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FreeRTOS多任务PM2.5激光粉尘传感器与空气质量监测系统.docx
资料介绍
FreeRTOS多任务PM2.5激光粉尘传感器与空气质量监测系统
基于STM32F777NIH6 + PMS5003 + FreeRTOS实时空气质量监测系统
实验概述
本实验基于STM32F777NIH6开发板，通过UART接口连接PMS5003激光粉尘传感器，在FreeRTOS实时操作系统上设计并实现一个多任务高精度PM2.5/PM10空气质量监测系统。PMS5003是一款基于激光散射原理的数字式通用颗粒物浓度传感器，可实时输出空气中PM1.0、PM2.5和PM10的颗粒物浓度（单位μg/m³），以及0.3μm、0.5μm、1.0μm、2.5μm、5.0μm和10μm六个粒径通道的颗粒物个数。系统将传感器数据采集、数据校验与解析、多级滤波处理、空气质量指数（AQI）计算、历史数据记录和远程上报等功能划分为独立任务，通过消息队列实现数据的高效流水线处理。
STM32F777NIH6的Cortex-M7内核主频216MHz，配备512KB SRAM和2MB Flash，其多路UART接口可同时连接PMS5003、WiFi模块和调试串口。FreeRTOS的实时调度机制确保传感器数据采集的周期性精确执行，同时多任务架构允许在数据采集的同时进行滤波计算、存储和网络上报，充分发挥主控芯片的多任务处理能力。本实验采用滑动平均滤波和卡尔曼滤波相结合的两级滤波策略，可有效抑制传感器噪声和瞬时干扰，使监测数据更加平滑可靠。系统还支持数据异常检测和传感器自检功能，确保长期运行的稳定性和数据的可靠性，可广泛应用于室内空气质量监测、新风系统联动控制和智慧城市环境监测节点等场景。
实验目的
1. 掌握PMS5003激光粉尘传感器的UART通信协议与数据帧解析方法
2. 学习PM2.5/PM10浓度的测量原理和数据处理方法
3. 理解滑动平均滤波和卡尔曼滤波在传感器数据平滑中的应用
4. 掌握FreeRTOS多任务架构在空气质量监测系统中的应用
5. 学习空气质量指数（AQI）的计算标准与实现方法
6. 理解传感器数据校验、异常检测和长期稳定性保障技术
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| 文件名 | 大小 |
| 1786928876FreeRTOS多任务PM2.5激光粉尘传感器与空气质量监测系统.docx | 40K |
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