室外环境监测系统的设计与实现(1).docx

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1、毕业设计（论文）开题报告专业计算机科学与技术学生学号班号指导教师开题日期一、开题报告应包括下列主要内容：1 .通过学生对课题题目和课题研究现状、选题的目的和意义论述，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求。2 .进度计划是否切实可行。3 .是否具备毕业设计所要求的基础条件。4 .预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施。5 .主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告要求学生认真填写，由开题答辩组和指导教师填写意见、签字后，统一交所在分院保存，以备检查。指导教师评语：指导教师：年月日开题答辩组审查意见：组长：组员：一、课题题目和课题研究现状

2、课题题目：室外环境监测系统的设计与实现课题研究现状：随着经济社会的工业化高度集中的发展，环境问题日益凸显，资源生态都面临着具体的挑战，过去为了追求经济的高度发展和生产的效益问题，忽视了污染物的排放和生态的破坏。从国外的发展来说，早在上世纪七八十年代，西方先进国家就成立了环境监测的专门机构和职能系统，通过专业的环境监测仪器对环境温度进行治理，大幅度提高了环境监测的准确性，因此在环境监测方面西方先进国家已经有很成熟的系统。我们国家针对环境保护问题的意识相对较晚，我国之前经济的进步靠大量消耗资源和环境为代价，加之人口密度更大，更需要大力发展环境监测技术。近几年来，随着人们生活水平的提高以及国家的重视

3、，我国对环境监测行业的关注持续增长，加大了投资力度和科研力度，在环境监测传感器技术上已经有了大量成熟的产品，这对环境监测系统的设计和实现提供了最有力的保障。二、选题的目的和意义我国环境污染形势严峻，部分城市面临雾霾、沙尘暴等环境问题。环保部分积极开展大气污染治理，其核心是对环境数据的精准监测和对数据的精准分析。随着环境污染问题越来越多人的关注，雾霾、PM2.5等词汇也频繁出现在大家的生活中，特别有小孩、老人的家庭越来越关注雾霾的危害。在国内，建筑行业发展迅速，早期在城市使用楼房的人群并不多，人们对于空气污染并不重视。直至近几年，国家对环境污染情况调查，此时，人们才意识很多与呼吸系统相关的问题，

4、都与空气污染息息相关。此时人们才开始把目光放在空气污染问题上，因此近年来，我们可以随处看到城市中布局的室外环境监测仪器，它们能够对于空气中的相关参数进行有效检测，同时通过强大的数据分析为有效治理室外环境提供参考依据。但是目前市场上的环境监测系统大都价格昂贵，且没有数据统计功能，仅仅只是将监测到的数据进行显示，并没有将数据进行统计分析。本课题研究的内容就是采用性价比较高的传感器进行数据的采集，并统计一天的数据进行分析判断，同时通过设置上限值就进行报警提示显示。三、课题的基本内容本课题是通过相关传感器采集环境的数据，通过单片机分别采集并获取传感器的数据，将数据显示在1CD屏上，并可以通过按键来设置

5、各个参数的报警值，当数据超过设置值，听过系统里面的蜂鸣器进行报警。系统将记录每种传感器的数据，用于查询一天之内数据的变化，方便于查看一天的走势，从而对环境监测提供有力的数据分析。本系统要实现功能如下：1、通过温湿度传感器采集环境温度和湿度数据；2、通过PM2.5传感器采集环境PM2.5和PM1O的数据；3、通过光照度传感器采集环境光照度数据；4、将上述传感器采集到的数据在128*64的1CD进行显示；5、通过4个轻触按键（上翻建、下翻键、确定键、取消键）设置相应的参数，当采集到的数据不在设置参数的范围内时进行蜂鸣器报警；在1CD上可以查询各个传感器采集的记录数据。6、系统显示和设置菜单包含报警

