室内舒适度控制系统设计.doc

1、摘要随着社会经济水平的发展，人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式。由于人们的生活水平日益提高，室内温湿度以及光照度的不正常会使人疲惫，工作效率及生活质量下降，因此人们对自己室内环境的舒适度要求也越来越注重。本研究针对室内舒适度控制系统,尤其是室内舒适度方面的发展现状,分析了室内舒适的控制的原理和实现方法,提出了基于单片机的舒适度控制系统的设计思路,并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。该系统以AT89S52单片机作为控制装置的智能部件，采用温湿度传感器检测室内温湿度，采用热释红外人体传感器检测人体的存在,采用光电池构成的电路检测环境光的强度；根据室内光

2、照条件以及温湿度情况,系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断,完成对室内照明回路的智能控制,避免了室内用电的大量浪费，系统还具有多种功能。关键字：红外线；传感器；单片机；自动控制AbstractWith the development of social economic level, peoples life pursuit individuation, automation, and the pursuit of fast rhythm, the pursuit of fun way of life. Because of peoples living standard is

3、 increasing day by day, the indoor temperature and humidity, and light not often make people tired, the work efficiency and the lower quality of life, therefore people on indoor environmental comfort level requirement also more and more attention.This research in view of the indoor comfort level con

4、trol system, especially indoor comfort development present situation, analyzes the control principle and realization method of the indoor comfort, and puts forward the design idea of comfort control system based on single chip microcomputer, and on the basis of the developed intelligent control syst

5、em hardware and corresponding software. The system AT89S52 single-chip microcomputer as a control device of intelligent components, using indoor temperature and humidity, temperature and humidity sensor using pyroelectric infrared sensors detect the existence of the human body, light activated triod

6、e is adopted to form the circuit testing environment light intensity; Based on indoor lighting and temperature and humidity conditions, the system through the signal for the presence of the human body and the ambient light signal identification and intelligent judgment, complete the interior lightin

7、g circuit intelligent control, avoid indoor waste of electricity, the system also has a variety of functions. keywords: infraredray；sensor；Single chip microcomputer；utomatieeontrol目录第1章 绪 论11.1 课题研究背景及意义11.2 当前国内外研究现状21.3 论文主要工作4第2章 系统方案设计62.1 概述62.2 方案论证6第3章 硬件电路设计123.1 测量部分硬件设计123.1.1 温湿度传感器选型123.

8、1.2 人体传感器选型133.1.3 光照检测电路设计143.1.4 A/D转换电路设计163.2 键盘电路设计183.3 遥控器发射、接收电路设计193.4 控制部分电路设计213.4.1 显示电路设计213.4.2 电灯驱动电路设计223.4.3 风扇驱动电路设计223.4.4 自动窗帘电路设计233.4.5 空调驱动电路243.5 电源电路设计253.6 单片机外围电路设计273.6.1 主、从单片机串行通信273.6.2 复位电路及晶振电路设计27第4章 软件设计294.1 测量单片机主程序设计294.2 控制单片机主程序304.3 中断服务子程序304.4 键盘子程序314.5 自动

9、窗帘子程序324.6 测量温湿度子程序334.7 测量关照度子程序344.8 检测人体存在子程序364.9 遥控器发射程序364.10 串口通信程序37第5章 结论39参考文献41致 谢42附录I43附录II59附录III6266第1章 绪 论1.1 课题研究背景及意义随着社会经济水平的发展，人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式。由于人们的生活水平日益提高，室内温湿度以及光照度的不正常会使人疲惫，工作效率及生活质量下降，因此人们对自己室内环境的舒适度要求也越来越注重。为了迎合家居生活人性化、智能化的要求，设计开发了一种能满足用户对室内舒适度的智能控制需求，通过利用传

10、感器对室内温湿度和采光度的数据采集，设计了一种能够根据室内温湿度和采光度的变化来自动控制调节室内灯光照明亮暗程度、控制调节室内风扇转速及控制调节室内空调开关，来控制温度高低的室内舒适度自动调节系统。室内环境舒适度技术的发展使人们对于住宅环境提出了更高的要求，人们越来越注重室内环境的舒适度。已从过去的传统设备只强调功能到如今都在考虑人的感觉的基础上，强调舒适和方便，这也是社会进步的标志之一。室内良好的舒适环境可以使人们精神愉快，提高工作效率，将室内环境维持在适合人体的舒适度范围内，不仅给人带来更好的生活享受，而且对降低建筑物能耗也有重大意义。所以对室内的舒适度控制是很必要的。室内环境舒适度是一个

