粉尘光散射空气采样显示
粉尘浓度检测器电气与自动化工程[20191207124714]
摘 要
现代工业逐步的发展，工业化水平也随之相应的提高，这就方便了我们的工作和生活。但是我们的环境污染却变得越来越严重，特别是空气质量的每况愈下。除了废水和废气外，向大气排放的颗粒状粉尘、烟尘所造成的污染也成为一个非常突出的问题。粉尘浓度是空气质量优劣的首要指标，粉尘浓度的检测就变得很重要。粉尘浓度检测器主要是用来检测空气中的粉尘浓度，它主要用来对劳动部门生产现场空气中的粉尘浓度的检测、环保监测部门大气检测与污染源调查等等。本文是以光散射的原理作为基础，以海尔单片机作为核心，完成粉尘浓度检测器数据采集、显示等电路模块的设计。开发完备的具备运行稳定且可靠、成本较低、开发周期短等优点的而且性能比较也高的控制系统，并且能够熟练的掌握单片机及其有关的工具的使用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:粉尘光散射空气采样显示
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2 选题背景及研究意义 1
1.2.1 选题背景 1
1.2.2 研究意义 2
1.3 国内外相关发展情况 2
2 总体方案设计 4
2.1 系统的功能及技术指标 4
2.1.1 系统的功能 4
2.1.2 主要技术指标 4
2.2 粉尘检测原理 4
2.3 系统硬件设计框图 7
2.4 软件程序流图 8
3 粉尘浓度检测器硬件设计 10
3.1单片机部分 10
3.1.1单片机的选择 10
3.1.2 HR7P193FGS1的功能特性 10
3.1.3 HR7P193FGS1单片机的基本结构 14
3.1.4单片机引脚分配及连接 15
3.2 粉尘传感器---GE粉尘传感器 16
3.2.1 GE粉尘传感器概述 16
3.2.2 GE粉尘传感器的优势特点 17
3.2.3 传感器的检测原理 17
3.3多位笔段式液晶显示 19
3.3.1 笔段式液晶概述 19
3.3.2 多位笔段式液晶显示原理 20
3.3.3 偏压产生的相关设置 22
3.3.4 LCD驱动方式 23
3.3.5 LCD控制器时序 23
3.3.6浓度显示流程图 24
3.3.7 GD46532笔段式液晶显示器硬件连接电路 25
3.4按键控制电路 26
3.5蜂鸣器报警电路 27
3.6 看门狗部分的设计 27
4 粉尘浓度检测器软件设计 28
4.1集成开发环境 28
4.2软件调试 28
4.2.1 海尔ICD 28
4.2.2 5线调试接口说明 29
5结论 30
致谢 31
参考文献 32
附录I 电路图 33
附录II PCB图 34
1 绪论
1.1前言
随着现代工业发展的越来越快，工业化水平也逐步得到提高，它给人们的工作和生活带来了很多好处。但是人们在享受便利工作和生活的同时，必须得面对因为对大自然的不合理的开发，对大自然环境的污染等，生态环境已然遭到严重的破坏，生存环境变得愈来愈差的现实情况。我们必须采取相应的方法，合理的利用和开发大自然的资源，与大自然能和谐相处。环境污染变得越来越严重，空气质量每况日下。提高生态环境质量已然成为人类社会的迫切需要。除了废水和废气外，向大气排放的颗粒状粉尘、烟尘所造成的污染也成为一个非常突出的问题。粉尘浓度的大小是空气质量好坏的重要的指标，粉尘浓度的检测就变得很重要。据研究表明，空气中的可吸入的粉尘颗粒物对生态环境和人类身体健康有特别大的影响。，根据统计，我国很多大小城市都有空气质量超标的问题，人类应该要能够做到“知己知彼”，要做到监控和检测，只有知道病症出现在什么地方，我们才能对症下药，才能做到药到病除。所以五花八门的环境检测器在市场上问世了。
