通风控制器系统设计完全版Word格式.docx

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答

辩

委

员

会

评

语

答辩成绩

主任签字：

年月日

答辩委员会成员签字

学部毕业论文（设计）领导小组意见

组长签字：

年月日学部公章

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语

（二）

专业班级

指

导

教

师

指导教师成绩

在毕业设计初期，该同学积极地查阅相关资料，能够主动地联系指导教师，将自己的设计思路汇报给指导教师。

在毕业设计中，该同学能够刻苦地钻研相关的专业理论，将专业理论付诸实践，同时能够与指导教师沟通毕业设计的进展情况，及时地获得教师的指导。

在毕业设计末期，该同学主动地向指导教师展示自己的毕业设计成果，同时虚心地听取指导教师提出的意见；

此外，该同学还将自己毕业论文的提纲提交给指导教师，听取老师对其毕业论文的意见。

该同学能够将学到的专业理论应用到毕业设计中，具备使用技术开发专业的能力。

该同学各要素布局合理，具有一定的应用价值。

指导教师签字：

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（三）

阅

评阅教师成绩

评阅教师签字：

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书

毕业论文（设计）的立题依据

当今社会，信息时代的迅猛发展，电子通信网络的星罗棋布，通信机房和基站的普及

普及，通信机房的通风系统的设计将会促使我们的工作环境更加健康，也同时避免了

一些能源的浪费，通过完成本毕业论文，我们将拥有更方便的、更舒适的生活环境。

主要内容及要求

本论文内容包括绪论、参数采集的传感器介绍、通风控制器的控制模块、系统硬件设计电路图、系统软件设计。

本论文要求学生详细地阐述通信机房的通风系统的设计程。

进度安排

12月20日选题

12月25日～1月5日接受指导老师的指导

1月6日～1月20日拟定论文大纲

1月21日～2月28日搜集、查阅、整理相关资料

3月1日～3月30日初稿形成

3月31日～4月10日初稿审定

4月11日～4月20日第一次修改

4月21日～4月25日第一次审定

4月26日～5月6日第二次修改

5月7日～5月12日定稿

5月12日～5月21日论文评阅小组评审论文（设计）

5月22日毕业论文（设计）答辩

学生签字：

李洪

年月日

本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份。

摘要

近室内空气质量的概念，20世纪70年代后期在一些西方国家出现。

当时出于节约能源的考虑，由此带来室内通风率不足，致使室内空气污染事件频频发生。

一些人出现头痛、干咳、皮肤干燥发痒、头晕恶心、注意力难以集中和对气味敏感等症状各发达国家在这方面都有着惨痛的教训。

我国于2002年颁布了《室内空气质量标准》，从2003年3月1日开始实施。

该标准的出台，意味着国家对室内空气污染,病毒传播,对人体构成危害给予高度重视。

通信机房内由于设备的散热量和辐射量对人体都会带来危害，因此要非常重视空气质量的控制，新型健康中央空调增加的换新风功能基本达到了室内空气质量标准，但是设备复杂价格昂贵，通风管道大量占用空间。

现有的建筑为了提高空气质量也安装了一些通风机。

由于没有控制系统，只能人为调节，因而无法满足人的舒适度和合理控制室内通风带来的热能损耗。

本文设计了一种风机控制器满足了上述需要。

信息的时代已经到来，人类社会对沟通的需求不断增加，通信服务提供商扩大网络的投入，增加网络的覆盖，从而以期达到任何时间、任何地点、可与任何人沟通的效果。

运营公司的移动基站、接入网站、模块局的数量不断增大，特别是移动基站的数量增加非常迅猛。

为了节约，绝大多数的移动基站均采用无人值守，但这些通信基站里的各种电子设备，是需要在一定的温度环境下，才能长期正常地运行，为了达到基站标准的环境温度，每个通信基站均配备了两台左右的空调，而这些空调长年处于开机状态，目前的状况是电费严重超支。

为了更好的解决这一问题，我们采用国际先进的控制理论技术，依据国际基站通用标准和电器设备可靠安全运行的最佳环境的长期试验报告数据，研发设计出基站智能通风系统。

该控制器可以定时启动，可广泛用于对通风有各种高品质，低成本要求的场合。

本文介绍了一种新的单片机STC89C51控制调速系统,是改变供给功率进行调速的方法，它根据检测的环境温度和湿度，自动调节风机的功率和转速，达到降温加湿的目的,从而提高了调控的精度,并且节省人工，降低能耗和成本。

