室内空气净化系统.docx
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1、编 号:_审定成绩:_ 毕 业 设 计 (论 文)设计(论文)题目: 室内空气净化系统设计 单 位(系别): 自动化系学 生 姓 名: 陈鑫专 业: 电气工程及其自动化班 级: 05111202学 号: 2012212368指 导 教 师: 张姣答辩组负责人: 潘显兵填表时间: 2016 年 5 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目 室内空气净化系统设计 学生姓名 陈鑫 系别 自动化 专业 电气工程及其自动化 班级05111202 指导教师 张姣 职称 讲师 联系电话 教师单位 重庆邮电大学移通学院 下任务日期_2015_年_12_月_29
2、日主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求1. 选用单片机作为主控制器;2. 完成部分模块的设计如温度检测模块、湿度检测模块、温湿度显示模块、电源模块、驱动电路模块、键盘输入模块和报警模块、控制模块;3. 实现系统的软件设计;4. 用PROTEL软件完成系统的原理图设计;5. 应用仿真软件Protus实现模拟。 进 度 计 划第1周第3周:查阅资料,完成英文翻译及整体方案设计;第4周第6周:完成系统硬件的设计;第7周第9周:完成系统软件的设计;第10周第12周:撰写论文、修改论文,完成答辩 主 要 参 考 文 献1 邓永光.基于单片机的室内智能通风控制系统研究D.南昌:南昌大学,2008
3、.2 孙勇.生物安全实验室空调净化控制系统的研究和应用D.西安:西安电子科技大学,2009.3 冯磊.医院多功能情报监控系统的研究D.上海:上海交通大学,2008.4 肖德玲.基于Internet的远程室内空气品质检测与评价D.西安:西安工程科技学院,2004.指导教师签字: 年 月 日教研室主任签字: 年 月 日备注:此任务书由指导教师填写,并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。摘 要在我们生活的大多数场所,为了节省能源,其建筑都是密封的。即使在安装空调系统的前提下,通常的新风量约占空调总风量的15左右,其余的85都是室内的回风,因此室内的大部分空气都在往返循环使用,所以室内常积有许多诸如病
4、毒、霉毒、细菌、真菌、烟尘、异味、化学物以及转换后的甲醛、笨、氨等污染,使室内空气质量更加恶化,污染更加严重。在卫生部组织开展的全国公共场所中央空调通风系统卫生状况监督检查结果也表明,合格率仅为6.2。人们在这样的环境下生活工作,严重危害健康和生命。本文主要对家用空气净化器进行分析设计,根据空气净化器的内部结构和各部件的工作原理,以及消费者需求进行设计。设计了一种基于C8051F020 单片机的智能室内空气净化系统,该系统主要包括气体传感器阵列数据采集模块、电机和紫外灯驱动控制模块、紫外灯灯管信号反馈模块、TFT 液晶触摸显示模块、红外遥控和蜂鸣器发声装置等,实现了空气净化过程的智能控制,提供
5、了TFT 液晶触摸显示的友好操作界面。【关键词】 单片机 数据采集 空气净化系统 ABSTRACTIn most places of our life,in order to save energy,the building was sealed. Even under the premise of installing air conditioning system,usually Xinfengliang accounted for about 15 per cent of the total air volume of air conditioning, the remaining 85
6、% are of indoor air,so most of the indoor air are in cyclic use,so the indoor constant product there are many, such as virus, mildew, bacteria,fungi、 smoke、smell,chemicals and turn after the decoration of formaldehyde,benzene,ammonia and other pollution, indoor air quality worse, the pollution is mo
7、re serious。 The results also showed that the qualified rate was only 6.2%, the health status of the central air conditioning and ventilation system in the national public places organized by the Ministry of health. People living and working in this environment,seriously endanger the health and life。
