第五章简述系统及部分模块的调试测试。

2  系统总体架构

2。1  系统组成

本文中所设计系统为移动端数据监测子系统，主要完成数据的采集与发送，后续的数据分析与处理由服务器端进行。系统的结构如图2。1所示，本文所设计的系统即为图中的移动检测设备部分。

图2。1  系统结构图

本文所设计的移动检测系统主要有微处理器控制模块、PM2。5检测模块、GPS/北斗定位模块和数据通信模块构成。其中，微控制器模块主要负责将PM2。5检测模块检测得到的PM2。5浓度以及由GPS/北斗模块提供的检测点的位置数据打包传输给数据通信模块，数据通信模块通过网络将采集的数据发送给远程服务器，以供后续处理分析。

2。2  系统硬件设计方案

基于系统的应用背景以及数据传输需求，仅用传统的51单片机较难完成全部任务，因此在主控芯片方面选用NXP公司的LPC2366。这是一款基于ARM7TDMI-S内核的72MHz、32位微控制器，它提供了多种串行通信方式，便于本系统所需要的数据传输功能的实现。PM2。5检测模块中，选用夏普公司生产的DN7C3CA006传感器，该传感器模块中使用了高敏感度的光电传感器，可在很短时间内测出空气中PM2。5浓度，测量速度较同类传感器快很多。GPS/北斗定位模块采用和芯星通公司的UM220-III N双系统高性能GNSS模块，可以提供北斗或GPS两种定位数据。通信模块采用GPRS通信方式，选用SIM900芯片，这是一款高可靠性的无线模块，内嵌强大的TCP/IP协议栈，支持多IP连接。程序经ADS1。2编译后通过JTAG烧写到主芯片内存中。硬件系统的结构框图如图2。2所示。

图2。2 硬件系统结构

2。3  系统软件设计方案

在本系统中由于只需对数据进行采集获取与发送，故不需要引入嵌入式操作系统，通过类似于操作单片机的方式，直接对接收数据进行提取处理并打包通过串口通信发送给GPRS模块，再由GPRS模块发送至服务器端。软件系统数据处理过程如图2。3所示。文献综述

图2。3  软件系统数据处理

软件设计部分思路较为简单，主要是进行对PM2。5传感器的输出电信号进行处理，并根据相应手册资料给出的相关参数计算出相应的PM2。5浓度。另外GPS位置数据的采集处理主要是对GPS模块通过串口传送至主芯片的数据进行解析，得出所需内容。在处理完数据之后，按照一定的协议方案，将PM2。5浓度信息以及GPS位置信息打包成串，再通过GPRS模块发出。

3  系统硬件设计

本系统的设计基于嵌入式的开发方式，包含软件和硬件两部分，硬件控制模块采用NXP公司的ARM微控制器LPC2366，硬件设计部分包括LPC2366连接及其基本外围电路设计，另外还包含了数据采集与传输模块的相关接口电路设计。

3。1  嵌入式系统概述

嵌入式系统是软硬件相结合的系统，它是以应用为中心，计算机技术为基础，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是一种专用性很强的系统，紧密结合应用，在软硬件的协调工作下，高效完成特定的功能需求[11]。

3。1。1  嵌入式硬件系统[12]

嵌入式系统硬件部分以嵌入式微处理器为核心，主要由嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、I/O接口及外围设备等组成。

单个嵌入式系统中至少要包含有一块嵌入式微处理器，通常应用于专用系统，旨在为特定用户完成特定任务所需的运算和处理工作。嵌入式微处理器分担了部分CPU工作，从而使嵌入式系统的设计可以趋于小型化，而同时也可以提高系统的运行效率和可靠性，降低功耗。