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空氣質量檢測系統(tǒng)的設計與實現論文
大氣環(huán)境是人類生存環(huán)境的重要組成部分，也是人類生存、發(fā)展的基本物質基礎。當前，隨著我國經濟的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)的不斷擴張，環(huán)境污染嚴重。由于工業(yè)集中，加上人口密集等原因使得空氣污染主要集中城市，經常會出現霧霾天氣。大氣污染物主要是總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM10)、臭氧（O3）、一氧化碳(CO)等。大氣污染物經工廠直接排放或間接排放到大氣中，嚴重地危害到人們的身體健康。課題組設計了基于ZigBee技術的空氣質量檢測系統(tǒng)，監(jiān)測人員只需在監(jiān)測區(qū)域放置空氣質量檢測儀，即可時時獲取區(qū)域內各種污染氣體濃度及對應指標，為及時處理大氣污染突發(fā)時間提供有力的技術保證。
1系統(tǒng)工作原理
1.1系統(tǒng)結構圖
本文設計的空氣質量檢測系統(tǒng)實現全天候、自動化、主動獲取空氣質量信息。本文的空氣質量檢測儀原理框圖如圖1所示，采用上下位機相結合的設計方式，下位機由傳感器模塊、數據處理模塊（CC253X芯片）、數據傳送模塊等部分構成；上位機由測控計算機、通訊模塊構成。由微處理器通過傳感器模塊采集空氣質量相關數據并通過zigbee模塊傳輸至測控計算機，測控計算機完成對空氣質量數據的處理分析，為管理人員提供做出判斷或決策的依據。從而實現對特定區(qū)域內空氣質量實時監(jiān)測。
1.2ZigBee技術簡介
ZigBee無線傳感器網絡是由許多傳感器以自組織方式構成的無線網絡,它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和ZigBee技術,可廣泛應用于工業(yè)監(jiān)測、安全系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測和軍事等領域。ZigBee技術是一種低速率、低功耗、低復雜度、低成本的雙向無線通信網絡技術。
2系統(tǒng)電路設計
本文無線收發(fā)模塊采用芯片CC2530。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。以較低的總的材料成本建立網絡節(jié)點。CC2530結合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051CPU，系統(tǒng)內可編程閃存，8-KBRAM和其它強大的功能。充分考慮到應用環(huán)境，結合CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。如圖2所示。
3系統(tǒng)軟件設計
3.1CC2530芯片的軟件設計
設計中CC2530單片機程序的編寫環(huán)境為IAREW8051V8.1集成開發(fā)環(huán)境，使用C語言編寫，使程序移植和調用方便、靈活，能最大程度的提高系統(tǒng)程序的可靠性和穩(wěn)定性。由主程序，AD數據轉換，通訊三個模塊組成。數據的采集要求每秒采用一次，采用定時中斷的方式執(zhí)行數據的采集，將采集的數據經過AD轉換后通過串行數據通信發(fā)送給ZigBee芯片。
3.2應用程序設計
空氣質量檢測系統(tǒng)上位機部分是采用Microsoft公司的VC++6.0進行開發(fā)，以Zigbee通信方式實現空氣質量數據（溫度、濕度、PM2.5、PM10等參數）的存儲與和讀取。根據實際需求，應用程序份為用戶界面和數據管理兩部分。管理人員可以通過用戶界面實時、直觀的了解檢測區(qū)域內相關信息，可對檢測區(qū)域的空氣質量安全的進行評估與決策，數據管理部分將所有數據以及分析狀況進行儲存，方便用戶隨時查詢。檢測系統(tǒng)軟件界面如圖3所示。
4結論
本文中所設計的空氣質量檢測系統(tǒng)，實現了對空氣質量各類指標的動態(tài)檢測、測試分析、數據保存等功能，滿足在多樣化的環(huán)境下獲取大量像是、可靠的信息。該系統(tǒng)具備操作方便、易于控制、穩(wěn)定運行且實時性好等特點�？蓮V泛適用于農業(yè)、工業(yè)等領域。
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