针对环境污染以及空气中粉尘浓度过高问题，提出一种基于LoRa 的粉尘检测系统，该系统对空气中粉尘浓度进行实时检测，并通过LoRa 模块与地面进行信息传递，减少有线布施的复杂性，提高传输效率。整个系统采用模块化设计，各功能模块协调工作，将粉尘浓度进行准确计算。
目录
一、绪论 1
（一）选题背景 1
（二）选题意义 2
二、系统总体设计方案 3
（一） 主要设计功能 3
三、系统硬件设计 4
（一）主控制器模块.4
（二）温湿度模块 4
（三）粉尘浓度检测模块 5
（四）LCD显示模块6
（五）LoRa模块 7
（六）WiFi模块8
四、系统软件设计 8
（一） 软件系统 8
（二）软件系统的方框图 8
五、设计的制作与调试 11
（一）检查元器件 11
（二）元器件的组装 12
（三）电路的调试 12
六、实验及结果分析 12
⑴预期目标 13
⑵实际流程 13
⑶遇到的问题以及解决办法 16
结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录 19
附录一：电路原理图 19
附录二：PCB图 21
附录三：粉尘控制和软件部分源程序 22
一、绪论
（一）选题背景
粉尘，指的是直径很小的固体颗粒。在工业发展迅速的中国，工业生产中固体的加工、燃料不完全燃烧都会产生粉尘，例如矿山开采时岩石破碎产生的大量尘粒、金属磨料粉尘。虽然飘扬的粉尘往往都会很快的沉积下来，仅仅影响着粉尘排放的周边区域。即使如此，依旧有可观的粉尘颗粒能长时间的漂浮在空中，对于在密闭环境中的工作人员的身体健康。被人体吸入呼吸道的粉尘，通过支气管，肺泡管，进入肺泡，从而产生毒作用。并且粉尘在飘扬的过程中往往还能吸附气态或者液态的有害物质，最后沉积在肺泡中，影响人体的气体交换，最终使肺间质纤维化，从而发生尘肺。若是在密闭空间中粉尘浓度过高的 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ￥351916072￥ 
话，遇到明火后极易发生燃烧，，燃烧过后的粉尘颗粒氧化反应迅速，产生的热量会传递给相邻粉尘，从而产生一系列反应。鉴于现有的技术，需要研究一款将粉尘浓度控制在安全范围内的产品来保证作业的安全与工作人员的身体健康。
（二）选题意义
粉尘爆炸，指的是悬浮于空中的细小可燃物质，遇明火或电火花时发生的爆炸现象。2014年8月2日7时34分，江苏省苏州市昆山市中荣金属制品有限公司抛光二车间（以下简称事故车间）发生特别重大铝粉尘爆炸事故，共造成146人死亡、114人受伤，直接经济损失3.51亿元。粉尘爆炸是不可轻视的，其危害程度严重威胁到社会财产和人身安全。引发粉尘爆炸有三个要素：一，粉尘具有可燃性；二，在有限空间中，粉尘在空气中的浓度达到爆炸浓度；三，需要有足够引起粉尘爆炸的起始能量。所以综上所述，针对其粉尘的特性，这套工业粉尘控制系统，从粉尘控制这一点入手，可以有效地降低粉尘浓度，从而达到安全作业的目的。本系统是基于LoRa模块的一套系统，可以通过WiFi模块将数据实时上传至云平台，从而进行实时监测。二、系统总体设计方案
（一） 主要设计功能
此设计主要由电源模块、STM32微处理器、LoRa模块、DHT11温湿度检测报警模块和LCD1602液晶显示模块，粉尘检测模块，WiFi模块组成。主要实现了以下功能：
温湿度设置报警值，由DHT11温湿度传感器收集数据，当温湿度数值超过报警值时，便会打开风扇。
设置粉尘浓度报警值，由GP2Y1014AU粉尘传感器收集浓度数据，当粉尘浓度超过报警值时，打开风扇。
通过LoRa模块将检测到的数值传送到WiFi模块，从WiFi模块上传到云端和app端。
图21为系统总体框图。
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图21 系统总体框图
三、系统硬件设计
（一）主控制器模块
本系统使用stm32f103微处理器，是由意法半导体（ST）公司设计生产的一款芯片，芯片尺寸是32寸，速度是72MHz，程序存储器容量是256KB，程序存储器类型是FLASH，RAM容量是48K，具有低功耗，高性能的特点。该单片机有64根引脚，其中有51根为输入输出，OSCIN OSCOUT接外部高速晶振；NRST为复位电路，通过开关接电源和地。按下由高变低，松开由低变高。图311为主控模块。实物如图所示图312.
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图31 主控模块
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图312 实物图
（二）温湿度模块
系统中采用的是DHT11温湿度传感器，其供电电压为3－5.5V，为了增强其抗干扰能力，在DATA引脚上并联了一个大约5k的电阻，当传感器上电后，要等待大约1s，以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。如图321.实物如图322.
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图321 DHT11模块
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图322 DHT11
（三）粉尘浓度检测模块
粉尘模块使用的是夏普公司的GP2Y1010AU0F。此传感器内部成对角分布的红外发光管和光电晶体管，利用光敏原理来工作。用于检测特别细微的颗粒，如香烟颗粒，细微灰尘。依靠输出脉冲的高度来判断颗粒浓度。因为在vled和gnd是给红外发光二极管供电的，所以不能直接接上5v，需要串流一个较大的电阻来限流。实物如图332。

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