基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种大气环境领域和一种基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，尤其涉及一种用于大气环境中的基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置的电路设计。

背景技术：
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目前，随着细颗粒物对空气质量和能见度等有重要的影响。其粒径小，富含大量的有毒、有害物质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。细颗粒物质量监察受到越来越多的关注。

对于细颗粒物的检测，国内国外都拥有多种成熟的检测技术，包括地面 PM2.8检测技术、基于卫星遥感技术的气溶胶光学厚度结合空间聚类分析预测细颗粒物的浓度等。目前，在地面检测空气中细颗粒物浓度常用的技术主要有5 种，分别是重量法，压电晶体法，光散射法，β射线法，微量振荡天平法。经过第一阶段的比对测试工作，中国环境检测总站开展的比对测试已取得一定成果，并提出可满足我国自动检测需要的细颗粒物检测方法及其采用的相关仪器的关键技术指标要求。所提的三种细颗粒物自动检测方法为:微量振荡天平仪器加膜动态测量系统(TEOM+FDMS)、β射线方法仪器加动态加热系统(β+DHS)、β射线方法仪器加动态加热系统联用光散射法(β+DHS+光散射)”。美国热电公司TEOM1405F、TE0M1405检测设备就是基于微最振荡天中技术开发的；河北先河环保公司的XHPM 2000B监测仪、武汉天虹公司的TH00OM监测仪是利用射线法原理对细颗粒物进行检测的；美国热电的5030 SHARP检测仪同时利用了β射线法和光散射法原理。目前按照重量法设计的采样设备也比较多，如中国生产的TH-150型智能中流最颗粒物采样器、四通道细颗粒物采样器 (PR2300)、美国URG公司生产的通用型大气污染物采样仪(URG-3000k)、德国GRIMM分析仪等。这些采样仪器利用PTFE膜或PTEE滤膜对细颗粒物进行采样，再采用称重的方法计算颗粒物质最浓度。

目前常用的多种技术存在些许缺点，例如：β射线法响应速度慢，通常只用它的小时平均值；微量震荡天平法设备体积大，价格昂贵；重量法不能显示瞬时值，只能显示平均值；光散射法不确定性高于其他方法。在实际应用中，由于气候条件、环境特征、污染源特点等的差异，国外能正常使用的仪器设备，在国内进行检测时却存在检测数据不稳定或偏差较大的问题，如何改进进口设备的性能，或者降低甚至消除对进口设备的依赖是当前我国粉尘污染检测所面临的问题。我国针对细颗粒物的检测仍处于起步阶段，需要继续开展大量的基础工作，研制出符合我因国情的检测技术和设备，促进建立完备的细颗粒物检测体系。因此，需要开发出一套更完善的系统，对细颗粒物质量进行更加精准快速的检测，同时为信息读取更具准确性及便捷性提供了条件。本实用新型基于AVR控制核心设计了一种细颗粒物质量检测装置，通过GPS传感器电路模块进行地理位置定位，并通过细颗粒物传感器电路模块传感器收集到的信息并通过GPRS网络进行回传的信息采集装置，实现细颗粒物进行基本信息的采集从而进行细颗粒物质量检测。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是为用于基于AVR控制核心提供一种细颗粒物质量检测装置硬件电路的设计及制作。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，其组成包括：细颗粒物质量检测装置，其特征是：所述的细颗粒物质量检测装置包括电源供电模块、 AVR单片机控制核心模块ATMEGA16A-AU、GPS传感器电路模块UM220、细颗粒物传感器电路模块GP2Y1010AU、GPRS串行电路模块SIM900A、LCD 显示电路模块LCD12864。

所述的细颗粒物质量检测装置，其特征是：所述的电源模块为细颗粒物质量检测装置提供稳定的工作电压，使得整个检测装置能够正常工作；所述的AVR 单片机控制核心模块用来实现细颗粒物基本数据的获取、处理与传送；所述的 GPS传感器电路模块实现对细颗粒物质量检测装置位置信息、等数据的实时采集；所述的细颗粒物传感器电路模块对细颗粒物信息数据进行采集，对所收集到的信息进行处理，从而实现对细颗粒物的数字化检测；所述的GPRS串行电路模块用来实现细颗粒物基本数据的远程传送；所述的LCD显示电路模块 LCD12864对所收集的到的信息进行显示。

