毕业答辩-室内建筑智能环境控制器设计.ppt

设计院校：吉林建筑大学指导老师：设计与制作：,室内建筑智能环境控制器设计,框架,1、设计背景及设计方案,2、智能家居结构图与系统结构图,3、上位机的设计与下位子机的设计,4、总控制流程图,5、实物展示,设计背景与设计方案,研究建筑环境内声、光、电等内容，如何设计、检测和控制建筑内光环境、热湿环境、人居环境等是今后的一个重要方向。同时LED是目前大力推广的高效节能照明光源，设计LED照明的调光和调色，实现在公共区域根据光照度自动调光，在办公区域或家居内根据不同情景需要（模式）实现LED照明调光和调色，改变传统照明调光调色难和能源浪费问题，达到节能的目的。,上位机采用stm32与下位机采用STC89C52实现最小系统方案,可吸入颗粒物浓度监测：利用PM2.5粉尘传感器进行检测,光环境和温度监控：利用BH1750光照传感器和DHT11温湿度传感器检测,音乐点播：采用嵌入GPD2856A芯片的MP3模块实现音乐的点播与控制,万年历显示：使用LCD1602进行显示,利用4组LED灯模拟实现不同情景模式的调节及LED灯调光调色的控制,设计背景与设计方案,研究建筑环境内声、光、电等内容，如何设计、检测和控制建筑内光环境、热湿环境、人居环境等是今后的一个重要方向。同时LED是目前大力推广的高效节能照明光源，设计LED照明的调光和调色，实现在公共区域根据光照度自动调光，在办公区域或家居内根据不同情景需要（模式）实现LED照明调光和调色，改变传统照明调光调色难和能源浪费问题，达到节能的目的。,可燃气体检测采用MQ-2可燃气体传感器监测,采用蜂鸣器定时报警实现闹钟功能提醒老人吃药,采用LED模拟实现电源回路的定时控制和门禁控制,智能家居实物图,客厅,厨房,卧室,会客室,办公区,系统结构图,室内环境智能能控制系统由1个主控节点和5个子节点实现。,上位机设计理念,以STM32为控制核心实现上位机设计，通过E31无线模块实现对下位机监测数据的接收与控制，同时上位机的触摸屏除可以实现对下位机监测数据的显示外，还可以实现背景音乐的控制和空气环境PM2.5数据的采集与显示。该系统占用内存资源小，操作流畅，优化方面不存在内存不足的情况。使用的电源为3.3V电压，相对于其他使用5V以上电压的芯片而言具有功耗低的特点，多串口同时使用的技术得到发挥。,主控节点结构图,主控节点包括光照度传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、3.5寸TFT触摸屏、音乐点播和E31无线模块。,上位机系统的设计,上位机主控芯片以STM32为核心，STM32优点如下：1.使用ARM先进构架的Cortex-M3内核。2.优异的实时性能。3.杰出的功耗控制。4.最大程度的集成整合。5.易于开发，可使产品快速进入市场。,上位机显示模块,随着TFT触摸屏价格的不断下降，其应用也越来越广泛，学习TFT触摸屏现已成为一种时尚，TFT液晶屏ILI9328屏带PCB板，PCB板设有3.5寸液晶屏、SD卡座、卡座和触摸芯片功能引脚，引脚间距为2.54mm，采用杜邦线可十分方便地与单片机进行连接。,上位机显示模块,PM2.5数据显示,PM2.5粉尘传感器是一款数字式通用颗粒物浓度传感器，微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减，如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。,上位机音乐模块,以GPD2856A为核心进行对音乐的点播和控制，GPD2856A芯片主要特点如下：1.可播放TF卡/SD卡、U盘、FM、和外部音源。2.自动检测耳机是否插入，并依此由IO口直接开外部功放，不需外挂三极管。3.支援將音量大小、歌曲数目、储存在T卡/SD卡、U盘，用户可省EEPROM。,下位机设计理念,以STC89C52为控制核心，实现了办公室和家居室内环境的监测与智能控制。通过LCD1602液晶显示屏显示温湿度传感器、光照度传感器、MQ-2可燃气体传感器检测的室内环境参数，通过E31无线模块传送给上位机；可以实现自动的LED照明调光和可燃气体报警，也可以通过按键或上位机实现窗帘、LED照明调光、情景模式、定时等控制。该系统采用传统的52单片机，设计简单，操作方便，改变了传统照明调光调色难和能源浪费问题，达到节能的目的。,子节点结构图,子节点包括光照度传感器、温度传感器、可燃气体传感器、报警模块、窗帘控制模块、LCD1602液晶显示屏和E31无线模块。,下位机最小系统,下位机主要以C52单片机作为控制芯片，从而实现主控芯片对整个系统的控制。C52单片机具有在系统可编程特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。,报警模块,本设计采用的是MQ-2气体传感器，MQ-2检测到可燃气体时就会通过蜂鸣器发出报警。MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号从而报警。,温湿度传感器,室内环境温湿度的检测使用DHT11数字温湿度传感器，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。,可燃气体传感器,本设计采用的是MQ-2气体传感器，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。,光照度传感器,室内光强的检测使用BH1750光照传感器，BH1750是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调室内LED灯灯的亮度。利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。,LCD1602液晶屏,下位机的万年历及操作界面的显示使用的是LCD1602液晶屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。,E31无线模块,以E31无线串口对上位机和下位机进行实时通信，E31串口传输具有功率密度集中，传输距离远，抗干扰能力强的优势，在同样功率下比其它同类产品的传输距离大大增加。模块具有软件FEC前向纠错算法，其编码效率较高，纠错能力强，能主动纠正被干扰的数据包，大大提高可靠性和传输距离。,LED模块,根据设计任务要求实现LED照明灯的调光及模式控制。本设计采用四组LED发光二极管实现照明灯的控制。电路原理图如图3-13所示，电路PCB板图如图3-14所示。通过单片机的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4四个I/O口控制，为保证驱动电流每组LED灯由一个三极管驱动，当I/O口输出高电平时，点亮LED。,LED模块,总控制流程图,初始化流程,采集温度和光照信息,通过串口将数据发送到上位机,是否有新的按键/遥控指令,执行键盘/遥控指令,设为手动控制模式,执行串口命令,上位机是否有串口命令,设为手动控制模式,是否为自动模式,当光线暗时灯变亮，光线亮时灯变暗,设为自动模式,Y,N,Y,N,Y,N,通信协议,上位机发送数据发送命令（如：0 x1F，0 x2F等）下位子机在收到命令后，返回一个7字节数组，分别为：包头+地址反码+温度+湿度+光照度高八