关键词：

单片机；

温度传感器；

湿度传感器

Ventilationcontrollersystemdesign

Abstract

Neartheconceptofindoorairquality,nineteenseventieslaterperiodinsomewesterncountries.Atthattime,tosaveenergy,resultinginindoorventilationrateisinsufficient,causeindoorairpollutionincidenthappensagainandagain.Somepeopleappearhaveaheadache,adrycough,dryitchyskin,dizziness,nausea,difficultyconcentratingandsensitivetosmellandothersymptomsofthedevelopedcountriesinthisareahaveapainfullesson.In2002Chinapromulgatedthe"

indoorairqualitystandards"

begintocarryoutfromMarch1,2003.Theintroductionofthestandard,meansthestateofindoorairpollution,thespreadofthevirus,harmfultothebodytogiveheighttotakeseriously.Inthecommunicationequipmentroomduetoequipmentheatdissipationandradiationonthehumanbodywillbringharm,thereforeattachesgreatimportancetoairqualitycontrol,newhealthcentralairconditioningincreasedfreshairexchangefunctionbasicallyreachedthestandardofindoorairquality,butthecomplexequipmentisexpensive,largeoccupiedspaceventilationpipe.Theexistingbuildinginordertoimprovetheairqualityalsoinstalledsomeventilationmachine.Duetothelackofcontrolsystem,canonlyberegulated,thusunabletomeetthepeople'

scomfortandreasonablecontrolofindoorventilationbringsheatloss.Thispaperdescribesthedesignofawindcontrollersatisfiesthisneed.

Theinformationagehasarrived,thehumansocietytothecommunicationdemandincreasesceaselessly,communicationserviceproviderstoextendthenetwork'

sinput,increasingthecoverageofthenetwork,soastoachieveanytime,anyplace,andanycommunicationeffect.Operatingcompanyofmobilebasestation,accessthesite,themoduleboardincreases,especiallythemobilebasestationincreasesthenumberofveryfast.Inordertosave,thevastmajorityofmobilebasestationsusingunmanned,butthesecommunicationbasestationinavarietyofelectronicequipment,isrequiredincertaintemperatureenvironment,canthelong-termnormaloperation,inordertoreachthebasestationstandardambienttemperature,eachcommunicationbasestationsareequippedwithtworight-and-leftair-conditioning,andtheseairconditioningformanyyearsinthebootstate,thecurrentsituationischargeofelectricityoverspendsbadly.Inordertosolvethisproblem,weadopttheinternationaladvancedcontroltheoryandtechnology,basedontheinternationalgeneralstandardandbasestationelectricalequipmentrunningsafelyofthebestlong-termenvironmentaltestreportdata,researchanddevelopmenttodesignintelligentventilationsysteminbasestation.Thecontrollercanstarttime,andcanbewidelyusedforventilationwithavarietyofhigh-quality,low-costrequirementsoftheoccasion.

ThispaperintroducesanewsinglechipmicrocomputerSTC89C51controlsystem,istochangethesupplypowerforspeedcontrolmethod,itisbasedonthedetectionofenvironmentaltemperatureandhumidity,automaticregulationoffanpowerandspeed,toachievecoolingandhumidifying,therebyimprovingthecontrolaccuracy,andsaveslabor,reduceenergyconsumptionandcost.

Keywords:

singlechipmicrocomputer;

temperaturesensor;

humiditysensor

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章绪论…………………………………………………………………………1

1.1通信机房通风系统的作用和意义…………………………………………1

1.2通信机房数据采集的研究………………………………………………1

1.3本文的主要研究内容……………………………………………………2

第2章参数采集的传感器介绍………………………………………………5

2.1常用温度采集传感器及测温原理…………………………………5

2.2PT100温度传感器处理电路分析…………………………………………5

2.2.1PT100分类………………………………………………………………5

2.2.2PT100测温电路图………………………………………………………6

2.2.2PT100测温原理………………………………………………………6

2.3常用湿度采集传感器及湿度测量原理……………………………………7

2.4HS1101湿度传感器处理电路分析…………………………………………8

2.4.1温度测量电路………………………………………………………8

2.4.2NE555时基电路………………………………………………………9

2.4.3HS1101的特点………………………………………………………9

2.4.4HS1101最大参数…………………………………………………………9

2.4.5HS1101特征参数……………………………………………………10

2.4.6多项式的反应方程式…………………………………………………10

第3章通风控制器的控制模块………………………………………………11

3.1通风控制器的工作原理………………………………………………11

3.2STC8051的工作原理………………………………………………11

3.3控制驱动电路…………………………………………………………………………12

3.4过零脉冲产生路………………………………………………………………………13

第4章系统硬件设计电路图………………………………………………………15

4.1系统硬件电路结构框图…………………………………………………15

4.2温度采集电路……………………………………………………………15

4.2.1温度传感器PT100上流过1mA电流…………………………………16

4.2.2消除温度传感器的偏压…………………………………………………16

4.2.3跨度调节…………………………………………………………………16

4.2.4输出电压的计算公式………………………………………………16

4.2.5参数的确定…………………………………………………………17

4.3湿度采集电路…………………………………………………………17

4.4通风控制器电路…………………………………………………………19

第5章系统软件设计……………………………………………………………22

5.1系统软件设计流程……………………………………………………22

5.2通风控制器程序………………………………………………………22

5.3通风控制器程序…………………………………………………………

5.4通风控制器程序…………………………………………………………

结论…………………………………………………………………………

参考文献…………………………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………………………

第1章绪论

1.1通风控制器的意义

通信机房智能通风系统根据通信机房室内外的环境条件温差引入室外清洁的冷空气对机房内进行自然降温，同时排出机房内的热空气，使室内的空气温度达到一个合理的运行状态，从而避免了空调长时间的运行所造成的电能浪费，有效降低通信机房空调的运行时间，达到降低通信机房电能消耗的目的。