所述的细颗粒物质量检测装置，其特征是：所述的电源模块分别与细颗粒物质量检测装置的所有功能模块相连接；AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD1(TXD)与GPS传感器电路模块RX端口相连接，通过串行通信口 PD0(RXD)与GPS传感器电路模块TX端口相连接、AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD1(TXD)与GPRS串行电路模块5VR端口相连接；AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD0(RXD)与GPRS串行电路模块5VT端口相连接、AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD2和PD3与LCD显示电路模块RS和E端口相连接；AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PA0-PA7 与LCD显示电路模块DB0-DB7端口相连接、以及AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD5与细颗粒物传感器电路模块V0端口相连接；AVR单片机控制核心模块通过串行通信口PD4与细颗粒物传感器电路模块LED端口相连接。

所述的细颗粒物质量检测装置，其特征是：基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，所述的连接是通过导线作为连接介质的。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型用于基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，能实现高速的数字信号处理，实现了细颗粒物质量信息的高频率采集。

2.本实用新型基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，其GPS传感器电路模块UM220采用了美国全球定位系统加国产北斗定位系统双系统跟踪定位的模式，能够降低信息跟踪时模块发生工作离线的情况。

3.本实用新型基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，使用了国产的 GPRS模块SIM900A，能够兼容GSM的全部功能，可以实现GPRS数据传送为主，GSM通信为辅的数据传送模式，保证数据能够正确的传回控制中心。

附图说明：

附图1是本实用新型细颗粒物质量检测装置的组成示意图。

附图2是本实用新型细颗粒物质量检测装置的整体电路原理图。

附图3是本实用新型细颗粒物质量检测装置的AVR单片机控制核心原理图。

附图4是本实用新型细颗粒物质量检测装置的LCD液晶显示器接口原理图。

附图5是本实用新型细颗粒物质量检测装置传感器接口电路原理图。

附图6是本实用新型细颗粒物质量检测装置供电模块电路原理图。

图1中：1—细颗粒物质量检测装置；1.1—电源电路模块；1.2—AVR 单片机控制核心；1.3—细颗粒物传感器模块；1.4—GPS传感器模块；1.5— GPRS串行模块；1.6—LCD显示模块；2—远程服务器；

具体实施方式：

实施例1：

一种基于AVR控制核心的细颗粒物质量检测装置，其组成包括：基于AVR 控制核心的细颗粒物质量检测装置，其组成包括：细颗粒物质量检测装置，其特征是：所述的细颗粒物检测装置包括电源供电模块、AVR单片机控制核心模块ATMEGA16A-AU、GPS传感器电路模块UM220、细颗粒物传感器电路模块 GP2Y1010AU、GPRS串行电路模块SIM900A、LCD显示电路模块LCD12864。

所述的细颗粒物质量检测装置，其特征是：所述的电源模块为细颗粒物质量检测装置提供稳定的工作电压，使得其它电路模块能够正常工作；所述的AVR 单片机控制核心模块用来实现细颗粒物基本数据的获取、处理与传送；所述的 GPS传感器电路模块实现对细颗粒物细颗粒物位置信息等数据的实时采集；所述的细颗粒物传感器电路模块对细颗粒物信息数据进行采集，对所收集到的信息进行处理，从而实现对细颗粒物的数字化检测；所述的GPRS串行电路模块用来实现细颗粒物基本数据的远程传送。

实施例2：

根据实施例1所述的细颗粒物质量检测装置，所述的连接是通过导线作为连接介质的。

实施例3：

根据实施例1所述的细颗粒物质量检测装置，其中细颗粒物传感器电路模块，由采集程序控制可实时细颗粒物传感器电路模块GP2Y1010AU中获取的基本数据存入设定好格式的数据组中等待发送，发送到AVR单片机控制核心模块 ATMEGA16A-AU中进行进一步的数据处理。

实施例4：

根据实施例1所述的细颗粒物质量检测装置，通过串行通信接口与GPS传感器电路模块UM220相连接，并经通信程序控制可从GPS模块中细颗粒物信息数据，并同时存入到设定好格式的数据组中等待着发送，发送到AVR单片机控制核心模块ATMEGA16A-AU中进行进一步的数据处理。

实施例5：

根据实施例1所述的细颗粒物质量检测装置，通过AVR单片机控制核心模块ATMEGA16A-AU内设的串行通信接口与GPRS模块相连接，等数据发送的指令，一旦指令下达就将实施例3和实施例4已经读取写入到设定好格式的数据组中的数据在AVR单片机控制核心模块中进行进一步的数据处理后，通过 GPRS网络发送到远程服务器。

实施例6：

根据实施例3至实施例5所述的细颗粒物质量检测装置将严格按照程序设定好的采集频率重复着实施例3至实施例5的数据采集、处理及发送的过程，并在等待着执行控制中心发来的异常情况处理中断程序或者复位重启信息细颗粒物质量检测装置。