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大棚温湿度自动控制系统设计毕业设计(含外文翻译)
西华大学毕业设计说明书大棚温湿度自动控制系统设计摘要：本设计是基于 STC89C52RC 单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用 SHT10作为温湿度传感器，LCD1602 液晶屏进行显示。SHT10 使用类似于 I2C 总线的时序与 单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括 A/D 转换电路，所以使用方便，而且准 确、耐用。LCD1602 能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个 控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏 LCD1602 上，同时将 其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还 可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用 Proteus 软件 进行仿真，证明了该系统的可行性。关键词：STC89C52RC，SHT10，I2C 总线，独立式键盘，温湿度自动控制 Abstract: This design is an automatic temperature and humidity controller for greenhouses,with the STC89C52RC MCU being its main controller. It uses the SHT10 as the temperature and humidity sensor, and the LCD1602 to display the messages. The SHT10 uses a timing sequence much like the I2C to communicate with the micro-controller. Because it’s a highly integrated chip, it already includes an analog to digital converter. Therefore, it’s quite convenient to use, and also accurate and durable. The LCD1602 can display two lines of messages, with the first line for temperature and the second line for humidity. The design can measure the temperature and humidity in a greenhouse, and then display it on a LCD1602. Meanwhile, it compares the data with the set limit. If the limit is exceeded, then the system will send out a warning using a buzzer and activate the temperature and humidity controlling equipment. Besides, the set limit can be modified with the independent keyboard. Through schematic design and Proteus simulation, the feasibility of this design has been proved.Keywords: STC89C52RC, SHT10, I2C bus, independent keyboard, temperature andhumidity control西华大学毕业设计说明书目 录1 前言 ............................................................................................................................... 1 2 总体方案设计 ............................................................................................................... 3 2.1 温湿度控制系统的设计指标要求 .................................................................... 3 2.2 系统设计的原则 ................................................................................................ 3 2.2.1 可靠性 ..................................................................................................... 3 2.2.2 性价比 ..................................................................................................... 3 2.3 方案比较 ............................................................................................................ 