8、 Dual wavelength hydrogen plasma purification technology,can in does not change the existing ventilation and personnel work as usual dynamic condition,rapid sterilization,disinfection,and at the same time, improve the ambient air of oxygen。This article mainly carries on the analysis design to the ho
9、usehold air purifier,according to the air purifiers internal structure and the work principle of each component,as well as the consumer demand to carry on the design。Design a based on C8051F020 MCU intelligent indoor air purification system。The system mainly includes gas sensor array data acquisitio
10、n module, motor and UV lamp drive control module,UV lamp lamp signal feedback module,TFT LCD touch display module,infrared remote control and a buzzer sound device,realize the air purification process of intelligent control,provide the TFT LCD touch display friendly operation interface。【Key words】Si
11、nglechip Data acquisition Air purification system 目 录前 言1第一章系统概述2第一节 空气净化器的研究意义2一、空气质量隐患2二、空气净化器的作用2第二节 空气净化发展史3第三节 空气净化器的研究现况4一、亚都空气净化器调研4二、美的空气净化器调研5三、远大空气净化器调研5第四节 章节安排6第二章 系统总体方案设计7第一节 系统设计目标7第二节 现代空气净化器弊端7第三节 本系统功能定位8第四节 系统总体框图8第三章 硬件设计10第一节 单片机的选择10第二节 单片机的引脚介绍11第三节 气体质量检测12一、检测气体的选择12二、气体传感器的
12、选择12三、粉尘传感器的选择13四、传感器硬件电路设计13第四节 继电器控制电路14第五节 电机和紫外灯控制电路14第六节 TFT液晶触摸显示16第七节 电源转换电路16第四章 软件设计18第一节 总体结构设计18第二节 主程序流程图18第三节 各子程序20一、红外遥控设计20二、液晶屏显示设计20第五章 系统仿真21第一节 proteus软件概述21第二节 实验结果显示21结 论24致 谢25参考文献26附 录27一、英文原文27二、英文翻译33前 言空气净化器的含义是指能够将大气中的各种杂质和污染物吸附、分解和消除的一种空气洁净机。其中可分解和消除的空气包括PM2.5、毛发、异味、粉尘、花
13、粉、甲醛之类的装修污染在内的过敏原和粉尘等都是空气中必须需要去除的污染物。而空气净化器正好可以有效地消除了这样的污染,改善空气质量的产品之一,它主要使用的地方有室内,家庭,商业,工业和车辆内部等。根据国家相关标准规定,广义上对于空气净化器定义是“从空气中分离并且消除一种或多种污染空气的设备。对空气中的污染物有一定消除能力的装置。”由于经济的快速发展的同时,不可避免的也带来的环境的污染,随着人民生活水平的提高,人们也对环境和生活环境质量逐渐开始关注,近几年来,在空气中已经出现的一些问题,比如雾霾、酸雨等问题的出现,空气净化器这一新型产品也由此开始流行起来,并且这已成为一种流行的环保方式。但是现有
14、空气净化器的市场比较单一,目前太机械化的缺点,虚有其表的功能是市场普遍存在的现象。因此,通过对现有现象的基础上进行分析,我们必须在现有空气净化器系统的基础上对其再进行设计和创新将空气更好的滤清,其目的就是设计出相对容易使用的产品。本文主要对室内空气净化器进行分析设计,根据人民的需求针对内部的结构和各部件的工作原理,以及消费者对产品的需求进行设计和改造。其中包括对其的系统总体结构及工作原理、系统硬件设计、软件设计等诸多问题的研究。第一章 系统概述第一节 空气净化器的研究意义一、空气质量隐患在我国,近年来我国室内空气污染状况惊人,室内空气污染对人体健康造成的威胁触目惊心,污染净化与健康的“隐形杀手
15、”,也成为全世界各国共同关注的问题。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有20多种,致病病毒200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。中国消费者协会公布过一项调查结果:抽样检测的新装修的住房中有七成含有有毒气体。在这样的新居中,人们往往出现头痛、头晕、过敏性疲劳和眼、鼻、喉刺痛等不适感,世界卫生组织(WHO)将此现象称为“病态建筑物综合征”。2002年8月初,中国消费者协会公布了一项调查结果:北京对30户装修后的室内环境污染物进行检测,发现甲醛浓度超标达73%,杭州对53户装修后的室内环境污染物进行检测,发现甲醛浓度超标达79%,最高
