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分类号：TP273密级：公开UDC：单位代码：10424工程硕士学位论文基于AVR单片机的智能型室内空气质量检测与控制系统设计王宁申请学位级别：硕士学位专业名称：控制工程指导教师姓名：刘明职称：副教授山东科技大学二零一二年五月论文题目：基于AVR单片机的智能型室内空气质量检测与控制系统设计作者姓名：王宁入学时间：2010年9月领域名称：控制工程研究方向：智能技术与自动化装置指导教师：刘明职称：副教授论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月授予学位日期：THEDESIGNOFINTELLIGENTINDOORAIRQUALITYMEASUREMENTCONTROLSYSTEMBASEDONAVRMICROCONTROLLERADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyWangNingSupervisor:AssociateProfessorLiuMingCollegeofInformationandElectricalEngineeringMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇工程硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。工程硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofEngineeringinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学工程硕士学位论文摘要摘要当今社会，空气质量下降已成为威胁人类健康的主要因素，室内空气检测与空气质量控制或净化技术成为当今环保、健康领域的一个重要话题，具有专门空气净化功能的空气净化装置也逐步走进了人们的生活。本文旨在针对室内空气质量状况，设计一种智能型空气质量检测与控制系统，而意在昀终成为能为室内空气质量检测和净化的装置。本文研究的智能型空气质量检测与控制系统是基于主控单元AVR单片机设计开发的。应用数据采集模块如DS18B20温度传感器、HS1101湿度传感器、TGS800气体传感器、CDM4161二氧化碳浓度传感器四个模块从四个角度采集室内空气质量信息，通过中央处理单元单片机的数据处理和控制，针对室内空气质量做出有效反应，以达到使室内空气洁净、健康的目的。智能型空气质量检测与控制系统可针对不同空气品质参数做出不同的控制反应：数据采集模块采集到的各项空气品质参数传输给单片机处理，经过数据处理和分析后，当空气质量等级较低时，系统采取控制电机和紫外线灯管的方法对室内空气进行过滤、吸附、消毒处理；当室内二氧化碳浓度过高时，系统采取控制外部通风设备对室内进行通风换气，以保证室内良好的空气环境。本文根据系统功能实现，对系统的系统电源模块、数据采集模块、功能按键模块、液晶显示模块、电机控制模块、紫外线灯管控制模块、外部通风设备、仿真与下载等做了软、硬件方面的设计分析。系统设计遵循智能、简捷、节能、环保的原则，力求设计一款可广泛应用在家庭、办公写字楼、酒店、医院等室内场所的智能型空气质量检测与控制系统。关键词：空气质量检测，AVR单片机，数据采集，控制系统，传感器山东科技大学工程硕士学位论文摘要ABSTRACTNowadays,declininginairqualityhasbecomethemainfactortothreathumanhealth.Sothetechnologyofindoorairdetectionandairqualitycontrolorpurificationhasbecameamajortopicinthefieldsofenvironmentalprotectionandhealthy.Andmanyprofessionalairpurificationdevicesaregraduallywalkingintothepeople’slife.Thepaperaimedatdesigningakindofintelligentairqualitytestandcontrolsystemforindoorairqualitystatus.Andweintendtoeventuallybecometheadvancedequipmentwhichhasthefunctionofindoorairdetectionandairpurification.TheintelligentairqualitymeasurementandcontrolsysteminthispaperhasbeendevelopedbasedonAVRmicrocontroller.UsingthedataacquisitionmodulelikeDS18B20temperaturesensor、HS1101humiditysensor,TGS800gassensorandCDM4161carbondioxideconcentrationsensortogatherairqualityinformation.Throughthemicrocontroller’sdataprocessing,andtakeeffectiveresponsetomaketheindooraircleanandhealth.Theintelligentairqualitymeasurementandcontrolsystemcantakedifferentmeasuresfordifferentairqualitystatus.Whendetectionresultis“airqualityislow”bythedataacquisitionmodule,thesystemwilltakemeasureofcontrollingtheelectricmotorandultravioletlamptofiltrate,adsorb,sterilizetheindoorair.Whentheresultis“carbondioxideconcentrationishigh”,thesystemwilltakemeasureofcontrollingtheexternalventilationequipmenttoventilatetheindoorair.Accordingthefunctionimplementationofsystem,thispaperhasanalysisedthedesignofsoftandhardwareofthesystempowersupplymodule,dataacquisitionmodule,keyfunctionmodule,LCDmodule,DMCMdrivemotorcontrolmodule,ultravioletlampcontrolmodule,externalventilationequipment,simulationanddownloadmodule.Systemdesignfollowtheprincipleofintelligentsimpleenergyconservationandenvironmentalprotection.AndStrivetodesignanintelligentairqualitymeasurementandcontrolsystemwhichcanbewidelyusedinindoorplacesuchashome,hotel,hospitalandsoon.Keywords:Airqualitymeasurement,AVRmicrocontroller,Dataacquisition,Controlsystem,sensor.山东科技大学工程硕士学位论文目录目录1引言.........................................................11.1课题研究的背景....................................................11.2课题研究的内容和意义..............................................31.3论文组织结构......................................................52系统总体设计及控制方法研究...................................62.1系统设计结构和原则................................................62.2空气质量检测与净化装置功能概述....................................62.3过滤吸附式净化....................................................72.4室内机械通风式净化................................................82.5单片机.............................................................92.6ATmega16单片机...................................................102.7本章小结.........................................................133数据采集模块硬件设计与实现..................................143.1数据采集系统.....................................................143.2温湿度传感器数据采集模块设计.....................................153.3空气质量数据采集模块设计.........................................203.4二氧化碳浓度采集模块设计.........................................263.5本章小结.........................................................314系统控制模块硬件设计与实现..................................324.1系统控制模块硬件模块的总体设计...................................324.2系统电源控制模块设计..............................................324.3电机控制模块设计.................................................334.4紫外线灯管控制模块设计...........................................384.5液晶显示控制模块设计.............................................404.6复位与功能按键模块设