1.2 选题背景及研究意义
1.2.1 选题背景
粉尘是指在生产当中所产生的并且能够很长时间飘浮的固体的颗粒物。现代工业迅速发展给人类带来现代化的生活的同时也给自然环境造成了非常大的污染,而大气中悬浮颗粒物的超标是环境污染中的一个重要因素。空气中的可悬浮的颗粒物即粉尘，它能够悬浮在空气中相当长的时间。直径>10um 的悬浮颗粒被我们称之为可见的粉尘。它们在大气中能很快沉降；而我们将悬浮颗粒直径≤10um称为可吸入颗粒。这些小颗粒与前不同的是，它能长时间漂浮在空气中，难下降到地面，很容易被吸入呼吸道，粒径越小，就越深入呼吸道，人身体受到的危害就越大,因此我们要采取措施来测量空气粉尘含量是非常有意义的。
矿井是否能安全生产受煤矿粉尘浓度大小的影响，员工的身体健康也受到威胁，煤矿粉尘是煤矿五大灾害的其中之一 。比如在钻眼,掘井，爆破及采煤作业，煤的装载搬运等煤矿开采过程当中，都能产生大量的粉尘。做过统计，各个环节能产生的粉尘的大概比例是：采煤工作面 45%～80%，锚喷作业点10%～15%，掘进工作面大概2O%～ 38%，运输通风巷道大致为5%～10%，其他作业点2%～5%,煤矿粉尘严重危害人们身体健康，受轻度污染的患者会患呼吸道疾病，重度患者会患上尘肺病；它也可以减少工作场所的能见度，增加工作的风险程度；增加事故的发生，危害工人的生命；加速机械磨损，增加生产成本,所以要是能研制一种能实现在线测量,而且具有有自动连续取样，体积较小，实时的显示，重量较轻，便于携带的粉尘浓度检测器，对防止大气污染，环境的保护，有相当重要的意义[]。
1.2.2 研究意义
粉尘浓度检测器主要用来检测空气中的粉尘浓度的，适用于环保部门大气粉尘检测和污染源的调查、工矿企业中劳动生产部门现场粉尘浓度的测定等。有利于我们的环境保护和保障相关工作人员的身体健康。同时，加强粉尘浓度检测，有利于降低生产成本，提高生产效率。
1.3 国内外相关发展情况
国内外有很多种类型的粉尘浓度检测器。信号采集，信号处理，数字显示等几部分构成了粉尘浓度检测器。
以HR7P193FGS1单片机为主要的控制器，对GE粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度数据进行处理后显示而且能够实时的显示浓度数据，这样我们就能够随时随地的掌握的工作场所的粉尘浓度。
目前，世界许多国家对粉尘浓度的测量技术都已经做了大量研究，而且也开发了众多粉尘浓度检测器系列，尤其是粉尘浓度传感器的问世，它直接解决了之前不能实时测量的难题。
国外非常具有代表性的产品为德国丁达尔公司生产的TM系列粉尘仪；英国的Sims lin系列监测仪还有它的升级产品OSIRIS粉尘浓度传感器以及计算机粉尘监测系统；还有俄国研发的Ⅱ-101型自动粉尘测尘仪；美国的奥本公司生产的3400型粉尘浓度监测仪和RAM系列实时粉尘浓度监测仪、粉尘雷达；日本研制的柴田LV一5E、P5系列粉尘检测器。其中美国的粉尘检测器采用摩擦电法，英国的、德国日本粉尘检测器采用光散射法，俄国的自动测尘仪采用光吸收法测量粉尘浓度。
国内粉尘浓度在线检测技术的起步相对国外较晚，国内的粉尘浓度检测主要是以直读式测尘仪、采样器为主，但是在最近几年，由于我国的信息技术不断快速发展以及光电子技术、计算机技术水平的日益提高，国内如江苏三恒科技集团、郑州光力科技股份有限公司、南京富邺科技股份有限公司等厂家也先后引进、研发出了粉尘浓度传感器。相对而言，发展很快。
摘 要
