1、第 1 页 共 38 页扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计 (论文)作 者 : 学 号：教 研 室 : 电气教研室 专 业 : 电气自动化 题 目 : 公共浴室的自动通风系统设计 指导者： 评阅者： 第 2 页 共 38 页2013 年 5 月第 3 页 共 38 页扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 公 共 浴 室 自 动 通 风 系 统 设 计 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字) ： 2013 年 5 月 15 日第 4 页 共 38 页毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语评阅者评语： 评阅者(签字) ：
2、年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人( 签字) ： 2013 年 5 月 20 日第 5 页 共 38 页毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要摘要随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、传感器技术、单片机技术以及各种智能技术的迅速发展，特别是高可靠性单片机出现以及传感器技术的日益成熟，随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、传感器技术、单片机技术以及各种智能技术的迅速发展，特别是高可靠性单片机出现以及传感器技术的日益成熟，使得现代工业控制系统的设计开发时间变得更加短，成本降低很多，可靠性变得更高。公共浴室是人们用来清洁身体，享受热水所带来的舒适，消除日常工作
3、学习所带来的疲劳的场所。洗澡可以清除体表污垢、汗渍，达到消除疲劳、减轻和治疗某些疾病及保健作用。公共浴室通过有偿或无偿服务，解决人们出门在外的洗浴问题，或者冬天在家里洗浴不方便的问题，使人们更大空间的可以通过洗浴得到生活上的享受。然而由于冬日气温较低，公共浴室的人流量较大，浴室密闭空间内的气温以及空气质量由于不能及时通风，达不到一个使人舒适的要求，不能达到公共浴室使人们即使家里洗浴不方便或者出门在外也能够轻松享受的出发点，使人们不能在公共浴室得到应有的享受，花了钱却不能得到最优质的服务。为了解决这一问题，本课题设计了基于51 单片机控制的公共浴室的自动通风系统。从硬件和软件方面介绍了本自动控制
4、系统的设计和制作。实验结果证明，本系统能够完成公共浴室的自动通风。关键词 公共浴室，自动通风，51 单片机，温度传感器，直流电动机第 6 页 共 38 页目录1 绪论.11.1 传统上对于公共浴室的通风问题解决方案.11.2 近代建筑学对于公共浴室的通风问题解决方案.11.3 本设计方案对于公共浴室通风问题的解决方案.21.4 本设计方案较传统上和近代建筑学上解决方案相比的优势.21.5 自动控制系统的选择.31.6 本章小结.42. 系统硬件设计说明42.1.整体的硬件系统说明42.2 单片机系统设计说明.52.2.1 单片机的定义及选型 .52.2.2 89c51 单片机介绍 .62.3
5、测温系统设计说明.92.3.1 温度测量方法 .92.3.2 温度传感器的选择 .92.4 通风系统的设计说明.152.4.1 通风系统的整体设计说明 152.4.2 交流电机部分的选择 152.4.3 通风扇扇叶设计 152.4.4 通风流量的计算 162.4.5 以实际公共浴室为例计算通风流量以及电机选型 172.5 电路图的设计.172.6 本章小结.203. 系统软件设计说明203.1 主要运行流程说明.203.2 单片机程序.213.2.1 单片机程序选择 213.2.2 ds18b20 温度传感器部分 .223.2.2 交流电机部分（在设计中用继电器的通断代替交流电机的启停） 27