4 2.3.1 方案一 ..................................................................................................... 4 2.3.2 方案二 ..................................................................................................... 4 2.4 方案论证 ............................................................................................................ 5 2.5 方案选择 ............................................................................................................ 5 3 单元模块设计 ............................................................................................................... 6 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 .................................................................... 6 3.1.1 单片机最小系统 ..................................................................................... 6 3.1.2 液晶显示模块 ......................................................................................... 8 3.1.3 温湿度传感器模块 ................................................................................. 8 3.1.4 报警电路的设计 ................................................................................... 9 3.1.5 输出电路设计 ....................................................................................... 10 3.1.6 电源的设计 ........................................................................................... 12 3.1.7 按键电路设计 ..................................................................................... 13 3.1.8 串口通信电路 ....................................................................................... 14 3.2 元件清单 .......................................................................................................... 15 3.3 关键器件的介绍 .............................................................................................. 17 3.3.1 STC89C52RC ......................................................................................... 17 3.3.2 SHT10 温湿度传感器............................................................................ 19 4 系统软件设计 ............................................................................................................. 22 4.1 软件设计的总体结构 ...................................................................................... 22 4.2 主要模块的设计流程框图 .............................................................................. 24 4.2.1 主程序流程图 ....................................................................................... 24 4.2.2 SHT10 子程序流程图............................................................................ 25西华大学毕业设计说明书4.2.3 LCD1602 子程序流程图 ....................................................................... 27 4.2.4 输出控制子程序流程图 ....................................................................... 