基于单片机的智能空气调节系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着时代的发展，人们对生活环境的健康和舒适度提出越来越高的要求，而我国大部分建筑的通风状况相对较差，同时随着各种新型建筑材料，装修材料的应用，使得室内污染进一步累积；秋冬季节户外空气质量也经常因雾霾天气变差，因此，如何控制家居窗户的开关，空调和新风系统的使用，使得家居空气调节到合适的程度是个值得研究的课题。

本课题主要设计基于STM32单片机的智能空气调节系统，通过对环境室内温度，二氧化碳气体的测量，分析出对应的控制策略，控制送风和排风系统，以及空调的运行，窗户的开关，达到调节室内空气质量的目的。该设计成本低，具有一定的实用性。

2. 课题关键问题和重难点

关键点：1.温度传感器和二氧化碳传感器分别完成对室内温度和室内二氧化碳浓度的检测，然后显示在屏幕上，并反馈给系统。来控制发光二极管的开关，小电机风扇的开关和舵机的开关。

2.室内温度过高，将打开风扇，从而降低室内温度。

3.室内温度过低，将亮发光二极管，从而升高室内温度。

3. 国内外研究现状（文献综述）

本课题主要设计基于stm32单片机的空气调节系统，通过对环境室内温度，有害气体的测量，分析出对应的控制策略，控制送风和排风系统，以及空调的运行，窗户的开关，达到调节室内空气质量的目的。系统由stm32单片机模块，温度检测模块，二氧化碳检测模块，显示模块，电源模块，舵机，发光二极管和风扇模块组成。其中送风、排风模块由舵机模块和风扇模块组成，升温模块为发光二极管模块，降温模块为风扇模块。

单片微型计算机简称单片机，简单来说就是集cpu（运算、控制）、ram（数据存储-内存）、rom（程序存储）、输入输出设备（串口、并口等）和中断系统处于同一芯片的器件，在我们自己的个人电脑中，cpu、ram、rom、i/o这些都是单独的芯片，然后这些芯片被安装在一个主板上，这样就构成了我们的pc主板，进而组装成电脑，而单片机只是将这所有的集中在了一个芯片上而已。

stm32比51处理速度快，外设功能丰富强大，所以选择stm32单片机。用到的单片机型号为stm32f103c8t6，特点：1、使用mircousb接口供电(现在智能手机上使用的那种)通过方便、并且usb连入相应的电路方便usb设备的开发2、自带电压稳压芯片、方便进行电平转换5v可以由mircousb接口接入、或者由排针标示5v接入、如果提供3.3v电平(核心需要的工作电压、也可以直接接入标示为3.3的引脚、为核心板提供电源、注意严禁多电源输入、以防引起短路故障3、优质双排插针、确保导电接触优良、双排插针两边各20、双排间距为标准的600mis方便将核心板设计到标准的板或面包板。4、采用的是swd调试接口、该接口少需要3个接口就能完成调试下载的任务、相对于传统的jtag调试有不少的好处。

二氧化碳浓度的检测方法大致分化学方法和物理方法。二氧化碳浓度浓度检测方法有滴定法、热催化法、气敏法、电化学法，这些属于化学方法，这些方法普遍存在价格贵，普适性差等问题，且测量精度较低。而物理的方法有超声波法、气相色谱法以 及众多借助于光学来实现检测的方法。也有像光声光谱法这种化学和物理结合的方法。吸收光谱法的依据是不同化学结构的气体分子对不同波长的辐射的吸收程度不同，二氧化碳浓度气体分子对特定波长的红外光有强烈的吸收。目前各种检测用的 二氧化碳浓度传感器主要有固体电解质式、钛酸钡复合氧化物电容式、电导变化型厚膜式等，这些传感器存在对气体的选择性差、易出现误报、需要频繁校准、使用寿命较短等不足。而红外吸收型二氧化碳浓度传感器具有测量范围宽、灵敏度高、响应时间快、选择性好、抗干扰能力强等特点。因此，本次设计采用红外吸收型二氧化碳浓度传感器。

4. 研究方案

系统由stm32单片机模块，温度检测模块，二氧化碳检测模块，显示模块，电源模块，舵机，发光二极管和风扇模块组成。

图1所示为系统框图，通过电源供电，通过ds18b20数字温度传感器检测室内温度，通过二氧化碳传感器c8检测室内二氧化碳，然后将信息反馈给stm32f103c8t6单片机，然后将温度和二氧化碳浓度显示在屏幕上并控制风扇、发光二极管和舵机的开关来调节室内温度和二氧化碳浓度。

图2所示为软件流程图，通过检测环境温度和二氧化碳浓度判断温度是否过高或过低，二氧化碳浓度是否过高，如果温度过高，则打开风扇降温，如果温度过低，则使发光二极管发光增温，如果二氧化碳浓度过高，则打开窗户并打开风扇从而降低二氧化碳浓度，如果环境一切正常，则关闭风扇，使发光二极管灭并关闭窗户。

5. 工作计划

第1周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料，翻译相关英文资料；

第2周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；

第3周 参阅有关资料，确定各类检测器件，主控芯片，显示器件，电机，分析信号输入电路工作原理；设计系统组成原理框图；