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文檔簡介
1、人體熱舒?zhèn)鞲衅鳒y試系統(tǒng)設(shè)計 摘 要:基于人體熱舒性的研究,本文提出了一種熱舒適性傳感器設(shè)計方案。系統(tǒng)以單片機為核心,通過測量環(huán)境溫度、空氣濕度、風速三個變量,通過單片機數(shù)據(jù)處理與計算,得出人體熱舒適性指標。系統(tǒng)簡單可靠,為人體熱舒適性研究的實驗實踐打下了一定的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞:外界環(huán)境溫度;濕度;風速;單片機處理系統(tǒng);傳感器 中圖分類號: TS94 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2016)13-128-2 0 引言 從理論上講,當氣溫高于32時,人體就會出現(xiàn)炎熱的感覺,但是實際情況不是這樣的。例如,在氣溫 35的環(huán)境中,如果空氣的相對濕度在4 0% 5 5%,平均風速在3m/
2、s以上的這種環(huán)境下,雖說溫度很高,但是人體就不會感覺到很炎熱。如果人是處在同樣的溫度環(huán)境下,把濕度逐漸增大到70以上,此時的風速在很小時,人體就會產(chǎn)生悶熱難熬的感覺,甚至極大可能出現(xiàn)中暑現(xiàn)象。這說明舒適度不僅僅與溫度有關(guān),還與相對濕度,環(huán)境風速等因素有直接關(guān)系。就目前市場而言,能夠很好的測出人體的熱舒性的儀器都是很不準確和科學的,現(xiàn)如今的單片機的應(yīng)用已經(jīng)涉及到各個領(lǐng)域中了,通過微機的計算可以正確的得出科學的數(shù)據(jù)供我們?nèi)祟愂褂谩1疚幕谝陨系乃悸?,以AT89C51為核心,設(shè)計能夠計算出人體舒適指數(shù)一套系統(tǒng)。 1 硬件系統(tǒng)設(shè)計 本文人體熱舒性參數(shù)測試系統(tǒng)由溫度、濕度、風速傳感器完成對參數(shù)的采集,這
3、里我們采用的是GFW15風速傳感器,HIH3610濕度傳感器,DS18B20溫度傳感器。通過傳感器采集的信號經(jīng)過AD7705轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,測量電路對傳感器所探測到的電流信號進行放大并且轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后,再傳送給C51單片機,再由C51單片機進行特定的分析和處理,參數(shù)值通過lcd顯示出值。整個系統(tǒng)包含測量電路,微控制電路,顯示電路。其中測量電路主要是包括為兩個方面,第一方面是熱敏電阻信號的處理機制;而第二方面是熱電堆信號的處理機制。因為熱電堆輸出的信號主要是電壓信號,所以我們不必要進行其它方面的處理,其實我們直接將其信號放大處理得到以后,只要能夠讓A/D轉(zhuǎn)換器檢測分辨的電壓信號就可以了。正溫度系數(shù)
4、的熱敏電阻的信號是隨著電阻值的變化將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電信號。微控制電路主要是對傳來的數(shù)字信號進行整合并且分析得出具體的采樣值,采樣得到的信號一般是在-5V+5V之間。顯示電路主要是對計算出的人體熱數(shù)指數(shù)進行顯示,能夠很清楚的得到此時的環(huán)境下人體的熱舒性指數(shù)。 通過以上電路硬件的鏈接可以很好的完成電路端的設(shè)計,上電以后可以很好地對外界的環(huán)境溫度,濕度和風速進行分別的采集,然后通過人體舒適性指數(shù)的指標來進行判斷人的舒適等級。 2 軟件設(shè)計 本次人體熱舒性指數(shù)測試系統(tǒng)中,軟件大體的設(shè)計是包括單片機的通信設(shè)計電路的編程和傳感器對數(shù)據(jù)的采集處理。軟件編程的設(shè)計我們在KEil軟件里編寫,將KEI
5、L中的C程序經(jīng)過燒錄插件寫入單片機內(nèi)部并且鏈接連接電路。首先我們要對三個傳感器與LCD液晶顯示屏進行各自的初始化設(shè)置,本次設(shè)計編程采用C語言在keil環(huán)境中進行,通過使用串口通訊線將串口連接起來,第一步是調(diào)試下位機的串口通信,在這過程中我們采用串口調(diào)試助手,在keil軟件環(huán)境中編程,要傳送的信號通過上位機和通訊串口發(fā)送到下位機,下位機一接收到上位機發(fā)送的字節(jié)信號后就再傳送給上位機。第一步我們設(shè)定的是把三種傳感器和液晶顯示屏進行初始化,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換把電壓信號傳送給我們的單片機進行分析,分析采樣的次數(shù)計算出采樣的一個平均值,分別得出我們的三個參數(shù)值,各部分調(diào)試完成后對整個系統(tǒng)進行調(diào)試,硬件軟件都準備好之后,啟動系統(tǒng),進行試驗,軟件流程圖如圖2所示: 3 實驗結(jié)果及總結(jié) 通過測出的溫度,濕度和風速三個條件就可以通過以上的公式即可算出人體的舒適度。實驗表明,該人體熱舒?zhèn)鞲袦y試系統(tǒng)準確可靠并且實用簡便,實驗的結(jié)果基本上達到我們的預期目標。 參 考 文 獻 1 戴勝華,蔣大明.單片機原理與應(yīng)用M.北京:清華大學出版社,2005. 2 張洪潤,易濤.單片機應(yīng)用技術(shù)教程M.北京:清華大學出版社,2003. 3 樊昌信,通信原理M.北京,國防工業(yè)出版社,2007. 4 陳艾.敏感材料與傳感器M.北京:高等教育出版社,2004. 5
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