28 4.2.5 键盘扫描子程序流程图 ....................................................................... 29 4.3 软件设计所用工具 .......................................................................................... 31 4.3.1 Keil uVision4 .......................................................................................... 31 4.3.2 Proteus .................................................................................................... 31 5 系统调试 ..................................................................................................................... 32 5.1 用 Proteus 搭建仿真总图 ................................................................................ 32 5.2 用 Keil 对程序进行调试、编译 ..................................................................... 33 6 结论 ............................................................................................................................. 36 6.1 系统的功能 ...................................................................................................... 36 6.2 系统的指标参数 .............................................................................................. 36 6.3 系统功能分析 .................................................................................................. 36 7 总结与体会 ................................................................................................................. 38 8 致谢 ............................................................................................................................. 39 9 参考文献 ..................................................................................................................... 40 附录 1 系统的电路原理图 ............................................................................................ 41 附录 2 系统仿真总图 .................................................................................................... 42 附录 3 系统实物照片 .................................................................................................... 43 附录 4 系统源程序 ........................................................................................................ 44 附录 5 英文参考资料 .................................................................................................... 46 1 中文翻译 ............................................................................................................. 46 2 英文原文 ............................................................................................................. 49西华大学毕业设计说明书1 前言温室大棚作为一种高效的农业生产方式，与传统农业生产方式相比具有很大的优 点。温室农业生产可以获得高产和优质的蔬菜、花卉、瓜果，不仅可改变这些产品按自 然季节供应的模式，延长其供应期，而且可在不同地方进行种植，达到所谓“地不分东 西南北，食不分春夏秋冬” 。温室农业可以改变传统农业劳动力冬闲夏忙的安排，以小 面积获得高产， 减轻大面积的土地压力。 