【導(dǎo)讀】采集部分分析了采集原理的合理性，微粒直徑和濃度信息經(jīng)過采集傳感器轉(zhuǎn)。換為電信號，然后經(jīng)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入數(shù)據(jù)總線。間的配合使用，通過SPI總線訪問的方式實現(xiàn)了對SD卡的讀寫操作。SD卡的存儲原理、工作方式、功能引腳和卡座的外圍接口電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的大容量存儲。最后數(shù)據(jù)回讀，經(jīng)計算機(jī)分析得出相應(yīng)結(jié)論。

　　

【正文】 9 頁 共 38 頁 5 系統(tǒng)標(biāo)定及誤差分析 系統(tǒng)標(biāo)定 在科學(xué)測量中，標(biāo)定是一個不容忽視的重要步驟。標(biāo)定的主要作用是： (1)確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入 — 輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值； (2)確定儀器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)； (3)消除系統(tǒng)誤差，改善儀器 或系統(tǒng)的正確度。 本設(shè)計使用準(zhǔn)確度較高的檢測儀器作為標(biāo)準(zhǔn)儀器，通過同時測量不同濃度的 的值來進(jìn)行標(biāo)定。測量樣本可按一下方法獲取。密封空間中存有高濃度微粒的氣體，取少量用于測試。充入一定量的清潔空氣，取樣測試 。再充入一定量的清潔空氣，取樣測試。重復(fù)以上步驟，最后 得到標(biāo)準(zhǔn)儀器與本系統(tǒng)測量計算所得值的一組數(shù)據(jù)。 誤差分析 傳感器在測量過程中都會產(chǎn)生誤差，其誤差種類大致可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩種。隨機(jī)誤差可通過多次的測量來降低它對測量結(jié)果的影響，但是，系統(tǒng)誤差是與傳感器自身有關(guān)，是其固有的，不能消除。本設(shè)計中，系統(tǒng)誤差大致來自以下幾個方面： (1)由于供電電壓不穩(wěn)定等原因，使激光器發(fā)出的激光平行度和均勻性不夠好； (2)由于激光器發(fā)出的激光頻率固定，環(huán)境中的濕度變化時，會一定程度上改變顆粒物的折射率，這大大影響了對顆粒物直徑大小的分辨； (3)由于環(huán)境中的溫度不確定，總要影響到放大和濾波后的實際信號效果，使其零點漂移，相位偏移，幅值變化。 (4)AD 轉(zhuǎn)化后，不管是多么精確的 AD 轉(zhuǎn)換器，總要有量化 誤差等一些列因素，使原始信號不能完全還原。 (5)計算機(jī)回收數(shù)據(jù)，進(jìn)行技術(shù)分析，在算法上的一些限制使結(jié)果本身必然有誤差。 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 30 頁 共 38 頁 對于隨機(jī)誤差，我們可以通過多次的測量，盡量將其消除。對于系統(tǒng)誤差來說 ，我們可以通過提供良好穩(wěn)定的供電、加入可諧 調(diào)技術(shù)使激光頻率改變來適應(yīng)環(huán)境濕度的變化、穩(wěn)定環(huán)境溫度等措施來盡量減小系統(tǒng)誤差。 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 38 頁 6 結(jié)束語 本文設(shè)計針對社會熱點，采用廉價的 51 單片機(jī)及文件管理芯片 CH376 實現(xiàn)對空氣質(zhì)量指標(biāo) 的濃度監(jiān)測，而 SD 卡存儲又很好的解決了系統(tǒng)存儲容量大、長時間離線工作數(shù)據(jù)的安全問題 ，又具有 FAT 存儲格式，易于計算機(jī)通過USB 口對采集的數(shù)據(jù)作出分析處理，操作方面，簡化了整個系統(tǒng)的設(shè)計，具有很好的可靠性和可操作性。 CH376 使用 SPI 串行總線的方式通訊，節(jié)省了資源的使用，提高了安全性能。還可以啟用 供電給單片機(jī) AT89S52，控制 CH376 啟動低功耗模式，并用程序控制 SD 卡實現(xiàn)斷續(xù)供電，以達(dá)到一個長久續(xù)航、穩(wěn)定工作的狀態(tài)。 