6、3.3 本章小结.304. 本设计在 proteus 中的仿真 304.1 在状态一情况下仿真图.304.2 在状态二情况下仿真图.334.3 在状态三情况下仿真图.354.4 本章小结.37结论.37致 谢.37第 7 页 共 38 页参考文献.381 绪论公共浴室是人们清洁身体、追求美丽，享受洗浴所带来舒适感的场所。洗澡可以清除体表污垢、汗渍，达到消除疲劳、减轻和治疗某些疾病及保健作用。公共浴室通过有偿或无偿服务，解决人们出门在外的洗浴问题，或者冬天在家里洗浴不方便的问题，使人们更大空间的可以通过洗浴得到生活上的享受。然而由于冬日气温较低，公共浴室的人流量较大，浴室密闭空间内的气温以及空气
7、质量由于不能及时通风，达不到一个使人舒适的要求，不能达到公共浴室使人们即使家里洗浴不方便或者出门在外也能够轻松享受的出发点。1.1 传统上对于公共浴室的通风问题解决方案我国在公共浴室的发展上最早起源要追溯到宋朝，至今也有一千多年的发展历史，在解决公共浴室的通风问题上也有很多经验，但这些经验往往都是建立在人工基础上的，主要是通过浴室工作人员的感官来决定公共浴室空间内是否通风，在浴室工作人员主动感觉到浴室空间内的空气有些浑浊，温度有些偏高，使人们感到不适的时候，或者说有在公共浴室空间内洗浴的其他人因为空气浑浊，温度偏高感到不适的时候提醒浴室工作人员，浴室的工作人员才会采取开窗户通风，以及用凉水浇地
8、板等方法降低公共浴室空间的温度，改善公共浴室空间内的空气质量，从而达到公共浴室密闭空间内的通风问题，解决人们在公共浴室洗浴时因为公共浴室空间内的空气质量浑浊，温度偏高所引起的身体不适的问题。1.2 近代建筑学对于公共浴室的通风问题解决方案随着近代建筑学的发展，在一些中高档的公共浴室的设计中，公共浴室建造开始便以建筑学为基础，通过合理的空间布置与分配，来解决人们在洗浴时，会因密闭空间内的空气不流通以及洗浴温度偏高所引起的诸多不适感。比较常见的方法有分类分区设计，空气引流通风等方法。一般通过将淋浴区与沐浴区分开，使其在两个区域内，使得淋浴区没有沐浴池的水汽影响，不会因为人们淋浴所产生的水汽使得淋浴
9、区的温第 8 页 共 38 页度迅速上升，而沐浴区的温度因为没有人们淋浴所产生的水汽影响，也会在长时间内保持恒温。大部分中高档浴室占地面积比较大，在设计时空余空间比较多，也在一定程度上加快了空气的流通，在设计时，只需要通过对称的位置设置窗户，使得空气流通变得方便，也会在很大的程度上加快空气的流通，从而达到公共浴室的自动通风问题。更主要的是中高档浴室在设计时，便设有桑拿区，淋浴区，沐浴区，休息区等空间。在空间上不是密闭的环境，通风上不存在太大的问题，从合理的建筑布局方面解决人们在公共浴室洗浴时因为公共浴室空间内的空气质量浑浊，温度偏高所引起的身体不适的问题。1.3 本设计方案对于公共浴室通风问题
10、的解决方案为了解决公共浴室的通风问题，本课题设计了自动控制的公共浴室的自动通风系统，该系统自动控制温度传感器测定浴室空间内环境质量，反馈给自动控制系统，再由自动控制系统控制交流电机（由于交流电机的使用需要考虑到功率的大小，牵扯到浴室空间的大小以及通风流量，要结合具体的公共浴室的具体情况分析，而且交流电机无法仿真，所以在后期的仿真中我们利用继电器的通断，表现交流电机的转动与停止） ，以达到自动通风，并在同时设置指示灯提示。当公共浴室内的气温高于37的时候，交流电机工作，通过安装在交流电机上的风扇叶的转动，将外部的新鲜空气以及外部的低温吹入浴室空间内，起到通过自动通风营造一个舒适的洗浴环境的作用。
11、当公共浴室内的温度由于自动通风的效果降到27的时候，交流电机会停止工作，浴室内的温度会因为水汽等原因逐渐上升，当温度上升到37的时候，会继续重复以上的工作状态。1.4 本设计方案较传统上和近代建筑学上解决方案相比的优势一、本设计与传统上的解决方案相比较根据生物学研究表明，人在洗浴的时候，如果浴室的温度高于 40，人们便开始会感到不适，洗浴时的最适温度为 30。传统上对于公共浴室通风问题的解决方案主要是建立在人工基础上的，因为这种解决方案上对于温度的判断是处于人的主观判断上的，第 9 页 共 38 页人与人之间有一定的偏差，更有可能因为工作人员的疏忽，忘记通风，往往达不到可以使公共浴室空间内的空
