【正文】 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 基于Zigbee的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀設(shè)計(jì) 學(xué) 院 通信與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信工程111班 學(xué)生姓名 齊利剛 指導(dǎo)教師 朱恒軍 成 績 2015年6月25日1摘 要隨著科技發(fā)展，空氣污染嚴(yán)重影響了人們的健康。因此，為家人和朋友創(chuàng)建一個空氣新鮮、健康舒適的生活環(huán)境是非常必要的。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測是剛興起的一個行業(yè)。該行業(yè)是通過對室內(nèi)的裝修、家具污染引起的環(huán)境污染物超標(biāo)所進(jìn)行檢測和分析過程，并且出具國家權(quán)威的、法律效力的檢測報告。通過檢測報告我們可以判定室內(nèi)各種污染物質(zhì)的濃度，然后進(jìn)行針對性的防控。本設(shè)計(jì)是由傳感器、Zigbee模塊和上位機(jī)搭建一個基于Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀。第一步，通過各種傳感器對室內(nèi)甲醛、苯、氨氣、總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC等空氣污染物進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)處理；第二步，將檢測參數(shù)傳送給Zigbee終端節(jié)點(diǎn)；第三步，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)將接收的數(shù)據(jù)傳送到主控端進(jìn)行空氣質(zhì)量指標(biāo)的顯示和監(jiān)控。如果檢測到某些空氣污染物超標(biāo)的話，就會發(fā)出報警來提醒用戶采取相應(yīng)的措施。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀采用Zigbee的無線傳感技術(shù)，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測，還可以方便的添加和移除Zigbee節(jié)點(diǎn)，具有成本低、組網(wǎng)靈活、簡單易用等優(yōu)點(diǎn)。不僅適用于新房入住和剛裝修完的房子的空氣質(zhì)量檢測，也可以對室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時檢測，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量檢測；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；Zigbee模塊；多點(diǎn)檢測AbstractWith the development of science and technology, air pollution has seriously affected people39。s health. Therefore, it is necessary to create a fresh air, healthy and fortable living environment for our family and friends. Indoor air quality detection is a newly rising industry. The industry will give a air pollution detection, which through detecting pollution caused by the indoor decoration, furniture and so on. It issued a national authority and legal detection report. Through the detection report, we can see the concentration of indoor pollution substances, and then take some measures to prevent the pollution.The air quality detector is consist of a sensor, Zigbee module and PC, which is based on a wireless sensor network of Zigbee to detect indoor air quality. The first step is collect data, which though a variety of sensors of indoor formaldehyde, such as benzene, ammonia, total volatile organic pound TVOC and other air pollutants sensors. The second step is data transmission, which transport the test parameters to the Zigbee terminal node. The third step, the main control end display and monitor the air quality index, which will receive the number through the Zigbee wireless sensor network. If the detection of certain air pollutants exceed the standard, It will alarm to remind the user to take the appropriate measures. Because of the indoor air quality detector using Zigbee wireless sensor technology, it bee more convenient and fast to take a multipoint detection and add and remove Zigbee nodes. Besides, it has many advantages, such as low cost, flexible networking, easy to use and so on. It not only can be used to test the air quality of the new house and newly decorating house, but also it can be used for the longtime detection of indoor air quality, so it has a high value of practical application.Keywords：Air quality testing。 