11、受很多参数影响的指标，所以对室内舒适度的评价是一个非常复杂的过程，对舒适度的控制系统也是一个复杂的多变量控制系统。提高室内舒适程度具有重要的现实意义，据相关资料统计1，大多数人每天在室内的工作学习休息的时间超过了20小时，如此长时间的室内停留容易造成一系列的室内病态综合症，因此室内的舒适度好坏直接影响到人体的健康与否。由此可见，提高室内环境的舒适程度具有重要的现实意义。舒适度是在综合作用影响下人们所产生的主观感觉。但是相同的舒适环境又可能对另外一个人产生不同的愉快感。这也反映出人的个体差异性，专家指出，凡是外界条件使80%以上的人感到满意即算达到舒适状态。另外，人们超过85%以上的时间是在室内

12、环境中度过的，所以室内环境的好坏直接影响到人体的健康和工作效率，而且据相关的研究表明，适宜的室内环境可使工作效率提高18%左右，因此实现室内舒适度控制具有重要的现实意义。人们需要重视室内环境的温度、湿度、光照强度对人体舒适度指标的影响，因此这些因素也成为了重要的研究课题。同时随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类建筑、工厂的扩建，对照明及空调等的需求也越来越多，而用电的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样,提高用电效率就成为首要考虑的问题。室内舒适度控制系统

13、可应用于：智能家居、办公场所、会议室、图书馆、酒店高级套房等场所，有助于提高人们的生活质量以及工作学习效率；除此之外由于乘客对乘车舒适度提出了更高的要求，但是现有客车空调温度设定值由乘务员手动调整，车内环境常常不能满足旅客对舒适性要求，因此舒适度控制系统也可以应用于列车上，给广大乘客带来更舒适的旅途。总之，舒适度控制是在传统的等温控制基础上发展起来的。因为在舒适度控制策略中不仅包含了室内温度、相对湿度、光照强度还考虑到人体感觉舒适的值等参数，以及采用先进传感器、控制器等实现对室内舒适度的调节。本课题采用单片机对舒适度进行控制，实现了室内舒适度的调节。1.2 当前国内外研究现状我国对舒适度的研究

14、是近几年发展起来的，很多的标准仍然是按照国际惯例执行，但是我国地域辽阔，各地气候差异大，各地区居民生活习惯不同，这必将导致人们对舒适度的生理适应性和心理期望值存在一定的差异。因此对舒适度的研究需要从普通人群入手，然后依次根据不同需要进行参数调整。这方面我国的一些学者和教授也进行了深入的研究探讨。在20世纪60年代，北欧和北美相关研究人员开始关注住宅、办公室、学校、医院、图书馆、候车厅等室内环境。自此人们提出了室内舒适度的概念。当时促使人们关注室内环境问题的原因主要有两个：一是随着环境保护工作的开展和环境科学的发展，人们的环境意识不断加强；二是空调开始普及，为了节省能源，建筑物密闭程度不断提高，

15、门窗开启时间越来越短，同时各种化学制品的装饰物也大量涌入到室内，导致室内化学污染物浓度明显提高，于是长期在室内滞留的人群常常感到不适。正是那时逐渐出现了“病态建筑综合症(SBS)”、“建筑并发症 (BRI)”和“军团病”等问题。李婷、孙常存2，在基于AVR单片机的舒适度控制系统设计：针对目前空调系统以室内温度为控制目标不能满足人们舒适度要求，现以SET舒适度指标作为控制对象,采用ATmega16MCU作为核心处理芯片采集房间的温度、湿度和风速,通过RS232接口使单片机系统采集到的数据发送给PC进行处理,计算相应的SET值来评价人的舒适度水平。PC计算得到的SET值与设定值进行比较执行相应模糊

16、控制算法,向单片机发出控制信号控制空调和风扇,实现不同温湿度和风速的组合使房间舒适度在舒适范围之内。实验结果表明,该系统采用模糊控制取得良好控制效果。谢东坡等3，在基于模糊理论的室内环境舒适度监测系统中提到：室内舒适度直接关系到人的生存质量和身心健康, 对室内舒适度的实时有效监测显得紧迫而必要, 特别是对婴儿、老人、病人等房间的舒适度监测尤为重要。有效的舒适度监控系统为对室内环境控制提供了依据和方向, 它是构建室内舒适度测控系统的基础。基于模糊理论和LabView的室内舒适度监测系统具有开发成本低、开发周期短、可裁剪性强等优点。可以在此基础上添加舒适度控制部分，同时实现室内环境舒适度的监测与控制。目前,我国照