12、气质量以及温度适合人们洗浴的一个环境。而本设计方案与传统上的解决方案相比主要有两个优势，其一是通过温度传感器对浴室内温度的测量，用具体的数据解决了传统上人的主观臆断不够准确的缺陷，针对生物学上人体最适洗浴温度为 30，和 40以上的温度会使人感到不适应这两个数据值，选择了适中的 27停止通风和 37开始通风工作；其二是使用单片机自动化控制解决了传统解决方案中可能由于浴室工作人员的疏忽，忘记通风使得浴室内空间温度过高，或者延迟通风时间，使得浴室内温度过低的问题。二、本设计与近代建筑学上的解决方案相比较近代建筑学上的解决方案主要是建立在合理的空间布局上的，一般是针对中高档公共浴室，这种近代建筑学上
13、的解决方案有一定的局限性，需要在公共浴室兴建的时候便融入近代建筑学上对于这种问题解决方案的理念，对于一些已经成型的公共浴室改造起来比较麻烦，而且成本过于高昂。而本设计与近代建筑学上的解决方案相比主要也有两个优势，其一是本设计方案主要采用电气上的自动控制系统方案，可以在公共浴室原有的基础上进行改造，只需要进行局部改造，改造起来十分方便，占用空间小，对公共浴室本身的要求不高，除了中高档的公共浴室，也适合一些低档浴室。其二是较近代建筑学上的解决方案相比，本设计方案所需要的成本十分低廉，有很大的价格优势。1.5 自动控制系统的选择在控制系统方面，目前具有多种的控制方式，比如传统的手动控制方式、单片机控
14、制方式、PLC 控制方式等。手动控制：手动控制是一种建立在人工操作上的控制方式，优点是可以通过人的主观判断直接执行，操作起来方便，缺点是人工操作由于是人的主观臆断，失误的可能性高，也是对人力资源的一种浪费。单片机：单片机具有多种优点，比如处理能强、运行速度快、功耗低等，在温度控制系统的控制方面，灵活简单，精度较高，是比较常见的控制方式。在日常的生产第 10 页 共 38 页生活中，单片机温度控制系统，稳定性好，无振荡幅度，主要是保证温度在一定温度范围内变化。PLC：PLC 经过了几十年的不断发展，已经是一种成熟的控制手段，具有高性能、实用性强、抗干扰能力强等特点，利用 PLC 温度控制模块进行
15、温度控制是一种常用的方法。PLC 模块温度控制系统具有精度高、价格低廉、性能稳定，使用的非常广泛。经过对以上控制系统的优缺点分析，本设计决定选用单片机作为公共浴室自动通风系统的控制系统。1.6 本章小结本章对公共浴室通风问题的解决方案，从传统上，近代建筑学上，以及本设计上做了详细的介绍，也将各种解决方案进行对比，直观的突出了本设计相比传统上和近代建筑学上的解决方案相比较所具有的优势。也介绍了各种控制方式，选择单片机作为本应用系统的控制方式。本设计从硬件和软件方面介绍了本公共浴室自动通风的设计和制作。实验结果证明，本系统能够完成公共浴室的自动通风。2. 系统硬件设计说明2.1.整体的硬件系统说明
16、在本设计中，对于公共浴室自动通风系统整体应用系统的构想是由测温系统、单片机控制系统、通风系统三个分系统组成公共浴室通风系统的整体应用系统。通过单片机系统控制测温系统测量公共浴室的室内温度，并将实时温度反馈给单片机，再由单片机对实时温度进行判断，控制通风系统的工作。如图 2.1 所示第 11 页 共 38 页图 2.12.2 单片机系统设计说明2.2.1 单片机的定义及选型（一）单片机的定义单片机是指单芯片微型计算机系统，是把整个计算机系统集成在一个芯片上。（二）选型单片机的的选型是一件十分的重要而且需要花上一些心思的事情,单片机型号选择得是否合适,决定着单片机应用系统是否经济,工作是否可靠;更
17、严重的是，如果选择得不合适,就会造成经济上的损失，也是一种浪费,更会影响单片机应用系统的正常运行,甚至根没有办法保证我们所设计的产品达到预先的功能。 假如有一个已经设计完成的单片机应用系统，一般来说这种应用系统都有着明确的系统功能和技术方面的要求，这个时候，单片机功能过于单一的话，便无法完成应用系统任务，又或者说我们选择一个功能过于强大的单片机，这样不仅显得很没有必要，更严重的是会造成资源的浪费，降低单片机应用系统的性价比。 但是我们也不用太担心，只需要了解各种单片机的规则，掌握相应的单片机知识，运用正确的选型原则，就可以轻松的选择出最适合我们所需要的单片机应用系统所需要的单片机，主要是针对提
