人體熱舒?zhèn)鞲衅鳒y試系統(tǒng)設(shè)計

1、人體熱舒?zhèn)鞲衅鳒y試系統(tǒng)設(shè)計 摘 要：基于人體熱舒性的研究，本文提出了一種熱舒適性傳感器設(shè)計方案。系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過測量環(huán)境溫度、空氣濕度、風(fēng)速三個變量，通過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理與計算，得出人體熱舒適性指標(biāo)。系統(tǒng)簡單可靠，為人體熱舒適性研究的實驗實踐打下了一定的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：外界環(huán)境溫度；濕度；風(fēng)速；單片機(jī)處理系統(tǒng)；傳感器 中圖分類號： TS94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-128-2 0 引言 從理論上講，當(dāng)氣溫高于32時，人體就會出現(xiàn)炎熱的感覺，但是實際情況不是這樣的。例如，在氣溫 35的環(huán)境中，如果空氣的相對濕度在4 0% 5 5%，平均風(fēng)速在3m/

2、s以上的這種環(huán)境下，雖說溫度很高，但是人體就不會感覺到很炎熱。如果人是處在同樣的溫度環(huán)境下，把濕度逐漸增大到70以上，此時的風(fēng)速在很小時，人體就會產(chǎn)生悶熱難熬的感覺，甚至極大可能出現(xiàn)中暑現(xiàn)象。這說明舒適度不僅僅與溫度有關(guān)，還與相對濕度，環(huán)境風(fēng)速等因素有直接關(guān)系。就目前市場而言，能夠很好的測出人體的熱舒性的儀器都是很不準(zhǔn)確和科學(xué)的，現(xiàn)如今的單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)涉及到各個領(lǐng)域中了，通過微機(jī)的計算可以正確的得出科學(xué)的數(shù)據(jù)供我們?nèi)祟愂褂?。本文基于以上的思路，以AT89C51為核心，設(shè)計能夠計算出人體舒適指數(shù)一套系統(tǒng)。 1 硬件系統(tǒng)設(shè)計 本文人體熱舒性參數(shù)測試系統(tǒng)由溫度、濕度、風(fēng)速傳感器完成對參數(shù)的采集，這

3、里我們采用的是GFW15風(fēng)速傳感器，HIH3610濕度傳感器，DS18B20溫度傳感器。通過傳感器采集的信號經(jīng)過AD7705轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，測量電路對傳感器所探測到的電流信號進(jìn)行放大并且轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后，再傳送給C51單片機(jī)，再由C51單片機(jī)進(jìn)行特定的分析和處理，參數(shù)值通過lcd顯示出值。整個系統(tǒng)包含測量電路，微控制電路，顯示電路。其中測量電路主要是包括為兩個方面，第一方面是熱敏電阻信號的處理機(jī)制；而第二方面是熱電堆信號的處理機(jī)制。因為熱電堆輸出的信號主要是電壓信號，所以我們不必要進(jìn)行其它方面的處理，其實我們直接將其信號放大處理得到以后，只要能夠讓A/D轉(zhuǎn)換器檢測分辨的電壓信號就可以了。正溫度系數(shù)

4、的熱敏電阻的信號是隨著電阻值的變化將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電信號。微控制電路主要是對傳來的數(shù)字信號進(jìn)行整合并且分析得出具體的采樣值，采樣得到的信號一般是在-5V+5V之間。顯示電路主要是對計算出的人體熱數(shù)指數(shù)進(jìn)行顯示，能夠很清楚的得到此時的環(huán)境下人體的熱舒性指數(shù)。 通過以上電路硬件的鏈接可以很好的完成電路端的設(shè)計，上電以后可以很好地對外界的環(huán)境溫度，濕度和風(fēng)速進(jìn)行分別的采集，然后通過人體舒適性指數(shù)的指標(biāo)來進(jìn)行判斷人的舒適等級。 2 軟件設(shè)計 本次人體熱舒性指數(shù)測試系統(tǒng)中，軟件大體的設(shè)計是包括單片機(jī)的通信設(shè)計電路的編程和傳感器對數(shù)據(jù)的采集處理。軟件編程的設(shè)計我們在KEil軟件里編寫，將KEI

5、L中的C程序經(jīng)過燒錄插件寫入單片機(jī)內(nèi)部并且鏈接連接電路。首先我們要對三個傳感器與LCD液晶顯示屏進(jìn)行各自的初始化設(shè)置，本次設(shè)計編程采用C語言在keil環(huán)境中進(jìn)行，通過使用串口通訊線將串口連接起來，第一步是調(diào)試下位機(jī)的串口通信，在這過程中我們采用串口調(diào)試助手，在keil軟件環(huán)境中編程，要傳送的信號通過上位機(jī)和通訊串口發(fā)送到下位機(jī)，下位機(jī)一接收到上位機(jī)發(fā)送的字節(jié)信號后就再傳送給上位機(jī)。第一步我們設(shè)定的是把三種傳感器和液晶顯示屏進(jìn)行初始化，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換把電壓信號傳送給我們的單片機(jī)進(jìn)行分析，分析采樣的次數(shù)計算出采樣的一個平均值，分別得出我們的三個參數(shù)值，各部分調(diào)試完成后對整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，硬件軟件都準(zhǔn)備好之后，啟動系統(tǒng)，進(jìn)行試驗，軟件流程圖如圖2所示： 3 實驗結(jié)果及總結(jié) 通過測出的溫度，濕度和風(fēng)速三個條件就可以通過以上的公式即可算出人體的舒適度。實驗表明，該人體熱舒?zhèn)鞲袦y試系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠并且實用簡便，實驗的結(jié)果基本上達(dá)到我們的預(yù)期目標(biāo)。 參 考 文 獻(xiàn) 1 戴勝華，蔣大明.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2005. 2 張洪潤，易濤.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程M.北京：清華大學(xué)出版社，2003. 3 樊昌信，通信原理M.北京，國防工業(yè)出版社，2007. 4 陳艾.敏感材料與傳感器M.北京：高等教育出版社，2004. 5