室内环境智能调节系统设计开题报告(哈尔滨工程大学)教程教案.ppt

* 室内环境智能调节系统设计 学号：2010041106 姓名：钱磊 指导教师：吕淑平 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1—1 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，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0～100％RH的范围内，电容的容量由163 pF变化到202 pF，其误差不大于±2％RH；湿度量程为1～99％RH，工作温度范围为-40℃～100℃；湿度输出受温度影响极小(温度系数仅为0.04 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。 *