现代工业逐步的发展，工业化水平也随之相应的提高，这就方便了我们的工作和生活。但是我们的环境污染却变得越来越严重，特别是空气质量的每况愈下。除了废水和废气外，向大气排放的颗粒状粉尘、烟尘所造成的污染也成为一个非常突出的问题。粉尘浓度是空气质量优劣的首要指标，粉尘浓度的检测就变得很重要。粉尘浓度检测器主要是用来检测空气中的粉尘浓度，它主要用来对劳动部门生产现场空气中的粉尘浓度的检测、环保监测部门大气检测与污染源调查等等。本文是以光散射的原理作为基础，以海尔单片机作为核心，完成粉尘浓度检测器数据采集、显示等电路模块的设计。开发完备的具备运行稳定且可靠、成本较低、开发周期短等优点的而且性能比较也高的控制系统，并且能够熟练的掌握单片机及其有关的工具的使用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:粉尘光散射空气采样显示
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2 选题背景及研究意义 1
1.2.1 选题背景 1
1.2.2 研究意义 2
1.3 国内外相关发展情况 2
2 总体方案设计 4
2.1 系统的功能及技术指标 4
2.1.1 系统的功能 4
2.1.2 主要技术指标 4
2.2 粉尘检测原理 4
2.3 系统硬件设计框图 7
2.4 软件程序流图 8
3 粉尘浓度检测器硬件设计 10
3.1单片机部分 10
3.1.1单片机的选择 10
3.1.2 HR7P193FGS1的功能特性 10
3.1.3 HR7P193FGS1单片机的基本结构 14
3.1.4单片机引脚分配及连接 15
3.2 粉尘传感器---GE粉尘传感器 16
3.2.1 GE粉尘传感器概述 16
3.2.2 GE粉尘传感器的优势特点 17
3.2.3 传感器的检测原理 17
3.3多位笔段式液晶显示 19
3.3.1 笔段式液晶概述 19
3.3.2 多位笔段式液晶显示原理 20
3.3.3 偏压产生的相关设置 22
3.3.4 LCD驱动方式 23
3.3.5 LCD控制器时序 23
3.3.6浓度显示流程图 24
3.3.7 GD46532笔段式液晶显示器硬件连接电路 25
3.4按键控制电路 26
3.5蜂鸣器报警电路 27
3.6 看门狗部分的设计 27
4 粉尘浓度检测器软件设计 28
4.1集成开发环境 28
4.2软件调试 28
4.2.1 海尔ICD 28
4.2.2 5线调试接口说明 29
5结论 30
致谢 31
参考文献 32
附录I 电路图 33
附录II PCB图 34
1 绪论
1.1前言
随着现代工业发展的越来越快，工业化水平也逐步得到提高，它给人们的工作和生活带来了很多好处。但是人们在享受便利工作和生活的同时，必须得面对因为对大自然的不合理的开发，对大自然环境的污染等，生态环境已然遭到严重的破坏，生存环境变得愈来愈差的现实情况。我们必须采取相应的方法，合理的利用和开发大自然的资源，与大自然能和谐相处。环境污染变得越来越严重，空气质量每况日下。提高生态环境质量已然成为人类社会的迫切需要。除了废水和废气外，向大气排放的颗粒状粉尘、烟尘所造成的污染也成为一个非常突出的问题。粉尘浓度的大小是空气质量好坏的重要的指标，粉尘浓度的检测就变得很重要。据研究表明，空气中的可吸入的粉尘颗粒物对生态环境和人类身体健康有特别大的影响。，根据统计，我国很多大小城市都有空气质量超标的问题，人类应该要能够做到“知己知彼”，要做到监控和检测，只有知道病症出现在什么地方，我们才能对症下药，才能做到药到病除。所以五花八门的环境检测器在市场上问世了。
