1. 研究目的与意义
课题研究背景:甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。我国有毒化学品名单中甲醛列居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛是一种原浆毒物,能与蛋白质结合,吸入过多甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛,也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛,可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛,能引起慢性中毒,出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。甲醛来源只要有以下几点:1、室内装修所用的合成板材,如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用,板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放,是室内空气中甲醛的主要来源。2、用合成板材制造的家具,厂家为了追求利润使用不合格的板材,再粘贴面材料时使用不合格的胶水,造成家具中甲醛含量超标。3、含有甲醛成分并有可能向外界散发的各类装饰材料,如壁纸、地毯、油漆。
课题研究目的:运用stm32f0系列处理器,使用其高精度ad接口来采集甲醛传感器及温湿度传感器,并在液晶屏上实时刷新显示这些参数值。另外mcu还通过uart接口连接wifi模块。最终实现通过在手机或pad上运行的应用软件来实现对远程特定环境参数的实时查询。
课题研究意义:目前,市场上甲醛检测仪的种类是多种多样,其中较常见的是采用试验纸光电光度法,即:当甲醛气体吹到浸有发色剂的试纸上时,与浸有发色剂的tab组合就会因发生化学反应而变色。甲醛同试纸接触后含在纸里的试药就会同甲醛反应生成化合物,颜色就会从白色变成黄色。变色的程度可反映出所受光的反射光量,反射光量的强度变化率可以作为被测气体的甲醛含量的应答值。预先设定检测线,便可通过测量其反应率来测出甲醛气体的浓度值。在气体的采集方面有的是采用自动吸引式,有的采用扩散式。对于试验纸光电光度法来分析甲醛的浓度,它的优点是灵敏度高,操作简便,测定速度快。而该方法在分析甲醛浓度时往往采用的是目视比色法,它的缺点是由于许多有色溶液不够稳定,不能久存,经常需要在测定的同时配制溶液,比较费时费事,而且目视比色的准确度低,一般相对误差为5~20%。本设计的甲醛检测仪是基于stm32f303单片机,将传感器的数据通过单片机显示于1602液晶屏(或串口输出),所以在市场上及使用上都是具有相当大的优势。
2. 研究内容和预期目标
研究内容:运用STM32F0系列处理器,使用其高精度AD接口来采集甲醛传感器及温湿度传感器,并在液晶屏上实时刷新显示这些参数值。另外MCU还通过UART接口连接WIFI模块。最终实现通过在手机或PAD上运行的应用软件来实现对远程特定环境参数的实时查询;需要掌握STM32F0系列ARM原理与单片机架构,甲醛传感器工作原理,掌握IAR编程开发环境,掌握嵌入式电路设计方法,掌握液晶屏显示驱动原理。
预期目标:通过甲醛传感器吸入气体检测甲醛含量,将数通过输出STM32F030AD口采样分析,分析后通过LCD将数据显示出来或者通过UART输出。
3. 研究的方法与步骤
研究方法:首先要了解系统索要实现的功能;其次是根据功能区选择相应的硬件资源;再次将一个大的系统进行模块化划分,然后逐一去设计。最后把所有模块进行优化整合,便得到了一个完整的系统。研究选用基于电化学原理的甲醛传感器,其原理是空气中的甲醛在电极下发生氧化反应,昌盛的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度正比,通过检测放大电路和放大倍数的调整经a/d转换后送单片机、由单片机现场自动控制检测并显示甲醛浓度。
研究步骤:
1.研究系统的整体构成。
4. 参考文献
1.刘红义等,《一种基于wifi传感器网络的室内外环境远程监测系统设计与实现》,计算机研究与发展,2010年;
2.张启等,《基于物联网的空气净化系统的硬件设计》,电子制作,2014年;
3.陈文周,《wifi技术研究及应用》,数据通信,2008年;
4.曾磊、张海峰等;《基于wifi的无线控制系统设计与实现》,电子测量与仪表,2011年;
5.金光、江先亮,《无线网络技术教程》,清华大学出版社,2014年;
6.唐雄燕、李建功、贾雪琴《基于物联网的智慧医疗技术及其应用》,电子工业出版社,2013年;
7.冯秀芳,王丽娟,关志艳,《无线传感器网络研究与应用》,国防工业出版社,2014年;
8.韩江洪,《智能家居系统与技术》,合肥工业大学出版社,2005年;
9.欧阳骏、陈子龙、黄宁淋,《蓝牙4.0ble开发完全手册:物联网开发技术实战》,化学工业出版社,2014年;
10.陈铁明,《无线传感器网络轻量级密码算法与协议》,人民邮电出版社,2013年;
5. 计划与进度安排
1.2022-3-2-----2022-3-20毕业设计课题相关开题准备;
2.2022-3-21-----2022-4-15毕业设计课题相关准备和设计方案规划;
3.2022-4-16-----2022-5-5毕业设计课题相关硬件电路设计;
