... 34

6.1系统硬件调试 ................................................................................................................................. 34

6.6.1 常见的硬件故障 ................................................................................................................. 34 6.6.1 硬件调试方法 ..................................................................................................................... 34 6.2系统软件调试 ................................................................................................................................. 36 第七章 总结 ................................................................................................................................................. 39

7.1主要结论 ......................................................................................................................................... 39 7.2 展望 ................................................................................................................................................ 39 参考文献....................................................................................................................................................... 40

第一章 绪论

随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。美国科学家在80年代末的一项调查中发现，室内有害污染物浓度比室外高，有的甚至高达100倍。我国有关部门在1994年的一次调查中也发现，城市室内空气的污染程度比室外严重，有的超过室外56倍。据估计，人的一生平均90%的时间在室内度过，室内作为现代人类最主要的活动场所之一，其环境品质与人类健康息息相关。由此造成的病态建筑综合症（SBS－Sick Building Syndrome）：现代都市病，包括头痛、恶心 疲乏、失眠、记忆力衰退 皮肤、粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干） 呼吸紊乱等也越来越突出。

IAQ在健康方面的影响：美国环保署(EPA)调查表明:在美国，IAQ问题是有关全民健康的首要问题之一，受其影响的美国人口多达3000万，造成的经济损失超过了400亿美元/年，这些数字令人触目惊心；加拿大卫生组织调查表明：68%的疾病与室内环境污染有关，其中80%~90%的癌症与居住环境和生活习惯有关;英国科学家汉密尔顿测验了220名英国人血液中60种化学元素的平均含量，发现其与地壳中这些元素的含量分布相当;湖南省相关部门对空气污染区及清洁区9-10岁儿童为调查对象，研究空气污染对儿童免疫力的影响，结果显示:污染区儿童的免疫能力仅为清洁区儿童免疫能力的1/3;据统计，我国每年有11万人因IAQ不好而导致死亡; 从我国“室内环境监测中心”对IAQ监测力度越来越大的趋势也可以看出，此问题在我国也是越来越严重。

IAQ在工作效率及社会经济方面的影响：美国“职业安全及健康管理局”估计因室内环境质量恶劣而导致每个员工每天损失14-15分钟的工作时间，不仅损失了生产力，使成本上升，而且也导致医疗费用的增多影响整个社会的经济利益;美国的另一项调查得知由于IAQ恶劣而导致总经济成本的损失每年高达47-54亿美元(没有包括对建筑材料及各种器材的损失);香港环保署的首份IAQ调查表明香港办公室和公共场所的IAQ不佳，造成医疗费、生产力和机电费的损失每年高达176亿元。

鉴于此，人们认识到解决IAQ问题的重要性与迫切性，同时IAQ问题已经成为建筑环境、医药卫生、智能监测、自动控制等研究领域所关心的问题。

1.1 选题背景与意义

目前由于建筑材料品质不一、劣质燃料、抽烟、通风不良等原因，室内的空气状况往往不如室外，尽管大量的空调系统被应用到室内空间，但往往为了节能，减少自然通风了而利用回风，使IAQ进一步恶化，同时出现的舒适性空调仅着眼于热舒适，忽视了空气净化，从而导致了一些负面作用:

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ie1d.html