1.2 选题背景及研究意义
1.2.1 选题背景
粉尘是指在生产当中所产生的并且能够很长时间飘浮的固体的颗粒物。现代工业迅速发展给人类带来现代化的生活的同时也给自然环境造成了非常大的污染,而大气中悬浮颗粒物的超标是环境污染中的一个重要因素。空气中的可悬浮的颗粒物即粉尘，它能够悬浮在空气中相当长的时间。直径>10um 的悬浮颗粒被我们称之为可见的粉尘。它们在大气中能很快沉降；而我们将悬浮颗粒直径≤10um称为可吸入颗粒。这些小颗粒与前不同的是，它能长时间漂浮在空气中，难下降到地面，很容易被吸入呼吸道，粒径越小，就越深入呼吸道，人身体受到的危害就越大,因此我们要采取措施来测量空气粉尘含量是非常有意义的。
矿井是否能安全生产受煤矿粉尘浓度大小的影响，员工的身体健康也受到威胁，煤矿粉尘是煤矿五大灾害的其中之一 。比如在钻眼,掘井，爆破及采煤作业，煤的装载搬运等煤矿开采过程当中，都能产生大量的粉尘。做过统计，各个环节能产生的粉尘的大概比例是：采煤工作面 45%～80%，锚喷作业点10%～15%，掘进工作面大概2O%～ 38%，运输通风巷道大致为5%～10%，其他作业点2%～5%,煤矿粉尘严重危害人们身体健康，受轻度污染的患者会患呼吸道疾病，重度患者会患上尘肺病；它也可以减少工作场所的能见度，增加工作的风险程度；增加事故的发生，危害工人的生命；加速机械磨损，增加生产成本,所以要是能研制一种能实现在线测量,而且具有有自动连续取样，体积较小，实时的显示，重量较轻，便于携带的粉尘浓度检测器，对防止大气污染，环境的保护，有相当重要的意义[]。
1.2.2 研究意义
粉尘浓度检测器主要用来检测空气中的粉尘浓度的，适用于环保部门大气粉尘检测和污染源的调查、工矿企业中劳动生产部门现场粉尘浓度的测定等。有利于我们的环境保护和保障相关工作人员的身体健康。同时，加强粉尘浓度检测，有利于降低生产成本，提高生产效率。
1.3 国内外相关发展情况
国内外有很多种类型的粉尘浓度检测器。信号采集，信号处理，数字显示等几部分构成了粉尘浓度检测器。
以HR7P193FGS1单片机为主要的控制器，对GE粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度数据进行处理后显示而且能够实时的显示浓度数据，这样我们就能够随时随地的掌握的工作场所的粉尘浓度。
目前，世界许多国家对粉尘浓度的测量技术都已经做了大量研究，而且也开发了众多粉尘浓度检测器系列，尤其是粉尘浓度传感器的问世，它直接解决了之前不能实时测量的难题。
国外非常具有代表性的产品为德国丁达尔公司生产的TM系列粉尘仪；英国的Sims lin系列监测仪还有它的升级产品OSIRIS粉尘浓度传感器以及计算机粉尘监测系统；还有俄国研发的Ⅱ-101型自动粉尘测尘仪；美国的奥本公司生产的3400型粉尘浓度监测仪和RAM系列实时粉尘浓度监测仪、粉尘雷达；日本研制的柴田LV一5E、P5系列粉尘检测器。其中美国的粉尘检测器采用摩擦电法，英国的、德国日本粉尘检测器采用光散射法，俄国的自动测尘仪采用光吸收法测量粉尘浓度。
国内粉尘浓度在线检测技术的起步相对国外较晚，国内的粉尘浓度检测主要是以直读式测尘仪、采样器为主，但是在最近几年，由于我国的信息技术不断快速发展以及光电子技术、计算机技术水平的日益提高，国内如江苏三恒科技集团、郑州光力科技股份有限公司、南京富邺科技股份有限公司等厂家也先后引进、研发出了粉尘浓度传感器。相对而言，发展很快。
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