温室农业采用适时适量供水的优化用水同时配 以微灌和高湿环境，可达到农业用水高效高产，按产品的数量平均计算，节省水分量是 很大的。这种设施系统可以从简易到全自动控制，适宜各种状况下的选择，特别是对于 日光温室、 塑料大棚， 相对投资较少。 若能降低成本、 采用经久耐用的低成本采光材料， 发展前景将更为广阔，即使在一些偏远地区的农村、场所，也可以修建单个的温室和塑 料大棚，进行环境控制下的蔬菜和瓜果的生产，改变这些地区的生活条件。 要想实现温室大棚高效增产的作用， 对温湿度的准确控制是极其重要的。 温室内空 气湿度的日变化受天气、 加温及通风换气量的影响， 阴天或灌水后室内空气湿度几乎都 在 90％以上。晴天在傍晚关窗至次日早晨开窗前温室维持在高湿度。室内湿气遇冷后 凝结成水滴附着在薄膜或玻璃的内表面上，待到加温或日出后，室内温度上升，湿度逐 渐下降，附着在屋顶上的水滴随之消失。温湿度的较大变化对农作物的生长十分不利， 研究结果表明，由于植物体内水分不足导致气孔关闭，首先妨碍了 CO2 的交换，而使 饱和作用显著下降，特别是在缺水状况加剧时，给细胞原生质的生化作用带来影响，光 合作用显著下降。而温度在夜间下降过低也会影响光合作用的效率。 因此，非常有必要使用一套温湿度控制系统，以维持温室大棚内的温度、湿度在一 个合适的范围，实现大棚内农作物的水分、养分的有效供给，提高光合作用的效率，从 而达到增产目的。 传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温、湿度计，通过读取温、湿度值进而了 解实际的温度和湿度， 然后根据现检测的温湿度与额定值进行比较， 看温湿度是否超过 限定值，然后进行相应的通风或者相应的洒水。这些操作都是人工的，耗费了大量的人 力以及物力。现在，随着国家经济的迅速发展，农业产业规模的进一步提高，大棚中培 育出的农产品品种数量的逐渐增多， 对于数量较多而又大型的大棚， 传统的温湿度控制 措施就出现了局限性。 这要求我们提高温湿度检测与控制技术， 来满足对温室大棚建设 的需要。 在本设计中，采用单片机来控制温湿度，不仅具有廉价、配置简单和灵活的优势，第1页西华大学毕业设计说明书而且可以大大提高所测温湿度的技术指标， 从而可以提高产品的数量和质量。 单片机因 为它具有功能强、高可靠性、体积小、造价便宜和开发周期短这些优势，广泛用于自动 化测量和控制现场设备，特别是在日常生活中发挥的日益重要的作用。 这次选用 STC89C52RC 作为主控制器，可以从按键电路输入设定的温湿度，通过 温湿度传感器 SHT10 对温度、湿度信号进行采集，然后通过 I2C 总线与单片机通信， 并将温湿度显示在液晶屏 LCD1602 上，单片机把它们与设定的值进行对比后决定是否 报警，并启动空调设备对温湿度进行调节。第2页西华大学毕业设计说明书2 总体方案设计2.1 温湿度控制系统的设计指标要求本文要设计的大棚温湿度自动控制系统， 要能够及时、 准确地对温室大棚内的温度、 湿度进行采集， 将其显示在 LCD1602 液晶显示器上， 然后与设定的上下限值进行比较， 如果超出限制则启动温度、湿度控制设备，并通过蜂鸣器报警，直到温湿度回到规定的 范围。另外，还要能够通过按键修改设定的上下限。为了能够满足农业生产的需要，此 次设计要达到一下指标： （1）工作环境：温室大棚； （2）温度测量误差：±1℃； （3）测温范围：0~+55℃； （4）湿度测量误差：±5%RH； （5）测湿范围：0～100%RH； （6）通过键盘电路修改上下限：有； （6）温湿度报警：有；2.2 系统设计的原则2.2.1 可靠性 可靠性是在设计过程中应该优先考虑的一个因素， 一个控制系统必须要能稳定、 可 靠地工作，才能投入到生产实践中去。如果系统的可靠性不能达标，那么系统出现故障 的可能就会增大，造成很大的损失。这种损失不仅包括经济上和信誉上的损失，而且可 能会对人身安全产生威胁。 要提高控制系统的可靠性， 那么就要注意以下几个方面： 选用的元器件要有很高的 可靠性；由于供电电源很容易产生干扰，所以应该对其采用抗干扰措施；对输入输出通 道也一样，要采用抗干扰措施；在对电路板的设计时，要合理的布线和接地；软硬件都 要进行滤波；系统要有自己诊断功能等。 2.2.2 性价比 性价比也是一个系统设计中所要考虑的重要因素。 性价比高的产品更容易被消费者 接收， 但是设计过程中不能盲目地追求性价比， 它应该建立在对产品性能要求的基础上， 首先要满足性能要求，然后再设法降低产品成本。第3页西华大学毕业设计说明书2.3 方案比较2.3.1 方案一 采用 PLC 作为主控制器。 使用 PLC 的最大优点在于 PLC 使用梯形图进行编程，编程语言形象直观，难度较 低，因此开发周期短，便于扩展。而且 PLC 抗干扰能力强，工作稳定可靠，这一点已 被长期的工业控制实践所证明。蜂鸣器报警温湿度传感器 温液晶显示PLC 加热器 制冷器 继电器 加湿器 除湿器室 大 棚键盘输入图 2.1 用 PLC 作为主控制器的控制系统2.3.2 方案二 使用单片机进行控制。 采用 STC89C52RC 单片机作为主控制器， 可以用 C 语言进行编程， 由于它支持 ISP 在线编程，因此可以通过 RS232 串口将程序烧录到单片机中，很方便。温湿度传感器 SHT10 通过 I2C 总线与单片机连接。第4页西华大学毕业设计说明书蜂鸣器报警温湿度传感器 温 室 单片机 加热器 制冷器 大 棚液晶显示键盘输入继电器加湿器 除湿器图 2.2 用单片机作为主控制器的控制系统2.4 方案论证从功能上看，两种控制器都能满足要求。PLC 在工业控制领域用得比较多，编程 简单，而且抗干扰能力强。但是本系统是用于温室大棚，并没有其他大型工业设备的干 扰。单片机用 C 语言编程，相对 PLC 的梯形图要复杂得多，但是编程更为灵活，可以 实现复杂的功能。 从价格方面上看，单片机就比 PLC 具有很大的优势。一个单片机只要几块钱，而 一个很一般的 PLC 一般也要几百上千元。另外，中国是农业大国，随着温室大棚越来 越普及， 农村对温湿度控制系统的需求也会越来越旺盛， 因此虽然用单片机开发的周期 较长，但是一旦完成开发，后期生产环节的边际成本很小；而基于 PLC 的控制系统受 制于 PLC 的高昂价格，价格难以降低。