16、的超标达30倍以上。近几年来,随着我国城镇居民的生活水平的提高,人们对自身的居住环境要求越来越高,不断改善着住房条件,从单一的增加居住面积到对住房的豪华装修。目前,我国城镇居民每年有1500亿元花费在居室装修上,据不完全统计,上海市,仅仅家庭装修市场每年产值可达200-250亿元,而且以每年10-15%的速度递增。据报道,找个室内装饰工程的市场需求量到2005年以超过6000亿元,它所带动的装饰材料和家电等超过4000亿元。由室内装饰装修材料引起的室内环境污染也日益严重。另据统计,我国由于室内空气污染造成的损失,如果按支付意愿价值估计,约为106亿美元。在工业,经济,开发高度发展的同时,我们的
17、室内环境也日益的被严重污染。二、空气净化器的作用空气净化器主要是用来净化室内空气的小型家电产品。使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法。性能优良的空气净化器可有效地去除空气中的有害气体,吸附空气中的悬浮颗粒,特别是各种细菌和病毒,一般是以悬浮颗粒作为生存载体,所以也同时被清除,空气净化器对于改善室内空气质量,维护人们身体健康大为有益。空气净化器可以给人们带来纯净的空气,为人们的健康保驾护航,很多特殊人群尤为适合。例如孕妇、儿童、老人、呼吸道疾病患者,办公室一族,以及长期开车、处于人多且室内污染较大的人群。纯净的空气有助于人体的生长发育,愉悦心情,提高工作效率。例如孕妇在空
18、气污染严重的室内会感到身体不适,出现头晕,出汗,口干舌燥,胸闷欲吐等症状,对胎儿的发育产生不良的影响。患上心脏疾病的可能性是呼吸清新空气的孕妇所生孩子的3倍。而办公室一族由于工作状态大都在办公室里,每天对着电脑,少有机会运动并到室外呼吸新鲜的空气,在恒温密闭空气质量不好的环境中,容易导致头晕,胸闷,乏力,情绪起伏大等不适症状,影响工作效率,引发各种疾病,严重者还可致癌。因此选择一款合适的空气净化器,对人们的生活品质是事半功倍。根据美国环保署的研究,人们在室内空间接触到空气污染物的平均程度是室外空间的2.5倍,严重时甚至可高达100倍;而国内调查表明,城市居民每天在室内的时间长达21.53小时,
19、占全天时间的90%。因此,人体健康与室内空气净化程度关系密切,“健康呼吸”已成为迫切的需要,设计出一台能够高效便捷净化室内空气质量的净化器显得尤其重要。第二节 空气净化发展史空气净化器起源于消防用途,1823年,约翰和查尔斯迪恩发明了一种新型烟雾防护装置,可使消防队员在灭火时避免烟雾侵袭。1854年,一个名叫约翰斯滕豪斯的人在前辈发明的基础上又取得新进展:通过数次尝试,他了解到向空气过滤器中加入木炭可从空气中过滤出有害和有毒气体。二战期间,美国政府开始进行放射性物质研究,他们需要研制出一种方式过滤出所有有害颗粒,以保持空气清洁,使科学家可以呼吸,于是HEPA过滤器应运而生。在20世纪50、60
20、年代,HEPA过滤器一度非常流行,很受防空洞设计和建设人员欢迎。进入20世纪80年代,空气净化的重点已经转向空气净化方式,如家庭空气净化器。过去的过滤器在去除空气中的恶臭、有毒化学品和有毒气体方面非常好,但不能去除霉菌孢子、病毒或细菌,而新的家庭和写字间用空气净化器,不仅能清洁空气中的有毒气体,还能净化空气,去除空气中的细菌、病毒、灰尘、花粉、霉菌孢子等。现在,空气净化器已经有了多种不同的设计制作方式,并且每一次技术的变革都为人们室内空气品质的改善带来显著效果。而这一切目的只有一个:希望能净化室内空气来提高人们的生活质量。目前市场上空气净化器大都主要构成有:机箱外壳、过滤段、风道设计、电机、电
21、源、液晶显示屏等。决定寿命的是电机,决定净化效能的是过滤段,决定是否安静的是风道设计、机箱外壳、过滤段、电机。第三节 空气净化器的研究现况一、亚都空气净化器调研亚都空气净化器是以活性炭过滤网、HEPA过滤网为技术特点的空气净化器。其风格各异,整体来看,今年的产品趋于简约风格,并添加了一些人机互动的形式功能。其高端产品特点:材料趋势以实木和金属为主;造型采用有机形态;操作以界面显示操作为主;给人的感受是造型独特;整体特点:独特的材质和高性能。图1.1 亚都装修卫士净化器其中端产品的特点:材料趋势以ABS和哑光喷漆为主;造型趋于简约;操作以实体按键加小显示为主;给人的感受常规合理;整体特点:可以人
22、机互动。其低端产品特点:材料趋势以ABS加图案为主;造型采用硬朗的线条;操作以实体按键、无界面为主;给人的感受是常规合理;整体特点:有一定的针对性主题和性价比。 适用场所:新装修的房子。相信很多刚装修的房子的朋友都知道,房间装修好以后,不能立即住进去,因为里面甲醛污染非常严重。大多情况下都是放置一个月才住进去。其实这个时候可以用亚都空气净化器(见图1.1),非常有用。办公室或公共场所。这些地方因为人流大,抽烟等空气污染非常严重,也比较适合安装空气净化器。二、美的空气净化器调研美的空气净化器的整体造型简约,体量轻薄,性价比较高,以中低端产品为主,高端产品重视操作的便捷性,滤网的更换别致。其高端产
23、品特点:材料趋势以钢化玻璃加图案为主(见图1.2);造型简约有层次感;操作以界面显示操作为主;给人的感受专业感强;整体特点:独特的材质和高性能。其中端产品的特点:材料趋势以ABS加金属漆为主;造型简约有层次感;主要采用实体按钮或无显示操作;给人的感受是超薄;整体特点:超薄。图1.2 美的空气净化器其低端产品特点:材料趋势以ABS加高亮喷漆为主;造型简约加密集通风隔栅;操作以界面显示操作为主;给人的感受是使用;整体特点:材质和高性能。三、远大空气净化器调研远大空气净化器(见图1.3)全线产品风格统一均为金属包裹密集网孔,表面光亮,汽车涂料。高中低端产品主要以性能和产品比例作为差异化,高端瘦高,中
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