18、高单片机应用系统的可靠性，选择性价比最高的产品，当然，使用寿命也是很重要的一个选择标准，单片机芯片选型时,总的原则是: 第 12 页 共 38 页“单片机芯片所包含的功能和数量尽量稍微大于我们的设计需求，设计需求尽可能的只通过使用芯片便可以完成，尽量少使用外围的器件。”, “尽量选择大厂家所生产的单片机产品，选择供应量较多的单片机产品，选择知名品牌，在选择价格低廉的单片机的同时也要保证质量。对于单片机的选型，无外于三个方面，一是技术性，二是实用性，三是可开发性。” (1) 技术性是指选择单片机时候要注意单片机产品的技术指标，才能保证单片机应用系统的可靠运行；(2) 实用性是指通过对单片机供货渠
19、道和信誉程度的调查，选择单片机的生产厂家，通过对大厂家的选择保证单片机应用系统的可靠运行； (3) 可开发性是指我们所选择的单片机需要有一定的开发手段，比如有程序开发工具、仿真调试手段等。2.2.2 89c51 单片机介绍在众多单片机中，89c51 单片机比较适合本设计，所以我们选择 AT89C51 单片机作为本设计中所使用的单片机。本设计所选用的 AT89C51 单片机在 proteus 中的电路元件图如图 3.1 所示。第 13 页 共 38 页图 3.1一、单片机简介说到单片机的结构，其实和计算机的结构类似，都需要硬件和软件，2 者结合才算一个完整的计算机。硬件大致包括 CPU，存储器，
20、I/O 设备接口，定时器，中断系统及时钟时序系统。CPU 中有运算器和控制器，是每个计算机的核心，软件就是程序设计语言了。目前最常用的 51 芯片，AT89C51 是 Programmable and erasable Read Only Memory 只读存储器，带有 4K 字节的低电压，并与 CMOS8 位微处理器组成，统称单片机，主要能与 MCS-51 兼容。所以使用的单片机，为很多控制系统提供了一第 14 页 共 38 页款灵活性高的计划方案。该芯片具有 4k 字节 PEROM，256 个字节的，完全满足了整个控制器的存储容量，也足以使控制器更加精巧。二、管脚说明简单的描述下管脚的轮廓
21、：VCC：电源电压 GNDP0 口：地址/数据总线的合并，一共是 8 位；P0 口可承载 8 个门电路。P1 口： 8 位双向输入输出端口需要顺带一个上拉电阻，对端口输入 1，就可作为输入；P1 口可承载 4 个门电路。P2 口：对端口写 1，此时可作为输出口；P2 口接收高字节地址和某些控制信号。P3 口：端口输入 1，若它们被内部电阻拉到高电平可作为输入端；被外部拉低可作为输出端。以上 4 个端口总体上接的都是输入输出接口。若电平是输出式的引脚，那么该电平是高点平，若电平为输出电流，那么该电平是低电平；引脚输出的电平为低电平即为吸入电流。EA/VPP：中央处理器只对外部程序存储器进行访问，
22、在/EA 处于一种低电平状态的时候，单片机读取外部 ROM 数据；在/EA 处于一种高电平状态的时候，单片机读取内部程序存储器。外部晶振引线：XTAL1：反向振荡放大器的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。三、振荡器特性XTAL1 为反向放大器的输入；XTAL2 为反向放大器输出。将片内振荡器配置到反向第 15 页 共 38 页放大器中。一般有石晶振荡和陶瓷振荡。虽然对于外部时钟信号的脉宽没有什么限制，宽度还是要求要达到脉冲的高电平。四、结构特点1.8 位 CPU；2.片内振荡器和时钟电路；3.32 根 I/O 线；4.外部存贮器寻址范围 ROM、RAM64K；5.2 个 16 位的定时器