Wireless sensor networks。 Zigbee module。 Multipoint detectionI目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒 論 1 課題研究背景 1 空氣質(zhì)量檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國外研究現(xiàn)狀 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 本文研究內(nèi)容 2 文本結(jié)構(gòu) 5第2章 Zigbee技術(shù)簡介 5 Zigbee基本概念 6 設(shè)備類型 6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 7 Zigbee技術(shù)的特點(diǎn) 8 9 Zigbee協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 10 物理層（PHY） 10 介質(zhì)接入控制子層（MAC） 11 網(wǎng)絡(luò)層（NWK） 11 應(yīng)用層（APL） 11 應(yīng)用程序框架（AF） 12 Zigbee設(shè)備對象（ZDO） 12第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃 13 系統(tǒng)功能規(guī)劃 13 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 13 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 16 主要元器件的選用 16 CC2530芯片 16 傳感器 18 本章小結(jié) 19第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 各單元電路設(shè)計(jì) 20 電源電路 21 時鐘電路 21 天線及巴倫配置電路 21 傳感器電路 22 系統(tǒng)硬件電路原理圖 23第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 Zigbee程序設(shè)計(jì) 25 IAR Embedded Workbench軟件簡介 25 Zigbee程序總體設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)主控程序設(shè)計(jì) 26 操作系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) 28 操作系統(tǒng)執(zhí)行程序設(shè)計(jì) 29 PC上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 32 VC++軟件簡介 32 上位機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 33 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 35 軟件介紹 35 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 35第6章 系統(tǒng)的仿真、制作與測試 37 系統(tǒng)程序的編寫、仿真和下載 37 程序的編寫運(yùn)行 37 仿真器程序下載 38 實(shí)物的連接和調(diào)試結(jié)果 39 實(shí)物的連接 39 調(diào)試結(jié)果 39 系統(tǒng)性能分析 40結(jié) 論 42參考文獻(xiàn) 43附錄1 45附錄2 46致 謝 48IV第1章 緒 論 課題研究背景根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查監(jiān)測了新建及新裝修的教室、辦公樓、家庭臥室等230多戶大約4萬平方米的建筑。檢測結(jié)果表明：%。報告顯示，在眾多的室內(nèi)空氣污染物中，氨氣和苯的化合物氣體是主要污染物，%。除此之外，%，苯系物(甲苯、二甲苯等)%[[] 行少亮,朱波. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2011,11:183.]。國外通過大量實(shí)驗(yàn)得出一個結(jié)論，室內(nèi)空氣質(zhì)量與人類的健康息息相關(guān)?？諝馕廴緯鸷芏嗉膊。热纾骸爸虏〗ㄖC合癥”和“建筑關(guān)聯(lián)病”等疾病，這些疾病會導(dǎo)致人的眼部、鼻子、腦部等不良反應(yīng)，輕者眼花、惡心嘔吐，重者麻痹、休克等。空氣污染嚴(yán)重影響了人們健康的生活質(zhì)量。所以，所有的室內(nèi)環(huán)境都必須進(jìn)行必要的空氣質(zhì)量檢測，尤其是公共場合。通過檢測和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，給大家創(chuàng)造一個健康、舒適的起居環(huán)境。本課題為基于Zigbee的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀設(shè)計(jì)。首先，通過傳感器檢測空氣質(zhì)量的指標(biāo)；然后，通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳送給主機(jī)進(jìn)行指標(biāo)的顯示，如果污染氣體超標(biāo)就會發(fā)出警報?？諝赓|(zhì)量檢測儀基于Zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，更加方便、快捷，適用于新房入住和剛裝修完的房子的空氣質(zhì)量檢測，也可以對室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時檢測，尤其老人、孕婦、兒童等抵抗力弱的人群更加需要，為您和您的家人的健康保駕護(hù)航，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價值。 