室内环境智能调节系统设计开题报告

1、室内环境智能调节系统设计 课题的来源及背景信息技术的发展迅速，己深入人类生活的各个领域，并对人类的居住环境和建筑业发展产生了巨大的影响，人们已开始追求充满信息技术、安全技术、高效节能、并具有丰富人文环境的绿色住宅。不断加快的生活节奏，使人们有了掌握海量信息的需求，急需有一个方便快捷的系统平台，把人们从繁重的家务劳作和繁琐的家电操作中解放出来，并能自动协助人们生活的智能化系统，这就是智能家居系统。智能家居是信息技术和建筑的完美结合，其目标是使人们拥有安全、舒适、便利、节能、娱乐和优美的生活环境，这是新世纪住宅发展的必然趋势。传统的家居环境在满足人们最基本的需要的同时，也逐渐凸显了局限性。比如：传

2、统的家居没有室内灯光的统一管理，进出房间开灯不方便，不能够方便的做到人走灯灭、节约能源；传统家居环境的安全性能差，不能够做到对于各种危险情况如煤气泄露、入室抢劫等的敏感反应；不能满足远程对家居的智能监控、实时监控、集中监控。智能家居，又称智能住宅，在国外常用smart home表示。它一般是以住宅为基础平台，综合建筑装潢、网络通信、信息家电、设备自动化等技术，将系统、结构、服务、管理集成为一体的高效、安全、便利、环保的课题简述随着生活水平的不断提高，人们对居室环境的要求越来越高，本课题结合居室生活环境要求，一常用微处理器为核心，实现对室内的空气质量、温度、湿度、光线强度的监控和智能控制。当室内

3、的某一项指标超过设定值时，该系统就会自动开窗或排气、开灯，从而有效地控制室内的环境。本系统分为室内环境数据采集系统、系统数据处理及控制部分、后级调控部分（包括各种环境调节装置）和人机界面四部分。同时方案具有一定可扩展性，例如基于物联网技术，把节点数据自动上传，只要上网就可实现对监测节点的实时监控。设计任务与要求基本要求 该系统能够对室内环境的温度、湿度、亮度、二氧化碳的浓度等进行检测并显示当前的温度、湿度、亮度、及二氧化碳的浓度等，在其超过所设定的值时可以自动进行控制。扩展部分基于物联网技术，把节点数据自动上传，只要上网就可实现对监测节点的实时监控。设计分析 本系统是由主控模块、检测模块、显示

4、模块、控制模块及电源模块组成的室内环境检测控制系统，能够自动检测并控制室内温度、湿度以及co2浓度，在其超过设定值时，通过控制装置将其浓度降低。 系统框图 系统框图如下图所示执行模块电源模块主控模块温度检测模块亮度检测模块co2检测模块显示模块湿度检测模块键盘模块图11 系统框图设计方案论证设计方案论证 1）主控制器模块方案一：采用英飞凌xc866单片机控制系统。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，能满足题目要求。方案二：采用fpga（现场可编程逻辑门阵列）作为系统的控制核心。由于fpga具有强大的资源

5、，使用方便灵活，易于进行功能扩展，并且可应用eda软件仿真、调试，易于进行功能扩展。但其成本偏高，引脚较多，硬件电路布线复杂。根据以上具体分析选择方案一。 2）电源模块 方案一：采用稳压管稳压，可以稳定5v电压，但是稳压效果不稳定。 方案二：采用变压器降压，7805作稳压管，稳压性能稳定。 综合考虑，采用方案二。3）温度检测模块：方案一：采用热敏电阻，此元件虽然价格便宜，但是其非线性特性会影响系统精度。方案二：选用美国dallas 半导体公司的数字化温度传感器ds18b20。ds18b20为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。此器件具

6、有体积小、抗干扰强、价格便宜、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求根据以上分析选择方案二。 4）湿度检测： 方案一：采用hr202湿敏电阻作为湿度检测传感器，其电阻随着湿度变化范围较大，而且不是线性变化，检测输出量为模拟量，须经ad转换之后才能由单片机处方案二：hs1101是基于独特工艺设计的固态聚合物结构，在电路中等效于一个电容器，其电容随所测空气的相对湿度增大而增大。具有极好的线性输出，在相对湿度为0100rh的范围内，电容的容量由163 pf变化到202 pf，其误差不大于2rh；湿度量程为199rh，工作温度范围为-40100；湿度输出受温度影响极小(温度系数仅为0.04

7、pf)；常温下使用无需温度补偿，无需校准。 综合考虑，采用方案二。 5）亮度检测： 方案一：采用光敏电阻作为亮度检测的传感器，其阻值较大，且随着光照强度增强阻值减小。方案二：采用光强传感器tsl2561，一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。该芯片可广泛应用于各类显示屏的监控，目的是在多变的光照条件下，使得显示屏提供最佳的显示亮度并尽可能降低电源功耗；还可以用于街道光照控制、安全照明等众多场合。综合考虑，采用方案二。 6）显示模块： 方案一：采用液晶显示屏。液晶显示屏（lcd）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰

8、能力强等特点。方案二：采用四位七段数码显示管分别显示光照的有无、温度的百、十、个位。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化，对外界环境要求较低。同时数码管采用bcd编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。根据题目要求选择方案一。7）键盘模块键盘采用4*4矩阵键盘,键值读取方法采用扫描法，端口使用p2口，其中p2.0p2.3做行线，p2.4p2.7做列线，在对行、列扫描之前，先会扫描整个p2口，当读到有键按下才，会去具体扫描行与列。 8）执行模块： 方案：当温度高于设定温度时，主控器控制报警模块工作；当湿度和co2浓度高于设定值时，主控器自动启动风扇电机，打开通风口降低湿度和co2浓度高于设定湿度和co2浓度时，自动关闭通风口；当光照达不到设定值时，主控器启动光照模块系统框图如 图2-2图22 系统框图工作进度安排：3月10号3月13号，讨论系统要实现的总目标和总框架，划分具体工作，安排工作进度。写开题报告。3月14号3月20号，查找资料，根据自己的不同功能部分找到相关文献。选择硬件，学习各部分硬件的基本原理，硬件的焊接，编写系统分析报告，熟悉系统基本流程。3月21号4月20号，继续查找相关资料，画程序流程图，分析各个功能模块，修改和完善功能模块和流程图，进行程序编写