2.5 方案选择PLC 和单片机都能作为主控制器进行设计，但是在价格方面单片机具有巨大优势。 综上所述，本次设计采用单片机作为主控制器。第5页西华大学毕业设计说明书3 单元模块设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1 单片机最小系统图 3.1 单片机最小系统单片机最小系统包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路。 时钟电路用于产生单片机工作时候所必须的时钟信号， 单片机在时钟信号的节拍下 逐条地执行指令。单片机有两种时钟信号产生方式，一种是内部时钟方式，另一种是外 部时钟方式。外部时钟方式是把已有的时钟信号从 XTAL1 或 XTAL2 送入单片，一般 用于有多个单片机的情况，所以本设计中时钟电路采用内部时钟方式，选用 12M 的晶 振和两个 30pF 的电容与片内的高增益反相放大器构成一个自激振荡器。第6页西华大学毕业设计说明书电源电路后面的模块中会单独提到，用 5V 的直流电源。下面着重论述一下复位电 路。图 3.2 上电+手动复位电路单片机的复位主要有上电复位和手动复位， 之所以要进行复位， 目的就是为了让单 片机进入初始状态，比如让 PC 指向 0000H，这样单片机才能从头运行程序。因此上电 的时候就要让单片机复位一次；在运行过程中，如果程序出错，也需要进行手动复位。 本设计中的复位电路就是上电+手动复位电路，复位时要让 STC89C52RC 的 RST 引脚得到 2 个机器周期以上的高电平。先说说上电复位的工作原理，当单片机上电时， 电源+5V 的 Vcc 通过 10K 的电阻对 10uF 的电容进行充电。刚上电时，有较大的电流从 Vcc 经电容、电阻流向 GND，由于电容两端的电压不可突变，因此仍然为 0V，于是电 阻的两端分得 5V 的电压，即 RST 引脚此时的电势为 5V。随着充电的继续进行，电流 会逐渐减小，电阻两端的电压 UR=IR 也逐渐减小，即 RST 引脚的电势逐渐减小。过了 一定时间，RST 引脚两端的电压下降到不再是高电平，只要这个充电的时间大于单片 机两个机器周期，就能使单片机复位。 程序运行过程中如果跑飞了、 程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时， 就 需要用到手动复位。 手动复位就是在上电复位电路的电容两边并联一个微动开关， 需要 手动复位时将其按下，使之接通，RST 获得高电平，而且人按动按钮的时间肯定是超 过两个机器周期的，于是单片机复位。第7页西华大学毕业设计说明书3.1.2 液晶显示模块 测量到的温湿度值将显示到液晶屏 LCD1602 上， 它可以显示 2 行， 每行 16 个字符。 LCD1602 共有三个存储器，它们是 CGROM、CGRAM 和 DDRAM。CGROM 用来保存 LCD1602 内部固化的一些字符的字模，比如英文的 26 个字母的大小写；CGRAM 用来 保存用户自己取的字模，比如，如果要显示汉字，就必须自己去汉字字模，在这里我们 都用英语字母，故不用 CGRAM；DDRAM 用来存储要显示的字符的字模，它和屏幕上 的位置是对应的，第一行为 00H 到 0FH，第二行为 40H 到 4FH。在这里需要注意的是， 在向 LCD1602 写入显示数据存储器地址时，根据控制指令的格式，最高位 D7 为 1，所 以写入的数据为，第一行 80H 到 8FH，第二行 C0H 到 CFH。 它与单片机的接口电路如下图所示：图 3.3 LCD1602 与单片机的接口电路3.1.3 温湿度传感器模块 温湿度传感器选用瑞士 Sensirion 公司生产的 SHT10。SHT1X 系列共有三个型号： SHT10、SHT11、SHT15，他们都是 SMD 贴片封装的，他们依次性能越来越好，其中 SHT10 属于经济型的温湿度传感器。三者的温湿度性能如下图所示。第8页西华大学毕业设计说明书图 3.4 SHT1X 系列各型号传感器的湿度、温度最大误差从曲线中可以看出，无论是湿度还是温度，SHT10 的误差都是最大的，SHT15 误 差最小，但是它们的价格也相差很大，SHT10 多为二三十元一个，而 SHT15 价格上百。 因此，从满足大棚温湿度监测的要求来看，SHT10 已经足够，故选用 SHT10。 SHT10 与单片机的接口电路如下所示：图 3.5 SHT10 与单片机的接口电路SHT10 采用类似于 I2C 的两线制串行总线，一根是时钟线，一根是数据线。数据 线要通过一个上拉电阻接到 VCC，目的是避免信号冲突，使单片机的引脚只提供低电 平，要得到高电平则使该引脚悬空，由上拉电阻提供高电平。 3.1.4 报警电路的设计 当大棚内的温湿度超过上下限时， 除了需要启动温湿度调节器之外， 还需要进行报 警，这里用到的是蜂鸣器。蜂鸣器为一种采用一体化结构的电子器件， 采用了直流电 压来供电，广泛的应用到了计算机、报警器、复印机、电子玩具、电话机、汽车电子设 备、定时器等电子产品之中用作发声器。第9页西华大学毕业设计说明书蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。 有源蜂鸣器由于内部集成了振荡源， 所以使 用直流电压就可以驱动它鸣叫；无源蜂鸣器内部没有振荡源，因此一般使用 2K～5K 方 波来驱动。本设计中使用的是有源蜂鸣器，在它两端加载 5V 的直流电压就可以使之鸣 叫。 报警电路设计如下图：图 3.6报警电路图蜂鸣器工作电流一般为 10mA，而单片机的 I/O 口只能承受几毫安的电流，因此需 要加三极管进行驱动。 如上图所示， 单片机的 I/O 口中的 P1.6 接 PNP 型三极管的基极， 当 P1.6 为低电平时，三极管导通，5V 的电压加载到蜂鸣器两端，于是蜂鸣器鸣叫；当 P1.6 高电平时，三极管截至，蜂鸣器不鸣叫。 3.1.5 输出电路设计 当温湿度超出限定值后，单片机将输出控制信号，启动加热、制冷、加湿、除湿设 备。