文物是人类重要的文化财富,是祖先留下来的珍贵遗产,承载着我国悠久的历史和光辉灿烂的文化,反映着不同时期,不同地理位置人们的社会活动、社会关系和意识形态,同时文物也集中体现了人类认识、改造自然的状况,为后人了解和研究历史提供了宝贵的资料。博物馆为文物的保存及展出提供了一个良好的平台,有效的监测博物馆内的文物保存环境,对提早发现文物保存的隐患并采取相应保护及补救措施的意义十分重大。本课题与环境学院合作,将比较先进的石英晶体微天平技术(Quartz Crystal Microbalance, QCM)引入到博物馆环境监测领域,通过测定不同修饰材料的晶体传感器质量的痕量变化,利用Sauerbrey公式进而得到空气中污染气体的含量变化,并利用嵌入式技术,搭建一个智能化监测系统,自动完成采集,处理数据,并通过无线网络上传到监控中心。该系统具有实现实时监测,同时监测多处区域,简单,易维护等诸多优点,使环境研究人员从繁多的工序中解脱出来,直接分析最终数据,研究多种环境因素对文物的不同影响,建立博物馆微环境的评估指标,为提高博物馆微环境质量提供方法和依据。本课题的主要研究工作有两个方面,一个是晶体振荡电路设计,根据系统对晶体振荡电路输出频率稳定性的要求,设计并实现了CMOS反相器构成的门振荡电路,该电路具有结构简单,易于实现,稳定性高等优点；另一方面是频率测量电路的实现,本课题深入研究了数字频率测量技术,最终在CPLD中利用Verilog HDL硬件编程语言实现了等精度频率测定。此外,根据课题要求,设计制作了检测单元开发板,实现了多种外设的集成；对Modbus RTU协议进行了详细研究,并以此为基础为本方案设计了无线通信协议,实现监控中心对检测单元的控制和数据上传。上位机采用DLL和LabVIEW相结合的软件结构,在DLL中实现了串口驱动、逻辑控制、数字滤波,在LabVIEW中完成结果显示和告警。