教室温度集中控制系统设计毕业论文_自动化毕业设计

教室温度集中控制系统设计毕业论文

2021-04-15更新

摘 要

随着社会的发展,教室空调越来越多,传统空调遥控器控制温度的方式已经不能满足节约能源的需求,本课题设计的是一个基于单片机的远程空调集中控制系统。

系统通过ATC89C51单片机和红外发射电路遥控空调的起停,通过RTL8019AS以太网控制器使之与远程PC进行通讯。主要控制过程如下:利用温度传感器采集的温度传输给单片机进行处理并通过LED数码管显示。当需要改变教室温度时,后台工作人员通过PC发出指令,然后再通过以太网发送到教室的单片机端,单片机接收到后台传来的命令后,通过红外发射电路遥控空调动作。本设计包括:红外发射模块、数码管显示模块、按键模块、温度检测模块和以太网传输模块。由于采用了上述设计,所以本设计具有扩展性好,成本低廉,传输距离远等优点,可以大幅的节约电力资源。

关键词:单片机;温度控制;以太网传输

Design of the temperature control system used in the classroom

ABSTRACT

With the development of society, air condition are increasingly used in classrooms. the traditional air condition remote control system was unable to meet the demand for energy conservation, this topic design is based on single chip microcomputer for long distance air conditioning centralized control system.

The system is based on the ATC89C51 microcontroller and infrared emission circuit remote control from the start and stop, through the RTL8919AS Ethernet controller to communicate with the remote PC. The main control process is as follows: the temperature sensor is used to collect the temperature which is transmitted to the MCU to process and display through the LED digital tube. When the need to change the temperature of the classroom, backstage staff through the PC issued a directive, and then through the microcontroller Ethernet to send to the classroom terminal, MCU receives the to the backstage of command, moves through the infrared emission circuit remote control air conditioning. The design includes: infrared emission module, digital tube display module, key module, temperature detection module and Ethernet transmission module. Due to the adoption of the above design, the design has the advantages of good expansibility, low cost, long transmission distance, etc., and can greatly save the electric power resource.

Key words:Singlechip;Temperature Control;Ethernet Transmission

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第1章 绪论 – 1 –

1.1 课题来源 – 1 –

1.2 空调控制系统的发展概况 – 1 –

1.2.1国内空调控制系统 – 1 –

1.2.2国外空调控制系统 – 2 –

1.3 远程控制技术的发展 – 2 –

1.4 课题研究的意义 – 3 –

1.5控制系统的方案选型 – 4 –

1.5.1基于STM32的高校教室空调控制系统 – 4 –

1.5.2基于PLC的高校教室空调控制系统 – 4 –

1.5.3基于51系列单片机的高校教室空调控制系统 – 4 –

1.6 系统数据传输的方案选型 – 4 –

1.6.1 RS485总线技术 – 4 –

1.6.2 现场总线技术 – 5 –

1.6.3 以太网技术 – 5 –

1.7 课题主要内容 – 6 –

第2章 教室温度集中控制系统总体方案设计 – 7 –

2.1系统设计的原则 – 7 –

2.2系统主要功能 – 7 –

2.3系统总体结构设计 – 8 –

第3章 教室温度集中控制系统硬件设计 – 9 –

3.1主要硬件介绍 – 9 –

3.1.1 AT89C51单片机 – 9 –

3.1.2 DS18B20温度传感器 – 10 –

3.1.3 RTL8019AS以太网控制器 – 10 –

3.2 系统各组成单元 – 12 –

3.2.1信号发射电路 – 12 –

3.2.2独立式按键电路 – 14 –

3.2.3数码管显示电路 – 14 –

3.2.4单片机的以太网接入电路 – 15 –

3.2.5 BS18B20温度检测模块 – 16 –

第4章 教室温度集中控制系统软件设计 – 18 –

4.1 系统总流程图 – 18 –

4.2红外发射控制空调的程序流程图 – 19 –

4.3以太网传输数据流程图 – 22 –

总结 – 26 –

致谢 – 27 –

参考文献 – 28 –

附录A 系统电路原理图 – 29 –

附录B 部分系统软件 – 33 –

第1章 绪论

1.1 课题来源

随着经济的高速发展,为改善生活工作环境,很多楼宇安装了很多空调设施,但由于缺乏有效的统一管理,使得能源消耗过大,且利用率很低,导致温室效应越来越明显。在我国绝大多数的城市夏天气温很高,而且高天天气持续存在,导致了夏天的用电量的大幅提升。而制冷的空调,占据了夏天民用用电的第一名,平均占用电量的25%。而在空调设备完善的一线城市,其用电总量更是占到民用总用电量的一半。目前高校教室已拥有大量的空调设备,在夏季高温的时候,高校教室的空调设定温度都极低,这样不仅造成电力资源的巨大浪费,而且教室内环境也让人很难受。特别是个别教室甚至出现了无人开这空调的现象,这样就造成了大量的能源浪费。因此,高校空调节能技术的研究是非常必要的。针对这一问题,本课题将设计一个空调自动控制管理系统,通过软件远程控制空调运行,进行统一管理以此减少能源损耗。

1.2 空调控制系统的发展概况

1.2.1国内空调控制系统

随着计算机技术、网络技术、传感技术、控制技术的高速发展,各种数据检测、监控、传输等都已经具备了实施的前期基础,这也增强了了空调远程控制技术的发展速度,使得单独空调设备控制的集中化、网络化能够实现。

国内某些空调设备控制器生产厂商,基本都是运用串口技术实现与空调的通信以此来实现独立空调的控制集中化和网络化。由于受串口技术发展的局限性,所以导致通信的距离不远,而且无法大规模的集中控制空调设备,因此此种方法只适用于小规模的空调设施的集中控制。而于此同时,因为前些年单片机技术发展缓慢,导致单片机的存储器空间较小,其功能也比较单一,需要较多的外部辅助设备来进行扩展,而较多的外围设备的存在使得其设计复杂,可靠性也难以保证,因此基于单片机的空调远程控制系统发展缓慢。随着社会的进步和技术的发展,使得以前功能单薄的单片机发展迅速,使其功能日益完善,型号越来越多,集成度越来越高,抗干扰能力也越来越强。成本也越来越低。目前,我们已成功把单片机技术运用到空调远程控制的系统上,设计一种价廉物美可靠性高的远程空调网络控制器。它能够同时监控多台空调的运行,并按要求控制其运行,达到统一管理,高效利用能源的目的。

1.2.2国外空调控制系统

国外的空调控制系统有很多。其中,日本大金空调研发的DS-AIR远程操作系统能够让客户无论在哪儿,都能遥控舒适。其系统以全面适用于IOS、Android系统,轻松实现远程控制功能。其先进的智能空调管理器(型号:DCM601A611M;如图1.1所示)已能控制512台室内机(加扩展器)、80套室外机(加扩展器),此控制器能够单独、集中控制空调,年月日的日程设定,室温上下限的设定,故障自动报警,运行记录显示,联锁控制等等先进的功能。此外,大金的其他空调控制器也非常先进,如:DAM602B51M、DCS601C51C、DCS302C611等等。

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