1. 研究目的与意义
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小、富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面，粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小，而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎
和心血管病等方面的疾病。本实验装置采用单片机技术，采集空气中粉尘粒子浓度信息，并显示在液晶显示屏，同时还可以将采集到的信息传输到计算机主机，进行分析统计，最终测量出大气中PM2.5浓度历史变化曲线及趋势等信息2. 国内外研究现状分析
我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。必须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。一、微量振荡天平法 TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。微量振荡天平法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后，成为符合技术要求的颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统（FDMS）的微量振荡天平法监测仪主机，在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定，另一端装有滤膜的空心锥形管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥形管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生变化，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量，然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。
二、Beta射线法/β射线法 Beta射线仪则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。Bet射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加此时Beta射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于Beta射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析Beta射线检测器的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，理接近于直实值。三、在美国，上世纪90年代的开始关于PM2.5细颗粒物对人体健康的影响方面的研究。美国环保局1997年发布PM2.5标准，1993年12月，在著名的《新英格兰医学杂志》上，刊登了Dockery博士等撰写的研究文章《空气污染和六城市致死率》，该文揭示了细颗粒物PM2.5城市非正常死亡的关系，1995年，美国癌症协会（ACS）发表了著名的6城市50个地理控制社区的研究，成PM2.5立法的科学依据。2006年美国修订了空气质量标准对PM2.5做出了更严格的要求。2005年世界卫生资质引进了这一标准。2003年东京推出日本历史上第一个针对浮游粒子状物质（尤其是柴油机、汽车尾气排放）的立法。如今，日本汽车在出厂时都已安装了过滤器。排放标准达到了欧洲三级标准，这使得东京空气中的PM2.5含量大幅度下降。目前东京对PM2.5的排放标准是亚洲最严格的，它要求每天每立方米不超过35微克。自80年代以来欧盟致力于监控空气颗粒物。2005年，欧盟关于限制PM10的法令生效；2010年，对PM2.5的监控标准生效。目前，欧盟的空气质量标准包含对PM10年均浓度与日均浓度、PM2.5年均浓度的要求，是世界上对PM10监控标准最严格的地区之一。2011年1月1日开始，环保部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》开始实施。首次对PM2.5的测定进行了规范，但在环保部进行的《环境空气质量标准》修订中，PM2.5并未被纳入强制性监测指标。2012年05月24日环保部公布了《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》，要求全国74个城市在10月底前完成PM2.5国控点监测的试运行。[14] 2012年10月11日，中国国家环境保护部副部长吴晓青表示，新的《环境空气质量标准》颁布后，环保部明确提出了新标准实施的三步走目标。按照计划，2012年年底前，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市、计划单列市和省会城市要按新标准开展监测并发布数据。截至目前，全国已有195个站点完成PM2.5仪器安装调试并试运行，有138个站点开始正式PM2.5监测并发布数据。美国环保署和其他机构合作设立了空气质量指数，向公众提供有关地方空气质量以及空气污染水平是否达到威胁公众健康的及时、易懂信息。登录美国环保署和其他机构合办的AIRNow网站，可以看到全美各地动态空气质量指数图、臭氧指数图、PM2.5指数图以及根据各指数列出的全美空气质量最差的5处地点。根据《洁净空气法》，环保署须定期审查空气质量监测标准。2006年，美国环保署针对PM2.5标准进行了最新一次修订，规定全美无论在城市还是乡村，任何地区、任何24小时周期内PM2.5最高浓度由先前的每立方米65微克降至每立方米35微克，而年平均浓度标准则是每立方米小于或等于15微克。直径在2.5微米到10微米之间的可吸入颗粒物（PM10）的标准为24小时周期内每立方米150微克。根据可吸入颗粒物水平，环保署将各地的空气质量分为三类：未达标、达标或虽然数据不足但可被认为达标、数据不足。如果某个区域被列为未达标，所在的州和地方政府需要在三年内制定执行计划，列出该地如何减少导致可吸入颗粒物聚集的污染物排放，以达到并保持环保署列出的空气质量标准。
3. 研究的基本内容与计划
1、1月中旬，查阅相关资料，收集相关文献，完成开题工作。
2、2月下旬到3月上旬，确定设计方案，了解at mega16单片机开发板的性能及各种参数。
3、3月中旬到4月下旬，熟悉编程环境，编写相关程序，在相关的软件上仿真，查看结果是否正确。
4. 研究创新点
高性能、低功耗的ATmega16单片机主要特点如下。 先进的RISC结构：131条指令，32个8位通用工作寄存器和外设控制寄存器，工作于16MHZ时，性能高达16MPS，只需两个时钟周期的硬件乘法器。非易失性的程序和数据存储器：16K字节的系统内可编程Flash，512字节的EEPROM，1K字节的内部SRAM， JTAG接口：遵循JTAG标准的边界扫描功能，支持扩展的内片调试，通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程。采用韩国ＳＹＨＩＴＥＣＨ的专利产品ＤＳＭ５０１作为灰尘传感器．它采用粒子计数原理，可检测直径１μｍ以上的粒子，内置加热器可自动吸入待测空气．它具有体积小、重量轻、易安装使用的特点．液晶显示器采用南京国显电子公司的ＰＤＣ４０１，它为４位段式带小数点的数字液晶显示器，工作电压为４．５Ｖ～５．５Ｖ ，正显示数字高度为１４．０ｍｍ．１脚为电源地ＶＳＳ，２脚为串行移位脉冲ＣＬＫ，３ 脚为串行数据输入ＤＩ ，４ 脚为电源正极ＶＤＤ.
