地下车库排风无线监测系统设计Word格式.docx

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所在班级

电气二2009级

导师姓名

导师职称

论文题目

地下车库排风无线监测系统设计

题目

分类

1．应用与非应用类

工程：

〇科研〇教学建设〇理论分析〇模拟

2．软件与软硬结合类：

〇软件〇硬件

软硬结合〇非软硬件

（1、2类中必须各选一项适合自己题目的类型在〇内打√）

主要研究内容及指标：

1．实现对当前CO浓度的实时监测。

2．实现通过无线模块对CO浓度检测值进行数据传输。

3．实现当CO浓度超过设定值时进行控制。

主要参考文献：

[1]周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京航空航天大学出版社,1991.

[2]李文忠,段朝玉.短距离无线数据通信[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[3]郭兵.浅谈地下车库排烟与通风的设计[J].建筑科学，2010.

[4]武庆生,仇梅.单片机原理与应用[M].电子科技大学出版社,1998.

[5]谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社，1999.

[6]楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[7]车国平.关于地下车库的通风设计[J].通风除尘，1995.

[8]万光毅，孙九安，蔡建平．SOC单片机实验、实践与应用设计--基于C8051F系列[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2006．

阶段规划：

2013年1月7日——2013年3月20日开题。

查找相关资料研究整体设计

2013年3月21日——2013年4月10日查找相关电子器件

2013年4月11日——2013年5月1日软件分析与设计

2013年5月1日——2013年5月18日整理论文准备答辩

开题时间

2013年1月7日

完成论文时间

2013年05月15日

专家审定意见：

系主任签字：

年月日

注：

1．任务书由指导教师填写后交给学生，要求学生妥善保存。

2．此任务书夹于论文扉页与论文一并装订，作为论文评分依据之。

摘要

本文主要研究如何在尽可能节约能源的前提下，结合地下车库的特点，研究开发了一个基于无线芯片nRF24L01，以AT89S52单片机为控制器的地下车库智能控制通风系统。

该控制系统能进行地下车库内环境参数的采集，并将数据发送到上位机，再通过继电器电路控制诱导风机最佳运转时间，从而调节地下车库内环境参数，达到最佳的节能效果。

系统具有CO浓度检测、CO浓度状态显示及温度检测、温度显示等功能。

关键词：

AT89S52地下车库无线监测排风监测

ABSTRACT

Inordertosolvesavingenergysourcesproblem,theauthoraimatthecharacteristicofundergroundgarage,utilizingtheresultoftheresearch,designedaintelligentventilationcontrolsystemwhichisbasedonnRF24L01busmaster-slaversupervisorynetwork,whichthecontrollerisAT89S52micro-controllerproducedbyTI.Thesystemcandoobtainenvironmentparameters（concentrationofCO）oftheundergroundgaragethroughamicro-controllerlinkedwiththesensors.Thenthedataaretransmittedintotheuppercomputerandwithautomaticcontrolmethodtransformedintotimelengthsignal,withwhichamotoriscontrolledtoadjusttheconcentrationofcarbonmonoxide,thenregulatetheinnerenvironmentoftheundergroundgarage.

