基于单片机的室内智能通风控制系统研究毕业设计.docx

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基于单片机的室内智能通风控制系统研究毕业设计

毕业设计

题目基于单片机的室内智能

通风控制系统研究

学生所在学院电气学院

专业电气工程及其自动化

摘要

目前，国内大部分住宅的室内污染状况堪忧。

各种新型建筑材料、装修材料、日用化学品进入住宅成为室内污染源;另外，空调的使用和普及使室内通风率比以前明显下降，造成住宅室内污染的累积，致使室内的空气质量相对恶化。

由于上述种种原因，造成我国大部分居住建筑的通风状况相对较差，基本上不能满足我国《民用建筑室内环境污染控制标准》的有关规定。

在自然通风不能满足需要的时候，往往可以通过机械通风方式来改善室内的热环境和空气品质。

论文所研究的的室内环境调节系统充分利用室外环境条件，通过对建筑物室内外温度、湿度等的测量、比较、优化，进而控制送风设备、排风设备和窗及窗帘的状态，配合并联动空调的运行，达到智能调节建筑物室内环境的目的，以此改善室内空气品质。

本系统采用层次化、模块化设计。

整个系统由数据采集系统、单片机控制系统和计算机监控系统组成。

系统以单片机SST89E58RD2为核心，以JWSL-2系列壁挂型温湿度传感器等作为测量元件，通过单片机与传感器相连，采集并存储传感器的测量数据。

在单片机系统中，还要实现数据的实时显示、超限语音报警和数据辅助存储功能。

单片机作为监控系统的中心，通过RS232/RS485总线与监控计算机通信，将采集到的数据传输给监控计算机。

监控计算机将单片机传输的数据进行记录、存储和处理，供工作人员浏览、记录和进行相关理。

关键词：

空气品质、单片机、温度、湿度、传感器

ABSTRACT

AtPresent，mostofthedomesticindoorpollutionsituationsareworthanxious.Variousnewbuildingmaterials，decorationmaterialsandcommodityofchemicalenterintoindoorenvironmentandbecomesourcesofpollution.Inaddition,theuseandpopularityofair-conditioningdecreasetheindoorventilationobviously，resultingintheaccumulationofresidentialindoorpollutionandworseindoorairquality.Forallabovethesereasons,mostofourcountry’sbuildingventilatingsituationsbecomerelativelybadandcannotsatisfytherequirementsofourcountry’s”CivilconstructionIndoorenvironmentContaminationcontrolStandard”concernedbasically.

Usually，weimprovetheindoorhotenvironmentandtheairqualitythroughthemachineventilationwhenthenaturalventilationcan’tmeettheneeds.Theindoorenvironmentregulatingsystemonwhichthispaperstudybelongstotheareaoftechnology.Itisafulluseoftheoutdoorenvironmentalconditionsthroughthesurvey、comparison、optimizationofbuildingindoor&outsidetemperature，humidityandsoon，andthencontrolventilationequipments、thewindowandwindowcurtainandair-condition.Bythisprocess，thesystemcanachievethepurposeofregulatingbuildingindoorenvironmentintellectuallyandimprovetheindoorairquality.

Thissystemusesthehierarchizationandmodulardesign，thewholesystemiscomposedbythedataacquisitionsystem，theMCUcontrolsystemandthecomputersupervisorysystem.ThesystemtakestheMCUSST89E58RD2ascore，JWSL-2-wallseriesoftemperatureandhumiditysensorsasameasuringdevice，captureandstorethesensordatathroughtheconnectionbetweenMCUandsensors.InMCUsystemwehavetorealizethedatarealtimedisplay、warningwhenbeyondthelimitedpronunciationandthedatasupplementarystoragefunction.Asthecenterofcomputermonitoringsystem，MCUcommunicatewithcomputerthroughRS232/RS485systembusandtransmitthecollecteddatetomonitorcomputer.Themonitorcomputerdotherecording、memoryandprocessingjobsforthedatawhichMCUtransmits，andthenthesedataaresuppliedforthestafftobrowse，recordandrelatedprocess.

