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摘 要

最近空气污染越来越严重，PM2.5指数是一个重要的测控空气污染程度的指数。目前市面上的PM2.5监测站装置都是专业级别，整套系统成本费用昂贵。

本系统是基于PM2.5检测系统的GSM无线传输技术的检测解决方案的设计。采用单片机技术，将采集到的空气中粉尘粒子浓度信息进行处理，并利用无线传输技术，将信息传输到设备主机进行分析统计，最终测量出大气中PM2.5浓度信息。当用户可以直接用手机短信，掌握此刻的PM2.5浓度数据以及相应的提示，如当PM2.5超过设定值的时候系统就会提示用户尽量减少户外活动。设备的成本较低，简单方便，不需要经常维护维修，给人们的生活带来极大的方便。

关 键 字：无线；GSM传输；PM2.5检测

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ABSTRACT

Recently more and more serious air pollution, PM2.5 index has become an important index of the degree of air pollution monitoring. PM2.5 monitoring stations devices currently on the market are the professional level, the cost of the entire system is expensive。

A GSM wireless transmission technology designed to detect the solution is based on the development direction of the subject PM2.5 detection system based on the proposed. Using chip technology, the collected dust in the air particle concentration information processing, and use of wireless transmission technology to transmit information to the host device to analyze statistics, the final measure atmospheric concentrations of PM2.5 information. When users want to know at the moment around the PM2.5 concentration parameters, you can send text messages directly to the device using a mobile phone, you can receive the PM2.5 concentration data and corresponding prompt at the moment, such as when the time exceeds the set value PM2.5 the system will prompt the user to minimize outdoor activities. Lower cost of equipment, simple, does not require frequent maintenance and repair, to people's lives a lot easier.

Key Words：Wireless；GSM transmission；PM2.5 detection

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目 录

第一章 绪论........................................................................................................................ 5

1.1 选题的依据和意义.................................................................................................. 5 1.2 国内外研究的现状及发展的趋势.......................................................................... 5 1.2.1 国内研究现状........................................................................................................ 5 1.2.2 国外研究现状........................................................................................................ 5 1.2.3 发展趋势................................................................................................................ 6 1.3 研究的主要内容...................................................................................................... 6 第二章 系统整体设计........................................................................................................ 6

2.1 系统的主要模块...................................................................................................... 6 2.2 CC2430原理及引脚介绍 ........................................................................................ 7

2.2.1 CC2430主要特点 .......................................................................................... 7 2.2.2 端口线............................................................................................................ 8 2.3 DSM501粉尘传感器 ............................................................................................... 9 2.4 SHT11温湿度传感器 ............................................................................................ 10

2.4.1 工作条件及电气特性.................................................................................. 10 2.4.2 接口定义...................................................................................................... 11 2.5 GSM模块TC35i........................................................................................................ 11

2.5.1 TC35i硬件设计 ........................................................................................... 12 2.5.2 TC35i软件开发 ........................................................................................... 14

第三章 模块电路仿真图.................................................................................................... 16

3.1温湿度传感器仿真......................................................................................... 16 3.2 粉尘传感器仿真............................................................................................. 17 3.3 GSM通信仿真 ................................................................................................ 17

第四章 系统原理图.......................................................................................................... 18 结 论.............................................................................................................................. 19 参考文献.............................................................................................................................. 20 致 谢.............................................................................................................................. 21

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第1章 绪论

1.1 选题的依据及意义

最近几年华北的雾霾天气，使PM2.5成为我们关注空气质量的重要指标。PM2.5是细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。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，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），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。

PM2.5监测站装置目前基本以专业为主，而一个专业站点的成本大约在几十万，整套系统成本在几千万甚至上亿级别，远非个人家庭能接受。市场上目前有手持式的PM2.5浓度检测仪，这类设备有携带方便、测量过程直观简单等特点，但只能提供在线实时结果检测，不能进行分析统计等功能。这类设备主要应用于医院、商场等公共场所的空气质量检验，设备成本大概在几千元到几万元不等。

本课题就是基于PM2.5检测系统发展方向，提出一种基于GSM无线信道数据传输的检测解决方案设计。采用CC2430单片机，通过传感器采集到空气中粉尘粒子浓度信息，并且利用GSM模块将采集数据传输设备主机进行分析，最终测量出大气中PM2.5浓度。当用户想了解PM2.5浓度信息时，可以使用手机给测量设备上的GSM模块发送短信，然后通过GSM将检测信息传输回来，这样就可以足不出户了解到环境。设备成本较低，简单方便，不需要经常维护，为生活出行带来了极大方便。

1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 国内研究现状

当前我国大气污染形势日趋严重，以大气细粒子PM2.5和臭氧为代表的大气复合污染快速恶化与蔓延，大气环境形势十分严峻。我国高度重视大气污染防治工作，要求从2012年开始，分阶段建立细颗粒物PM2.5与臭氧监测预警体系，2015年覆盖全国所有地级以上城市。在这种情况下，成立了大气PM2.5监测预警装备科技攻关课题组，攻克了空气动力学粒径谱测量、大气颗粒物散射光谱检

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测等多项核心技术，并拥有1件发明专利，1件实用新型专利，2项企业标准，研制的我国首台可实时监测PM2.5及粒径分布的空气动力学粒径谱仪和大气颗粒物散射光粒径谱仪已通过中国计量研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所等检验单位的技术性能、环境适应性测试和解放军环境科学研究中心和交通运输部水运科学研究院的应用试验，并在中国环境科学研究院完成了与国外β射线法设备的样机对比试验，其相关性分别为0.95，各项性能指标达国际先进水平，部分指标达到国际领先水平。

1.2.2 国外研究现状

国外对于PM2.5的检测相对较早，所以检测设备也相对领先，尤其是美国，如美国TSI公司生产的DustTrak II气溶胶监测仪也称“手持式PM2.5检测仪”,使用鞘气系统使得光学元件室中的气溶胶分隔，使得光学元件能够保持清洁,提高了设备的可靠性,降低了维修率。以及Met One公司研发生产的BAM-1020 PM2.5监测仪，该监测仪用贝塔射线的原理，自动测量，记录空气中颗粒物的浓度，现国外检测技术大多数采用的是贝塔射线的原理。国外的研究水平相对较高，检测准确度也较高，同时价格也很昂贵，一般用于大型工程项目。

1.2.3 发展趋势

PM2.5对人体和环境危害极大，高质量监测设备和技术手段的研制、开发，是有效治理PM2.5污染的前提与重要保障。欧美国家在PM2.5监测仪器设备方面发展较早，但存在仪器“水土不服”及技术壁垒等种种问题。因此，迫切需要研发具有自主知识产权的PM2.5监测仪器和技术手段。目前市场上主流PM2.5监测技术分别有Beta射线法(β DHS)、振荡天平法膜动态测量系统、Beta射线光浊度法、光散射法等几种。但据测报显示，我国大多数仪器不能有效分离固体颗粒物和雾滴现实的种种问题对监测仪器提出了更高的要求，在线分析以方便、快捷、准确的特性，无疑将成为日后环境监测仪器发展的大方向。届时，样品前处理及分析结果滞后等问题将不会再成为环境监测仪器的死穴。

1.3 研究的主要内容

经过多方面的参阅，决定采用粉尘采集模块在室外实时采集空气中粉尘的浓度以及温湿度信息，通过单片机无线传输系统传输到计算机主机，主机即可进行数据分析、计算并进行统计。采集部分使用TI的单片机CC2430控制粉尘传感器

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