Keywords：

AT89S52UndergroundGarageWirelessMonitoringExhaustMonitoring

摘要I

ABSTRACTII

目录III

1绪论-1-

1.1课题背景-1-

1.2论文研究的课题-1-

2地下车库的设计要点-3-

2.1地下车库的电气设计要点-3-

2.2地下车库的通风设计要点-3-

2.3无线监测方案介绍-3-

2.4系统工作过程说明-3-

3系统硬件电路设计-5-

3.1概述-5-

3.2单片机介绍-5-

4.单片机的应用领域-7-

3.3AT89S52芯片简介-9-

3.4AT89S52芯片的最小系统-12-

3.5RS-232串行通信接口设计-12-

3.6电源电路设计-13-

3.7无线芯片nRF24L01-14-

3.7.1采用无线的必要性-14-

3.7.2nRF2401芯片概述-14-

3.7.3nRF24L01最小系统图-15-

3.7.4系统整体硬件电路图-16-

4系统软件设计-17-

4.1KeilμVision4编译软件介绍-17-

4.2软件流程图-17-

4.3通信程序-17-

结论-23-

参考文献-24-

致谢-25-

附录-26-

1绪论1

1.1课题背景1

1.2论文研究的课题1

2地下车库的设计要点3

2.1地下车库的电气设计要点3

2.2地下车库的通风设计要点3

2.3无线监测方案介绍3

2.4系统工作过程说明3

3系统硬件电路设计5

3.1概述5

3.2单片机介绍5

3.3AT89S52芯片简介9

3.4AT89S52芯片的最小系统12

3.5RS-232串行通信接口设计12

3.6电源电路设计13

3.7无线芯片nRF24L0114

4系统软件设计17

4.1KeilμVision4编译软件介绍17

4.2软件流程图17

4.3通信程序17

结论23

参考文献24

致谢25

附录26

1绪论

1.1课题背景

近几年来，随着我国国民经济的不断发展，社会经济水平和人民生活水平的不断提高,城市私家车辆越来越多。

城市机动车数量飞速增长，停车成了城市交通的一大难题。

这就要求建筑工程向大型化、多层次化、多功能化发展，以减少占用土地资源。

为提高日益减少的城市可用土地的利用率,国家在城市公共用地和新型住宅小区内配套了大量的地下汽车库。

地下车库以其面积大、节约建筑用地、管理集中等优势而越来越受到业主的青睐。

因此，目前许多高层建筑都设有地下车库，以解决存车用地紧张的矛盾[7]。

然而，对于地下停车库，保证适当的温度和一氧化碳浓度不超过规定标准，是衡量地下车库空气环境质量的两个主要内容。

由于地下车库在土壤的包围之中，而土壤具有较好的热稳定性，受大气温度变化的影响不大，在我国大部分地区，这个温度都能够达到。

汽车在库内启动、行驶和上下坡道时，都要排出废气，主要有害气体是一氧化碳。

因此，地下车库内一氧化碳的浓度应严格控制。

我国虽然从国外引进了为数不少的现代化地下车库通风控制系统，但都是国外现成的产品，其控制策略并不一定适用于我国具体条件。

所以，开发适合我国具体条件的通风控制系统就显得格外必要。

通风控制系统的示范作用和现代化智能通风控制系统的推广还需要更多的研究。

因此地下车库的通风排烟问题显得十分重要。

基于此，论文提出了一种新颖的解决方案，即“地下车库的无线监测系统”，该控制系统能进行地下车库内环境参数的采集，并将数据发送到上位机，再通过继电器电路控制诱导风机最佳运转速度与运转时间，从而调节地下车库内环境参数，达到最佳的节能效果[7]。

同时，创新性的加入了无线信号收发模块，可以在一定距离范围内做到无线通信控制系统运行，增加了系统的应用范围。

1.2论文研究的课题

本文主要研究如何在尽可能节约能源的前提下，结合地下车库的特点，研究开发了一套以AT89S52单片机作为控制核心的地下车库智能控制通风系统。

论文共分四个部分：

第一部分介绍了论文的研究背景、意义、任务以及创新点。

第二部分分析介绍了地下车库在设计时需要考虑的电气要点以及排风要点。

介绍了无线监测系统的应用以及整个系统的工作方式。

第三部分介绍了地下车库智能诱导通风控制系统硬件电路。

该系统是由以AT89S52为核心的智能控制器、无线接收与发送芯片单元、直流无刷抽风机等模块组

成。

着重设计了硬件控制芯片及无线收发芯片的最小系统。

第四部分介绍了地下车库智能通风控制系统软件分析与设计，重点编写双机无线信号接受与发送的整体程序，经过Keil软件编译成功验证了程序的可行性，并给出了参考程序。

2地下车库的设计要点

2.1地下车库的电气设计要点

地下车库就其使用功能来讲，比较明确和单一，总体来说，电气设计并不复杂。

但是地下车库也有其自身的特点，在做电气设计时，应充分了解其特点及相关规范要求，保证电气系统设计的合理、可靠、先进且节能[3]。

具体来说，要根据地下车库的区域结构来设计车库的负荷等级，包括风机是否能够满足排风要求，消防设备是否满足负荷要求等。

此外还要注意供配电问题，包括系统布线，配电系统设置等问题。

以上问题不是本文研究的重点问题。

2.2地下车库的通风设计要点

地下车库的排风问题是车库设计中的一个重点问题。

在实际工作中要使得系统能够实时监测到车库内CO，烟尘等浓度的变化，在浓度超过某一阈值时将无线信号迅速传输给上位机，经过上位机运算，调节风机的运行转速及运行时间，以达到实时控制的效果[7]。

2.3无线监测方案介绍

目前,无线数据通信的应用领域越来越多:

遥控遥测,无线抄表,工业数据采集系统,身份识别,非接触RF智能卡,信息家电,无线语音图像传输,无线鼠标键盘等。

凡是布线繁杂或不允许布线的场合都希望能通过无线方案来解决。

大量射频IC（集成电路）芯片的出现与应用大大缩短了无线通信系统的开发周期[19]。

为此,需要设计相应的接口系统,控制这些射频芯片工作,完成可靠稳定的无线数据通信。

本系统采用了Nordic公司新推出的工作于2.4GHzISM频段的nRF24L01射频芯片,由单片机AT89S52控制实现短距离无线数据通信。

该接口设计具有成本低、功耗低、传输速率高、软件设计简单以及通信稳定可靠等特点[2]。

2.4系统