弱电控制强电，首先要用到继电器来控制这些大功率的设备，而且为了进一步加强 弱电和强电的电气隔离， 减少强电设备对单片机控制系统的干扰， 需要在前一级加光耦 进行隔离。光耦的驱动能力有限，一般电流只能达到 30mA 左右，不足以驱动继电器， 因此再加一个三极管放大电流。 原理如图 3.7 所示：第10页西华大学毕业设计说明书图 3.7 控制电路输出电路有四组，每一组由一个光耦、一个三极管、一个继电器组成。这四组输出 电路分别控制加湿、除湿、加热、制冷的设备。 光耦选用 TLP521-4，它是 Toshiba 公司生产的四路光耦，由单片机直接驱动。51 单片机 P0 口所能承受的灌电流最大，可以达到 26mA。输出系统中的继电器最多同时 有两个工作，控制温度的一个，控制湿度的一个。如果设置光耦的发光二极管的电流为 10mA，那么两个发光二极管同时导通时单片机的灌电流为 20mA，小于 26mA，符合要 求。所以把 P0 口的引脚接到光耦 TLP521-4 输入测的发光二极管阴极。 继电器选用 5V 的，驱动继电器需要大约 100mA 的电流，也就是说驱动继电器的 三极管的集电极电流为 Ic=100mA。三极管选用直流放大系数为 100 的 9013，根据 Ic= βIb，可计算得三极管基极电流 Ib=1mA，而 Vbe=0.7V，又由于光耦中的光电三极管的 集 电 极 、 发 射 极 饱 和 压 降 Vces=0.3V ， 所 以 基 极 的 限 流 电 阻 上 的 压 降 为 （5-Vces-Vbe)=4V， 4V/0.001A=4K?， 由于没有标称值为 4K? 的电阻， 所以选择 4.7K? 的。 还应该注意到的一点是，光耦有一个参数叫电流传输比（CTR） ，CTR=Io/IF，及输 出端电流的最大值比上输入端的电流， 体现了光耦输出电流的能力。 如果输入端的电流 为 20mA，电流传输比为 50%的话，那么输入端电流 Io 最大只能为 10mA。在这里， TLP521-4 的电流传输比为 50%，输出端我们刚才算出的电流 Io=Ib=1mA，所以输入端 电流 IF 最小为 2mA， 由于电流很小时光耦处于死区， 因此要选大点， 这里选择 IF=10mA。 于是，光耦输入端阳极上的限流电阻为 R=(5V-0.7V)/0.01A=430?，这里选择标称值为 470? 的电阻。第11页西华大学毕业设计说明书此外， 这里用的继电器是普通的电磁继电器。 通过对电磁继电器和固态继电器进行 比较，虽然固态继电器具有无触电、动作速度快、使用寿命长等特点，但是本设计中的 继电器只在温湿度超过限定值时才动作， 动作频率低， 而且固态继电器的价格比电磁继 电器高得多，所以综合考虑选择电磁继电器 SRD 一 05VDC 一 SL-C。 3.1.6 电源的设计图 3.8 电源电路电源电路是整个系统中非常重要的一部分，本设计中主要用到直流 5V 电源。要得 到 5V 的直流电源，要经过降压、整流、滤波、稳压四个环节。 由于最后的稳压环节，LM7805 要得到 5V 的直流输出，输入与输出要有一定的压 差，根据 LM7805 的数据手册，需要有 10V 的输入，因此在降压环节把 220V 的电压降 为 10V。 然后用桥式整流电路把交流电整流为直流电， 此时的直流电只是方向不变， 但仍按 正弦方式变化，是脉动的直流电。 因此需要滤波电路将纹波滤掉。C8 和 C2 都用来滤波，但是作用是不一样的。C8 是大电容，用电解电容，它的作用是低频滤波，通过充电放电，从而削峰填谷，使电压 的脉动成分减少，电压基本保持稳定。而 C2 是小电容，所以对于高频信号容抗很小， 相当于短路，从而滤掉高频信号。 需要注意的是，470uF 的大电容可以滤低频，为什么不能滤高频，还要单独加一个 0.33uF 的小电容来滤高频？从理论上来说大电容应该高频、 低频都可以， 但是由于制造 工艺的原因，电解电容的容值做得很大时，它就不再是一个单纯的电容了，它等效于一 个电容串联一个电感。在频率较低时，电感 L=jwl 较小，可以忽略不计，但是当频率很第12页西华大学毕业设计说明书高时，感抗就很大，相当于断路，所以此时这个 470uF 的大电容不能滤掉高频信号，必 须单独加一个小电容。小电容容值小，因此就不存在感抗的问题。 滤波完以后，电压的脉动成分已经下降了很多，但是仍有起伏，所以最后还需加上 一个三端集成稳压器，这里选用 LM7805，它能将电压稳定在 5V。并联在 LM7805 两 端的二极管起保护作用， 避免在短路等情况下 LM7805 输出端的电压比输入端高， 从而 烧坏 LM7805。三端集成稳压器后面又接了一大一小两个电容，再次进行滤波，使电压 更稳定。 3.1.7 按键电路设计图 3.9 按键电路图键盘分为编码式和非编码式键盘。 其中， 非编码式键盘又包括矩阵式键盘和独立式 键盘。矩阵式键盘较为复杂，一般用于按键数目较多，而单片机可用的 I/O 口又比较有 限时。本控制系统中只需要用到 5 个按键，数目较少，并且可用的 I/O 口充足，故采用 独立式键盘，一个按键对应一个单片机的 I/O 口管脚。 本设计中总共用到 5 个按键式开关，他们用来改变设定的温湿度上下限数值。从 S0 到 S4，分别控制进入温度上下限设置、进入湿度上下限设置、数值加、数值减、确 认并退出。 本设计中的键盘是低电平有效。未按键时，上拉电阻保证了单片机的 I/O 口是确定第13页西华大学毕业设计说明书的高电平；当某个键按下时，I/O 口变为低电平。 3.1.8 串口通信电路 串口通信可分为同步通信和异步通信， 在单片机的应用系统中， 主要是采用异步串 行通信。在设计通信接口时，应该采用标准接口，这样才能够方便而又准确的把单片机 和外设有机的连接起来，从而能形成一个测控系统，目前异步串口通信标准有 RS 一 232、RS 一 422、RS 一 485 标准。 其中，RS 一 232 是 PC 机与通信工业中使用最早的一种串行接口标准。在短距离、 较低波特率串行通信中得到了广泛应用。要让单片机和 PC 机通过串口进行通信，需要 进行电平转换， 因为尽管单片机有串行通信的功能， 但单片机提供的 TTL 电平和 RS232 的电平不一样。