6、设置，记录查看两大菜单。其中报警设置功能为设置温度、湿度报警的上限值、PM2.5和PMIO数值的报警上下限值、光照度的报警上下限值；记录查看可以分别查看温度、湿度、PM2.5、PM10、光照度最近24条的历史数据记录，从而可以判断环境的一天走势情况。7、当一分钟没有任何操作，1CD显示屏背光熄灭，按下任意按键，背光开启；当1CD显示屏熄灭时，如果有数据报警（如PM2.5数据超过报警值），同样背光开启。8、通过噪音传感器采集环境噪&分贝的数据；四、研究方案及预期达到的目标(1)研究方案本设计方案分为两个层次，包括感知层和应用层。其中感知层为各种传感器数据的采集，应用层是根据获取到的数据进行显示、

7、统计及报警。1、本系统中核心单片机采用STM32F103C8T6；2、湿度和湿度传感器采用单总线通信的温湿度一体的广州奥松公司的AM2301作为温湿度的采集;3、PM2.5和PM1O的采集采用北京益彬科技公司的CP-15-A3作为空气浊度的采集；4、光照度的采集采用ROHM公司原装BH1705FVI传感器进行采集。5、系统的人机交互通过4键轻触按键来作为系统参数的设置，显示部分采用128*64的图形点阵液晶屏进行数据的显示和查询。(2)预期达到的目标通过以上研究方案中关键器件的选型，本系统采用的均是市面上成熟稳定的传感器及外围器件，该系统设计方案可靠稳定，成本在300元左右，远远低于市面上的大

8、部分监测仪器及系统，该方案前景明朗，在室外环境监控和家庭环境监控中都可以广泛应用。五、为完成课题已具备和所需的条件为完成本设计，查询大量相关文献及与传感器厂家进行技术沟通，目前已经具备的条件如下：1、各种传感器的技术规格书已经获取，但是实物需要在电路设计完成后进行采购：2、设计电路板实物的相关软件(PrOte199SE和KeiI4)已经安装并且熟悉；3、系统采用的STM32F103C8T6开发板已经购买并且熟练应用；4、在设计完成后，为验证本系统相关数据的准确性，需要在指定的实验室或者标准仪器下进行对比验证。六、预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施1、在具体设计中，由于本系统涉及

9、的传感器种类多，并且每种传感器的接口都不一样，有单总线接口、串口的，IIC接口的，这些传感器在具体编写程序采集时可能会遇到采集不到的困难，如果出现类似的问题，将寻求厂家及同学的帮助，仔细查看传感器的技术规格书及研究参考例程。2、在课题设计完成后，本系统采集到的数据与标准仪器相比，可能出现大的数据跳动，如果出现类似的问题，将在硬件电路和软件设计中，增加硬件滤波和软件滤波算法，确保数据采集稳定。七、进度安排1可行性分析2周2需求分析2周3系统设计3周4系统实现5周5系统测试1周6撰写论文4周八、参考文献1李广弟等.单片机基础M.北京航空航天自出版社，2015.王东峰等.单片机C语言应用100例M.

10、电子工业出版社，2018.陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社，2017.4刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社，2018.钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社，2017.李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社，2018.黄海燕.SPOC教学模式在高职单片机技术课程教学中的实施探索J.武汉职业技术学院学报，2017,16(06):49-52+57.网刘玉丛.单片机技术应用课程实践化教学改革的探索J.电子世界，2018(03):97.9周丽荣.物联网电子产品中单片机技术的应用研究J.电子测试，2018(02):79-80.10牛景乐，鲍

11、权鑫，鲍丙豪.基于单片机和蓝牙技术的智能风扇设计J.仪表技术，2018(03):23-26+46.11秦国栋，吴湘莲，郑洁霁.依托校企联合研究所建立分层学习小班教学模式研究以单片机技术课程为例J.中国教育信息化，2018(03):35-37.12蔡植善，陈木生，吴仲龙，朱成全.基于单片机技术与1abV1EW软件的项目开发与实践J.实验科学与技术，2018,16(02):5-8.13许燕.单片机技术设计红外线电子锁系统研究J电子设计工程，2018,26(06):52-55.14杨国君.单片机技术在机器人智能控制系统的协调运用J.电子制作，201802):58-59.李艳.单片机技术在电气传动控制系统中的应用J通信电源技术，2018,35(02):169-170.九、备注系统硬件框图/功能框图