一种便携式粉尘监测与预警装置的设计

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1、学校代码：10255学号：2141173一种便携式粉尘监测与预警装置的设计DESIGNOFPORTABLEMONITORINGANDEARLYWARNINGSYSTEMFORDUSTCONCENTRATION专业：电子与通信工程姓名：费勤天指导老师：禹素萍副教授校外导师：方丹博士日期：2016年5月20日培养单位：东华大学东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论

2、文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日一种便携式粉尘监测与预警装置的设计一种便携式粉尘监

3、测与预警装置的设计摘要煤矿或各类工厂生产车间现场因作业环境中粉尘浓度超标导致爆炸事故引起伤亡事件时有发生。为实时监测和预警作业环境中的粉尘浓度并及时反馈给作业人员和管理负责人，设计开发了一种便携式的粉尘监测与预警装置，以帮助人们更好地指导现场开展有序有效的除尘或降尘，对物质的安全生产、储存和运输发挥出应有的作用，为确保人员生命安全提供重要的保障。本文首先给出该系统总体架构的设计方案，再分别进行硬件和软件子系统设计。其中，硬件部分主要由GP2Y1010AU0F为核心的粉尘传感器以及STMicroelectronics公司的Open407Z-C开发平台（主控芯片

4、STM32F407Z）两部分构成。粉尘传感器的工作原理是其内部的红外二极管可以输出一个跟粉尘浓度3在0到0.5mg/m范围内呈线性关系的电压值（内部设置衰减电路），通过该电压值即可计算出空气中的粉尘含量。微控制器与粉尘传感模块之间的通信使用其通用I/O端口（GPI/O）相连，构成整个硬件系统。软件部分包括系统主控平台驱动程序和用户平台应用程序。在控制驱动程序中先后完成了ST-Link/v2仿真器驱动以及USB转换TTL串口驱动，并解决了时钟频率的设置问题，完成了GPI/O口、串口模块的初始化工作以及控制字寄存器的配置工作。而用户平台应用程序用于提供人机交互界

5、面、执行操作和数据处理。从程序结构的角度来说，主要可以分为与硬件联系紧密的接口层和以具体功能部分实现的用户层。本装置具有体积小、携带方便、人机界面友好、成本低等特点，可以实时监测作业现场的粉尘浓度值并及时告警，从而确保人身安全，减少粉尘危害。文章的最后对系统进行了功能验证性测试，确定了设计方案的可行性、可靠性及稳定性等特点。关键词：粉尘爆炸，粉尘传感器，监测仪器，便携装置I一种便携式粉尘监测与预警装置的设计DESIGNOFPORTABLEMONITORINGANDEARLYWARNINGSYSTEMFORDUSTCONCENTRATIONABSTRACTIn

6、thecoalmineorvarioustypesoffactoryproductionworkshop,explosionsandcasualtiesoccurfrequentlybecausedustconcentrationexceedsinthoseworkingenvironment.Thispaperdesignsaportablesystemformonitoringdustconcentrationandgivingworkersandsupervisorsfeedbacktimely,tohelppeopledoagoodjobofdust

7、eliminationmoreeffectivelyandensurethesafetyofmaterialsproduction,storageandtransportandpersonalhealth.Thispaperdescribesthedesignofoverallsystemarchitectureandsubsystemsofhardwareandsoftwarerespectively.ThehardwaresubsystemconsistsoftheGP2Y1010AU0FascoredustsensorsandOpen407Z-Cdev

8、elopmentplatformfromSTMicr