23、/计数器；6.5 个中断源，两个中断优先级；7.全双工串行口；8.布尔处理器；2.3 测温系统设计说明2.3.1 温度测量方法温度是一个物理量，在物理学上对于温度的测量有各种各样的方法，有利于液体热胀冷缩的特性制作的液体测量仪器，有利用一些材料在不同温差情况下性能不同的特性制作的固体材料测量仪器，但在本设计中综合考虑，选择温度传感器作为本设计的测温元件。2.3.2 温度传感器的选择一、热电偶用两种不同材料的导体组成一个闭环回路，回路中会因为两个节点之间的温度不同，因为差值的存在产生一定的电势，我们所选择的材料不同和节点的温度不同都会影响到它的大小，我们通常称为热电效应。热电偶就是利用热电效应的
24、原理，将温度的改变转换为电势改变的热敏电偶传感器。用热电偶作为温度传感器测量温度的时候，不同金属第 16 页 共 38 页材料结合会产生热电势，电路中的电压也会因不同材料所形成的结合而发生改变，这样的话，会产生一定的误差，我们称这种误差叫做冷端误差。我们需要在测量中消除这一误差，通常便增加冷端补偿环节。热电偶的测量范围非常宽，通常测量 500以上的高温区。热电偶一般测量高温区，经过研究，不适合本设计，所以我们在这里不予考虑。二、热敏电阻热敏电阻由半导体材料制作而成，半导体材料有敏感特性，所以它的电阻值会因为它的敏感特性随温度变化，它可以分为 PTC 和 NTC，PTC 叫做正温度系数热敏电阻，
25、它的电阻值会随着温度的升高而增大；NTC 叫做负温度系数热敏电阻，它的电阻值会随着温度的升高而减小。PTC 热敏电阻主要由 Bato 系列的材料制作而成，它的电阻值会因为温度超过某一数值快速增大，PTC 典型的 R-T 特性曲线如图 2-2 所示。PTC 的工作温度范围较小，在工作区内，R-T 特性曲线上有两个拐点 TP1 和 TP2，如果温度比 TP1 低的话，温度的灵敏度也较低；如果温度高于 TP2 的话，电阻值会按照指数规律迅速的增大。NTC 热敏电阻的典型 R-T 曲线如图 3.2 所示。NTC 可以在高温环境中工作，一般在高于零下 55低于 300的温度范围内，它的电阻值与温度的变化
26、规律按指数规律。NTC 的主要有电阻温度系数大，灵敏度高；结构简单，体积小，可以测量点温度等优点；缺点主要是非线性严重。正温度系数热敏电阻的灵敏度比较低，而公共浴室中的温度变化频繁，所以 PTC 热敏电阻不适合本设计；而负温度系数热敏电阻主要是针对点温度的测量，而且非线性严重，所以也不适合本设计。所以本设计不考虑热敏电阻作为本设计中使用的温度传感器。第 17 页 共 38 页图 3.2三、集成温度传感器集成温度传感器最经典的就是美国公司生产的 AD590 和 LM335，NP 结温度传感器在准确度上，在和线性度上都不如这两种温度传感器。AD590 在高于零下 50低于 150的温度中，都可以把
27、它当作一个高阻抗的电流源，工作电压在 4V 到 30V 之间。它的输出电流和温度所呈现出来的线性关系为 I0=1/K,通过对电流的测量，可以算出它的温度值；可以把 LM335 在零下 40到 100的范围内当成是一个电压源,温度和输出电压成 v0=V0=10mV/K 的关系,我们知道它的电压值的时候,可以利用该公式确定它的温度值为 T=(V/(10Mv/k)-273.15，单位为。AD590 和 LM335 都是高精度的温度传感器，但是他们都有需要其他辅助路线，路线复杂，编程难度大的缺点，在公共浴室自动通风系统的设计中，并不需要太精确的温度，更看重的是简单的设计，低廉的成本，所以在本设计中也不
28、考虑这两种集成温度传感器作为本设计中的温度传感器。三、DS18B20 温度传感器DS18B20 温度传感器是比较常见的温度传感器，它的体积小，精度相对也较高，抗干扰能力相对比较强，价格低廉，是一种实用性很强的温度传感器。如图 3.4 所示。第 18 页 共 38 页图 3.4这种数字温度传感器接线简单方便，可以适用于各种场合，应用范围包括恒温控制，工业控制，密室测温以及任何的热敏感场所等；由于它成本低廉，使用方便简单，所以在本设计中我们选用 DS18B20 作为公共浴室通风系统中的温度传感器，下面是关于DS18B20 温度传感器的使用参数。它由存储器、64 位光刻 ROM、温度传感器灵敏元件、