空氣質(zhì)量檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀現(xiàn)代空氣污染問題的研究源于倫敦?zé)熿F事件。20世紀(jì)60年代提出了室內(nèi)空氣質(zhì)量(IAQ)的概念。1999年底，法國政府成立了國家室內(nèi)空氣監(jiān)測站。自2001年起,該檢測站年年都在全國范圍內(nèi)選擇上千個個監(jiān)測點(diǎn),對室內(nèi)空氣中的粉塵、氨氣、過敏源、苯化合物、人造纖維、煙草煙霧等10多種空氣污染物進(jìn)行檢測并公布檢測結(jié)果。從2005年至2012年,美國的溫室氣體排放量下降了近10%。對于美國在聯(lián)合國氣候談判中承諾的2020年減排目標(biāo)而言,已實(shí)現(xiàn)過半[[] 岳彩英,智穎,張秀蘭. 環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對呼和浩特空氣質(zhì)量監(jiān)測與評價結(jié)果的影響[J]. 環(huán)境與發(fā)展,2014,08:3337.]。2008年起，并向公眾公布?！?014年3月25日，世界衛(wèi)生組織發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2012年全球因空氣污染導(dǎo)致的各類疾病死亡人數(shù)約為700萬。”根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2014年發(fā)布的一份報告，印度首都新德里是全球空氣污染最嚴(yán)重的城市。為了保護(hù)美國駐印度大使館工作人員，美國為他們購買了1800臺室內(nèi)空氣凈化器。最近，歐盟第七研發(fā)框架計(jì)劃(FP7)組織下的歐洲IAQSENSE研發(fā)團(tuán)隊(duì)，成功研制的室內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時檢測裝置，具有智能型、高靈敏、可隨時隨地檢測空氣質(zhì)量等特點(diǎn)[[] 李志強(qiáng),王宇紅,王維軍,劉佩光,余加琳,田豐,劉海鳴. 住房室內(nèi)裝潢后空氣甲醛含量變化的研究[J]. 現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2013,06:762763.]。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀跟國外相比,我國近幾年才開始對室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行研究,我國從事住宅室內(nèi)空氣污染的研究始于70年代。目前，空氣凈化涂料對污染物的凈化功能的評價大多依據(jù)JC/T1074—2008《室內(nèi)空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)中涉及甲醛和甲苯兩個凈化指標(biāo)[[] 徐映如,王丹俠,張建文,張穎琦,韓若冰,沈俊毅,俞新春. PM 10和PM 、治理及標(biāo)準(zhǔn)體系的概況[J]. 職業(yè)與健康,2013,01:117119.]。國家“十二五”計(jì)劃也將“室內(nèi)空氣凈化”列為扶持行業(yè)。，2011年，“中華人民共和國衛(wèi)生部80號令”規(guī)定了室內(nèi)空氣凈化的各項(xiàng)條款，為這一行業(yè)正規(guī)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了規(guī)范市場，國家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、福州大學(xué)光催化研究所和中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院等單位起草了《凈化空氣用光催化劑GB/T278702011》國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)并于2012年開始實(shí)施[[] [J].硅谷,2013,09:10+12.]。2013—2014年，中國建筑裝飾協(xié)會公布了一個的抽樣檢測數(shù)據(jù)報告。該報告是關(guān)于家居環(huán)境和室內(nèi)裝飾材料的，報告公示了幾項(xiàng)空氣主要污染物包括甲醛、苯化合物等致癌物質(zhì)多達(dá)23種，他們超標(biāo)率分別高達(dá)82%，和77%，并表示疾病與室內(nèi)空氣污染相關(guān)。目前，國家出臺的室內(nèi)空氣檢測標(biāo)準(zhǔn)有《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T188832002和《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB503252013。據(jù)了解，空氣凈化器新國標(biāo)的“征求意見稿”已經(jīng)審批通過，有望在2015年上半年正式出臺。在新國標(biāo)中，強(qiáng)化了一個核心指標(biāo)即CADR值。CADR值指的是潔凈空氣量，是空氣凈化器每小時能夠輸出的潔凈空氣體積，這一數(shù)值越大，表示產(chǎn)品的凈化速度越快。 本文研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要是通過傳感器和Zigbee模塊搭建一個基于Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀。首先，是通過各種傳感器對室內(nèi)甲醛、苯、甲苯、氨氣、總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC等空氣污染物進(jìn)行檢測，然后將檢測到的指標(biāo)參數(shù)傳送給Zigbee模塊。最后，Zigbee通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將接收的數(shù)據(jù)傳送到主控端進(jìn)行空氣質(zhì)量指標(biāo)的顯示和監(jiān)控。如果檢測到某些空氣污染物超標(biāo)的話，就會發(fā)出報警來提醒用戶采取相應(yīng)的措施。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下：（1）網(wǎng)絡(luò)容量：一個Zigbee的網(wǎng)絡(luò)可以容納多達(dá)255個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；