TTL 电平中，电压小于 0.8V 为低电平，高于 2.4V 为高电平；而 RS232 电平是负逻辑电平，电压在-3V~-15V 时为高电平，电压在 3V~15V 时为低电平，因此 要通过 MAX232 这种电平转换芯片进行转换。 MAX232 是 MAXIM 公司专为 RS-232 标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用 +5V 电源供电。适用于终端设备和数据通信设备间的接口，对于双向通信，只需要使用 串行输入 RXD（引脚 2） ，串行输出 TXD（引脚 3）和地线 GND（引脚 5） 。 其电路连接如图 3.10 所示；图 3.10 串口通信电路MAX232 芯片内部有一个电源电压变换器，能够把输入的+5V 电压变换为 RS232 输出电平所需的+10V 电压，采用此芯片接口的串行通信系统值需要接+5V 电压即可。第14页西华大学毕业设计说明书MAX232 芯片中有两组电平转换的引脚，我们这里只需使用其中一组。打头的字 母“T”表示 TTL 电平， “R”表示 RS232 电平。R1IN 和 R2IN 表示输入 RS232 电平， 因此与电脑的串口相连；T1IN 和 T2IN 表示输入 TTL 电平，因此与单片机相连。所以， 引脚 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 为接 TTLMCMOS 电平的引脚， 引脚 T1OUT、 T2OUT、 R1IN、R2IN 为接 RS232 电平的引脚。 MAX232 芯片专门为电脑的 RS-232 标准串口设计的接口电路,使用+5v 单电源供 电。MAX232 就是用来进行电平转换的,该器件包含 2 驱动器、2 接收器和一个电压发 生器电路提供 EIA/TIA-232-E 电平。 可以分别接单片机的串行通信口。 MAX232 是一种 双组驱动器 / 接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单 5V 电源供电时提供 EIA/TIA-232-E 电平。3.2 元件清单本次设计需要用到的元器件如下表所示：第15页西华大学毕业设计说明书表 3.1 所需元件列表 元件 单片机 显示屏 温湿度传感器 芯片底座 光耦 排针 杜邦线 二极管 三极管 三极管 电阻 电阻 电阻 电阻 电位器 瓷片电容 瓷片电容 点解电容 瓷片电容 电平转换芯片 串口母头 电平转换芯片 USB 母座 晶振 自锁开关 按键开关 蜂鸣器 继电器 SRD 一 05VDC 一 SL-C 12MHz 6*6*5 6*6*5 1N13 10K 4.7K 1K 470 15K 1uF 0.1uF 10uF 30pF MAX232 DB9 MAX232 型号 STC89C52RC LCD1602 SHT10 DIP40 TLP521-4 10 针 个数 1 1 1 1 1 10 20 4 1 4 2 9 1 4 1 5 1 1 2 1 1 1 1 1 1 6 1 4第16页西华大学毕业设计说明书3.3 关键器件的介绍3.3.1 STC89C52RC STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机， 指令代码完全兼容传统 8051 单片机 12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择。 ① STC89C52RC 的主要性能参数 （1）增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，指 令代码与传统 8051 单片机是兼容的。 （2）通用 I/O 口（32 个） ：P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出， 作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 （3）ISP（在线编程）/IAP（在应用可编程） ：可通过串口下载程序，不需要使用 专门的下载器，非常方便快捷。 （4）内含 8KB 的程序存储器，1000 次写M擦写周期； （5）内含 512 字节的 RAM； （6）32 个可编程 I/O 口线； （7）3 个 16 位定时器/计数器，即定时器 T0、T1、T2 （8）6 个中断源、5 个中断矢量、2 级优先权的中断结构； （9）具有一个全双工 UART 串行通道； （10）掉电模式和低功耗空闲； ② STC89C52RC 主要引脚功能 STC89C52RC 的管脚排列如图 2 一 2 所示：第17页西华大学毕业设计说明书图 3.11 STC89C52RC 引脚图P0 口（P0.0~P0.7） ： P0 端口（P0.0～P0.7，39～32 引脚） ：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。 作为输出端口， 每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载， 对端口 P0 写入每个引脚能驱动写入“1” 时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时 在访问外部程序和数据存 储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线位数据的复用总线。在进 行程序校验的时候，输出指令字节；而在 Flash ROM 编程时，接收指令字节。 P1 口（P1.0~P1.7） ： P1 端口（P1.0～P1.7，1～8 引脚） ：P1 口是一个 8 位双向 I/O 口，内部已经自带 有一个几十 K 的上拉电阻。对端口写入“1”时，该引脚被悬空，由内部的上拉电阻把 引脚拉到高电平，这时候可以作为输入口使用，此时，因为内部自带上拉电阻，所以被第18页西华大学毕业设计说明书外部器件拉低电压的引脚会输出一个电流。P1 的输出缓冲器可驱动 4 个 TTL 逻辑门。 P2 口(P2.0~P2.7)： P2 和 P1 一样，是一个 8 位双向 I/O 口，内部自带上拉电阻。 。端口进行写“1”时， 该管脚被悬空，由内部自带的上拉电阻将电平拉到高电平。