29、高温触发器 TH、低温触发器TL、配置寄存器组成。它的内部结构图如图 3.5 所示。图 3.5 第 19 页 共 38 页表一：DS18B20 温度传感器温度格式表表二：DS18B20 温度传感器温度数据表表三：配置寄存器结构表四：温度分辨率设置表第 20 页 共 38 页表五：DS18B20 温度传感器暂存寄存器分布表六：ROM 指令表表七: RAM 指令表第 21 页 共 38 页2.4 通风系统的设计说明2.4.1 通风系统的整体设计说明在通风系统的选择上，也有多种选择，有传统上的开窗通风，通过外界与室内的空气的温差进行浴室内与外界的空气对流作用，完成公共浴室内的自动通风，这种通风的优势
30、是原生态，节能，但是这种通风方法的缺陷是通风效果比较差，通风量小，不能及时的降低浴室内的温度。还可以选用通风机利用通风管道进行通风，这种通风方法的优势在于通风速度快，能够在短时间内有效的实现公共浴室的自动通风。所以在本设计中选用通风机作为本设计的通风系统，通风机选用交流电机作为通风机的电机选择。本设计在通风系统的设计方案中设计两个通风口，通过两台交流电机的正转和反转分别将浴室空间内的空气抽出，和将浴室外部空间的空气吹入。2.4.2 交流电机部分的选择公共浴室的自动通风系统的通风系统部分通风机的选择理论上应该选择交流电机，但是交流电机也有不同的产品，有大功率的，也有小功率的，有三相交流电机，也有
31、单相交流电机，品牌也是多种多样的，在交流电机的选择上，我们在保证电机质量的情况下，要根据公共浴室的具体情况，比如公共浴室的面积，通风流量等因素，具体分析选择多少功率的，单相还是三相交流电机，既要保证不浪费资源，也要能保证完成公共浴室自动通风的任务。在交流电机的选择上，还应该注意抽风电机的功率以及转速应该小于吹风电机的功率。2.4.3 通风扇扇叶设计本设计在排风扇扇叶的设计中，采用 3 个叶片的鸟翼型的通风扇叶，如下图 3.7 所示。采用 3 个叶片的好处是因为 3 个叶片是属于奇数叶片数的轴流排风扇设计，这种设计往往可以避免因为没有调整好平衡的偶数叶片数而且性状是对称的设计，容易产生共振，使得
32、质量无法抵御共振所产生危害的叶片造成的叶片和心轴的断裂所引起的损失。第 22 页 共 38 页图 3.72.4.4 通风流量的计算在物理学上，我们通常对通风流量的计算采用流速乘通风管道的截面积再乘以通风时间。在公共浴室自动通风系统中对于流量的计算要根据具体的公共浴室的具体情况选择具体的交流电机，根据交流电机的具体参数的调试，确定交流电机转动风扇叶所能产生的空气流速，用这个流速乘通风管道的截面积再乘时间，就可以得出本设计中涉及的通风流量。根据具体的流量计算结果，在设计上我们要求抽风机电机的通风流量要略微的低于吹风电机的通风流量，因为在实际的应用中，通风量的大小还会受到温差的影响。这样可以避免因为
33、抽风机的通风流量过大，引起浴室空间内的空气流失，造成氧气不足的后果。一般情况下，通风量的计算就是风速 V 和风道截面积 F 的乘积，市场上的通风机一般通过风速计准确测量出通风量的大小，实际上通风量的计算只要用公式 Q=VF,就可以算出来。对于整个公共浴室内的通风量的计算，计算公式为 N=Vn/Q，N 是指风机的数量，V 是室内的体积，n 是换气的次数，Q 是指单台风机的通风量。第 23 页 共 38 页2.4.5 以实际公共浴室为例计算通风流量以及电机选型以一个 50，墙高 3m 的公共浴室为例，要求五分钟内要将浴室空间内的空气全部换出，因为超过五分钟的话，会使浴室内的人们感到不适。公共浴室内
34、的体积计算：50*3m=150m.在五分钟内换完所以的气体的话，需要每分钟换出 30m的气体。所需要的通风流量 Q 为 30m/min。由于通风量 Q=VF，设置公共浴室通风管道的截面积为 0.1。所需要的风速 V 就等于 3m/sec。功率 P=（SV）/2=0.6SV,所以功率=1.62w所以在面积 50，墙高为 3m 的公共浴室的自动通风系统中只需要选用一个功率为1.62w 的额定电流为 220v 的小型交流电机就可以完成通风量的工作。2.5 电路图的设计在电路图的设计上，由于交流电机难以通过 proteus 仿真软件进行仿真，我们在电路图的设计中使用继电器的通断，代替交流电机的启停。本