Keywords:

airquality、MCU、temperature、humidity、senso

中文摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1引言1

1.1课题研究目的及其意义1

1.2课题研究主要内容4

1.3本文的组织结构5

2室内空气品质控制6

2.1通风换气技术在我国住宅建筑中的应用6

2.2我国自然通风研究应用的发展方向6

2.3机械通风是解决住宅室内通风的适宜方法6

2.3.1机械通风是解决住宅室内通风的适宜方法6

2.3.2室内机械通风需要解决的问题7

2.4室内机械通风调节控制算法8

2.4.1相关的通风标准8

2.4.2室内机械通风量的估计算法9

2.4.3室内控制品质参数及数学模型9

2.4.4居室机械通风原理10

2.4.5通风系统布置10

2.4.6通风系统运行模式12

2.4.7目前住宅机械通风量的控制策略12

3系统总体设计13

3.1系统总体设计13

3.2系统功能设计14

3.3系统设计原则14

4系统硬件设计15

4.1控制器的硬件框图15

4.2控制器的功能及主要性能指标18

4.3控制器的设计原理20

4.4主控单元20

4.4.1CPU的选择20

4.4.2A/D转换24

4.5入与输出通道26

4.6串行通信模块的设计27

5系统软件设计30

5.1主程序软件流程30

5.1.1初始化程序30

5.1.2主程序30

5.2围设备接口程序31

5.3信程序模块33

5.4上位机界面及系统参数设置34

5.5串口通信实现35

6结论39

参考文献40

附录41

1引言

1.1课题研究目的及其意义

（1）项目的实施将提供有效的节能措施

项目的开发符合我国节约型社会的建设要求，随着我国国民经济的快速发展，能源消费需求大幅增加，能源供需矛盾突出，提高能源利用效率、改善能源环境己经迫在眉睫。

我国自1997年11月出台《中华人民共和国节约能源法》开始，各省市也陆续推出了节能规范、标准、条例和节能实施方案，从节能组织、节能责任、节能措施等多方面进行实施，其中节能技术措施的推广应用是实现节能的重要环节。

目前全国电力能源短缺现象己经成为普遍性问题。

各地政府及企事业单位纷纷想办法节约能源，尤其是电能。

普通老百姓也深刻体会到电力资源紧缺带来的各种不便，节约电力资源成为社会的普遍共识。

同时各地也都采取拉闸限电、峰低谷用电等措施来控制用电量，力求资源的充分利用。

在我国所有能耗中，建筑能耗所占的比例越来越大，占1/3以上，这还未包括那些工业非生产性建筑、通信机房与基站等无人值守的建筑。

在建筑能耗中除必须的电气设备能耗外，主要能耗均用在了改善环境方面。

例如在智能建筑中的能耗中央空调占60%，照明、电梯等其它为40%;在通信机房与基站能耗中央空调所占的比例也很大，占整个基站与机房电费支出的54%左右。

本控制系统就是针对减少这类建筑能耗而进行的。

（2）项目的实施符合智能建筑的发展趋势

国家标准《智能建筑设计标准》（GB/T50314一2000）对智能建筑定义为“以建筑为平台，兼备建筑设备（BA）、办公自动化（OA）及通信网络系统（CA），集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。

智能化建筑需要达到的目的是最大限度地满足使用者的舒适性、操作者的方便性、节能性、管理的高效性和信息化服务。

目前使用中央空调的建筑中，其中央空调的控制系统一般是对整栋建筑所有房间或对某几个划分好的大区域内所有房间进行集中控制，实现集中制冷和通风，往往要热都热、要冷都冷，甚至无人的房间也相同。

很难达到单个房间的人性化调节，造成很大的耗电损失和某种程度的不舒适性。

空调房间里面待久了，难免会有各种“空调病”，而最舒适的还是自然风。

那些使用单体家用空调的建筑，在人员外出或睡眠时候由于对空调的运行与停机和对温湿度、新风等的调节不能实现自动控制，空调不是处于停机状态使室内环境恶劣，就是处于连续运行状态造成无谓的浪费。

另外，通信基站机房在运行时设备会散发出大量的热能，由于通信设备对工作环境的要求较高，现有机房大多采用空调进行机房温度、湿度的制冷调节且机房空调大多被设置为制冷18℃，或者自动24℃，而且部分地区是全年开启浪费的现象较为严重。

诸如此类的场所空调都不能根据季节、室外温度等环境因素的变化而改变自身的工作状态和启动条件，不能远程设定空调的运行状态和启动条件，更不能利用时外的环境条件来改善室内的环境状态，造成了较大的能耗损失。

空调若与其它的散热、送风与排风系统配合起来使用，节能的空间将是很大的，同时也给使用者营造了一个更加舒适的环境。

本控制系统所研制的室内环境智能调节系统就能很好解决室内空气品质，较小能耗损失。

（3）本控制系