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 32 頁 共 38 頁 附錄 A AD 轉(zhuǎn)換程序如下： include include define N 128 /*定采樣長度，如 128 點 */ sbit BYTE=P2^0。 sbit RC=P2^1。 sbit BUSY=P2^2。 /*定義特殊位 */ int XDATA array(N)。 /*在外部存儲器內(nèi)定義長度為 N 的有符號整數(shù)數(shù)組 */ int ADS7804(void) { uint ul,uh。int u。 RC=0。 /*R/C 低電平，進(jìn)入轉(zhuǎn)換模式 */ ul=XBYTE[0xffff]。 /*產(chǎn)生讀脈沖，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 */ while (BUSY= =0)。 /*等待轉(zhuǎn)換完成 */ RC=1； BYTE=0。 /*進(jìn)入讀模式，選擇低字節(jié) */ ul=XBYTE[0xffff]。 /*讀轉(zhuǎn)換結(jié)果低 8 位 */ BYTE=1； /*選擇高字節(jié) */ uh=XBYTE[0xffff]amp。0x0f。/*讀轉(zhuǎn)換結(jié)果高 4 位 */ u=uh*256+ul。 /*得到 12 位轉(zhuǎn)換結(jié)果 */ if(u=0x0800) u=u 0xf000。 /*如果為負(fù)值，則符號擴(kuò)展 */ return(u)。 /*返回轉(zhuǎn)換結(jié)果 */ } uoid DAQ(uint interval) { uchar th,tl。 interval=interval5。/*減去 TF0 清零和裝載計數(shù)初值的時間 5μ s*/ th=255(interval/256)。 tl=255(interval%256)。 /*計算計數(shù)初值 */ 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 33 頁 共 38 頁 TMOD=0x01。 /*定時器 0，方式 1 */ TH0=th。 TL0=tl； /*裝載計數(shù)初值 */ TR0=1； /*啟動定時 */ for(I=0。iN。i++) { do{}whilt(!TF0)。/*查詢等待 TF0 復(fù)位 */ TF0=0。 /*清溢出標(biāo)志 */ TH0=th。TL0=tl； /*裝載計數(shù) 初值 */ Array[i]=ADS7804()。 /*采樣、存儲 */ } TR0=0。 /*停止定時 */ } 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 34 頁 共 38 頁 附錄 B 總原理圖 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 35 頁 共 38 頁 參考文獻(xiàn) [1] 楊永杰，樊建中，孫 晴等 . 一種大氣可吸入顆粒物檢測與預(yù)警系統(tǒng)的研究 . 南通大學(xué)學(xué)報 ， 2020， 8(3): 21～ 25 [2] 李亦軍 . 基于 Mie 散射的微粒濃度和粒度測試的理論與實驗研究 . 博士學(xué)位論文 . 太原 ： 中北大學(xué)， 2020 [3] 吉濤 ,蔡航 . 應(yīng)用 SD 卡實現(xiàn)大容量存儲測試系統(tǒng)設(shè)計 . 陜西科技大學(xué)學(xué)報 ， 2020， 28(5): 97～ 101 [4] 史靈衛(wèi)，臧慶，胡慶生等 .HT7 激光湯姆遜散射信號處理電路設(shè)計 .核聚變與等離子體物理 .2020， 27（ 3）： 231～ 234 [5] Xiaowei Liu,Xuebin Lu,Rongyan Chuai nanofilm pressure and Actuators A,145(2020):42～ 45 [6] 周金運(yùn)，張鵬飛，彭孝東等 .基于門控制模式的單光子探測電路設(shè)計 .光電技術(shù) 應(yīng)用 .2020， 25（ 4）： 304～ 307 [7] 趙慧玲 . 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