35、设计的电路图在 proteus 中绘制如下图所示。第 24 页 共 38 页本设计电路图在 proteus 中绘制出来局部放大图如下：第 25 页 共 38 页第 26 页 共 38 页2.6 本章小结本章节从硬件方面介绍了本设计所用的单片机、温度传感器、电机、风扇叶的各种特性以及它们的选型。3. 系统软件设计说明3.1 主要运行流程说明一、各分状态说明状态 1：由 51 单片机控制集成温度传感器工作，集成温度传感器将浴室内温度反馈给51 单片机，当浴室内温度高于 37时，51 单片机给交流电机信号，控制交流电机转动。状态 2：由 51 单片机控制集成温度传感器工作，集成温度传感器将浴室内温度
36、反馈给第 27 页 共 38 页51 单片机，当浴室内温度不高于 37时，51 单片机不做出命令，交流电机不工作。状态 3：由 51 单片机控制集成温度传感器工作，集成温度传感器将浴室内温度反馈给51 单片机，当浴室内温度低于 27时，51 单片机控制继电器断开，交流电机停止转动。如图 4.3 所示。二、整体流程说明开始运行系统，由 51 单片机控制集成温度传感器工作，集成温度传感器将浴室内温度反馈给单片机，如果浴室内温度高于 37，则进入状态 1 工作，单片机继续控制集成温度传感器工作，当温度低于 27时，则进入状态 3 工作,如果浴室温度不高于 37，则进入状态 2 工作。如图 4.4 所
37、示。图 4.4第 28 页 共 38 页3.2 单片机程序3.2.1 单片机程序选择51 系列的单片机无论从硬件，还是从存储单元及其他的要求，这里都会优先采用汇编语言，汇编语言虽然不及高级语言那么深入，也不像机器语言那么简单，但其分析问题的方法优于其他 2 种。汇编语言基本结构有 4 种： 顺序结构：是 4 种结构中最基础的，也是最简单的，一句一句翻译并执行到最后一个指令。循环结构：需要重复之前的命令时，就直接插入这条指令。这条指令的使用不仅使整个程序干净，整洁，也少了许多的步骤。选择结构：别名是分支结构，解释起来非常容易，当出现有 2 条路的时候，按其条件选择道路，道路出口的答案也是不同的。
38、子程序结构：在该结构必须给它命名，其标志是返回指令 RET 或者是 RET1。3.2.2 ds18b20 温度传感器部分#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit DQ = P12;/*精确延时函数*/void delay10us(void) /误差 0us第 29 页 共 38 页unsigned char a,b;for(b=1;b0;b-)for(a=2;a0;a-);void delay20us(void) /误差 0usunsigned cha
39、r a,b;for(b=1;b0;b-)for(a=7;a0;a-);void delay30us() /误差 0usunsigned char a,b;for(b=3;b0;b-)for(a=3;a0;a-);void delay100us() /误差 0usunsigned char a,b;for(b=1;b0;b-)for(a=47;a0;a-);第 30 页 共 38 页void delay200us(void) /误差 0usunsigned char a,b;for(b=1;b0;b-)for(a=97;a0;a-);void delay500us() /误差 0usunsigned char a,b;for(b=71;b0;b-)for(a=2;a0;a-);void DS18B20_init() /DS18B20 初始化 复位DQ = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /延时几个时钟周期 保证 DQ 引脚稳定在高电平DQ = 0;delay500us(); /最短为 480us 的低电平信号 复位