通信机房智能通风系统的运行原理：

通信机房智能通风系统主控机箱通过对采集到的室外温度、室外湿度、室内温度等数据进行分析对比，之后判断是否启动风机来引进室外冷空气，排出室内热空气，继而实现机房内降温，达到减少空调使用时间来节电的效果。

系统实时检测室内外温度、湿度自动控制风机的合理工作，与空调达到一个合理的温控配合。

通信机房智能通风系统的主要功能：

　1、具备温度、湿度各两路的探测

2、系统支持控制交流风机。

　3、LED屏实时显示，实时显示室内外温、湿感检测数据。

4、进出风箱具备动力风阀，可自动开关风阀，满足机房气密性要求。

5、单芯片集成方案设计，高可靠性。

6、采用线性电源设计。

机房节能通风降温效果显著、价格实惠、安装简单、操作方便、等优点，是目前通信运营商最佳的机房节能温度控制产品。

1.2通信机房数据采集的研究

以前通风设备的开启和关停,均是由人手动控制的,即由库管人员定时查看通信机房内外的温度、湿度情况,按要求开关通风设备,这样库管人员的劳动强度大,可靠性差,而且管理人员多,管理成本高。

后来，随着科技的发展，又出现了空调，有因空调的成本和耗电量均很高。

出于节约能源的角度考虑，为此,需要有一种符合机械通风要求的低成本的控制器,在温差和湿度超过用户设定值范围时,启动通风设备,否则自动关闭通风设备。

即本文所介绍的基于单片机的通风控制器设计。

　　常见的湿度测量方法有：

动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法。

　1.双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。

由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±

2%RH以上。

　2.静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。

但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。

用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。

特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6－8小时。

　3.露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。

计量用的精密露点仪准确度可达±

0.2℃甚至更高。

但用现代光—电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

　4.干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。

历史悠久，使用最普遍。

干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：

即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。

普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5－7%RH，干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。

通常，理想的湿度传感器的特性要求是，适合于在宽温、湿范围内使用，测量精度要高；

使用寿命长，稳定性好；

响应速度快，湿滞回差小，重现性好；

灵敏度高，线性好，温度系数小；

制造工艺简单，易于批量生产，转换电路简单，成本低；

抗腐蚀，耐低温和高温特性等。

1.3本文的主要研究内容

基于ST89C51单片机的通风控制器。

该控制器应用多个一线式温度传感器PT100检测机房内不同点的温度值及机房外温度，应用HS1101湿度传感器检测机房内外湿度。

根据检测的温度和湿度，按照通风条件来控制排风扇和鼓风机的启停，从而实现对机房通风的智能控制。

系统的工作原理为:

由于通信机房内不同深度处各点温度不同，因此，通过传感器检测通信机房的多点温度，用一个温度传感器检测机房外温度。

通信机房内湿度主要是检测机房内大气的湿度，因此在机房内上空安装一个湿度检测传感器;

机房外湿度也是用一个湿度检测传感器检测大气温度。

单片机通过采集这些参数值后，根据通风条件判断是否需要启停鼓风机或排风扇，并输出相应的控制信号，控制信号通过固态继电器驱动鼓风机或排风扇工作。

框图如1-1所示：

图1-1系统框图

本系统的总体目标是实现室内温度和湿度的自动控制，即通过传感器采集室内的环境状态，并将数据送入单片机;

然后单片机根据现有的环境条件判断是保持原来的状态，还是调整风机速度进行降温加湿，并确定风扇速度的大小，只要系统不停的重复上述工作就能自动调节环境；

同时本系统具有良好的人机交互性;

能够通过键盘及显示器比较方便地进行温度等环境条件的设定。

第2章环境参数采集对的传感器介绍

2.1常用温度采集传感器及测温原理

温度传感器有各种类型，根据使用方法不同，基本上分为接触式和非接触式两大类型，见表1-1。

接触式是传感器与物体直接接触，从而测量物体的温度，这种方式构造简单，现在应用最广；

非接触式是测量物体相应温度辐射的红外线，从而测量物体的温度，这种方式测量物体的相对温度较方便，但测量物体绝对温度时需要进行补偿，传感器构成复杂。

表1-1常用温度传感器的类型

传感器的方式

传感器机理

传感器实例

接触式

热膨胀

气体压力、液体体积、

固体形变

电阻

金属、半导体

热电动式

热电偶

磁性

温敏铁氧体开关

介质特性

电容传感器

其他传感器

液晶

非触发式

辉度检测方式

光高温计、双色高温计、自动辉度调节温度计

辐射能量检测方式

热型、量子型

2.2PT100温度传感器处理电路

随着传感器技术和电子测量技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业现场，新型的电子测温仪器不仅操作简单，而且精度比