当它被当作输入口使用时， 因为内部自带上拉电阻， 该引脚在被外部元器件拉低电平的时侯会有电流输出。 在对程 序存储器（ROM）或 16 位的外部数据存储器进行读写时，P2 口会送出一个高 8 位地 址数据。在进行访问 8 位地址的外部数据存储器的时侯，P 口线上的内容（也即特殊功 能寄存器（SFR）区中 P2 寄存器内容） ，在整个访问期间不改变。它的输出缓冲级可以 驱动 4 个 TTL 逻辑门 P3 口（P3.0~P3.7） ： P3 口，和 P1、P2 一样，是一个 8 位双向 I/0 口，内部自带弱上拉。对 P3 口进行 写入“l”时，被内部的上拉电阻拉高且可以作为一个输入端口。作输入端口时，被外 部元器件拉低电平的 P3 口将通过上拉电阻提供电流。P3 口除了作为一个一般的 I/0 口 线外，它的第二功能有更重要的用途。P3 口输出缓冲级可用来驱动 4 个 TTL 逻辑门。 RST：复位输入端。在震荡期稳定有效运行情况下，RST 端维持两个机器周期的高 电平，便可复位器件。 MPSEN：外部程序存储器的选通信号。低电平有效，在片外程序存储器取指期间， 当MPSEN 有效时， 程序存储器的内容将会被送至 P0 口， 在访问外部 RAM 时， MPSEN 无效。 MEAMVPP：当MEA 保持低电平时，则在此期间外部存储器（0000H~FFFH） ，不 论是否有内部程序存储器。 VCC：电源电压。 XTALI：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。使用外部振荡器时，连接外部石英 晶体和微调电容。 XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端。当使用片内振荡器时，外部接石英晶体 和微调电容。 3.3.2 SHT10 温湿度传感器 SHT10 是瑞士 Sensirion 公司推出的超小型、自校型、高精度、多功能式的智能传 感器，采用 SMD 贴片封装。SHT10 温湿度传感器品质卓越，具有很明显的优点，如抗 干扰能力强、反应快等。传感器在一块微型电路板上集成了信号处理电路和传感元件， 由于自带 ADC ，所以输出数字信号。传感器采用瑞士 Sensirion 公司持有专利的 CMOSens? 技术，因此有极高的稳定性、准确性、靠性性。SHT10 包含一个电容性聚第19页西华大学毕业设计说明书合体湿敏器件、一个基于能隙材料的温度测量元件。 SHT10 可以用来测量相对湿度、温度和露点等参数。这类智能传感器广泛用于工 农业生产、环境监测、通风及空调设备等领域。 SHT10 的主要性能参数如下： (1)采用两线制数字接口，类似于 I2C 总线的时序； (2)测量温湿度的范围广。湿度测量范围为 0 ～ 100%RH ，温度测量范围为 -40 ～ 123.8℃； (3)测量精度较高，温度的测量误差为±0.5℃，湿度的测量误差为±4.5%RH； (4)湿度值分辨率为 14 位，温度值输出分辨率为 12 位，并可以变成 12 位和 8 位； (5)将温湿度传感器、信号放大器、A/D 转换、I?C 总线接口全部集成于一个芯片； (6)小体积，可表面贴装； (7)具有可靠的 CRC 数据传输校验功能； (8)片内装载的校准系数可保证 100%互换性； (9)电流消耗低，测量时 550?A,平均 28?A，休眠时 3?A； (10)可给出全校准相对湿度计温度值输出； (11)具有漏点值计算输出功能； 电源引脚 （VDD） ， SHT10 的供电电压为 2.4~5.5V， 这里选择 5V； 在电源引脚 （VDD， GND）之间须加一个 100nF 的电容，用于去耦滤波。 （串行输入（SCK） ，用于微处理 器与 SHT10 之间的同步通信；串行数据（DATA） ，用于三态门的数据读取，DATA 在 SCK 时钟下降沿后会发生状态改变，并且在 SCK 时钟为上升沿时有效。也就是微控制 器可在 SCK 为高电平段去读取有效的数据。 在微控制器向 SHT10 进行数据传送的过程 中，必须要保证数据线在时钟线为高电平段时稳定。为了避免发生信号冲突，微控制器 仅仅把数据线拉低，在需输出高电平时，微控制器会将引脚置成高阻态，由外部上拉电 阻把信号拉为高电平，这里选择 10KΩ。 SHT10 在使用时，在数据线上用一组“启动传输”的时序来表示初始化数据传输。 包括：当 SCK 时钟为高电平的时侯，DATA 翻转至低电平，紧接着 SCK 变成低电平， 随后在 SCK 时钟为高电平的时侯 DATA 翻转为高电平。后续的命令包含 3 个地址（目 前支持“000” ）和 5 个命令位，具体命令集见表 4。SHT10 会用下述来方式表示已经正 确接受到了指令：在第 8 个 SCK 的时钟下降沿后，将 DATA 下拉至低电平（ACK 位） ； 在第 9 个 SCK 的时钟下降沿后，释放 DATA（恢复为高电平） 。第20页西华大学毕业设计说明书表 3-2 SHT10 的命令集命令 预留 温度测量 湿度测量 读状态寄存器 写状态寄存器 预留 软复位，复位接口、清空状态寄存器 为默认值，下一个命令前等待至少 11ms代码
x～根据上表的命令集，SHT10 测量时，发布测量命令（ ‘’表示的是相对湿 度 RH， ‘’ 表示的是温度 T）后，控制器等待测量停止后。此过程大约需要 11、55、210ms，分别会对应 8、12、14 位的测量。确切时间与内部的晶振速度有关， 最多会有±15%的变化。SHT10 通过下拉 DATA 变为低电平，表示测量已结束。控制 器在触发 SCK 时钟前，必须要等待“数据备妥”的信号。接着会传输 2 个字节的测量 数据以及 1 个字节的 CRC 奇偶校验。 uC 需要用下拉 DATA 为低电平， 来确认每个字节。 全部数据会从 MSB 开始，右值有效（例如：对于 12 位数据，从第 5 个 SCK 时钟起算 作 MSB；而对于 8 位数据，首字节则无意义） 。第21页西华大学毕业设计说明书4 系统软件设计系统的工作流程是， 操作人员在计算机上输入需要设定的温湿度限定值， 当设定的 温湿度值与检测温湿度值不同时， 单片机控制系统则会采取相应的调节动作。 此程序流 程包括五个部分，第一部分是主程序，其描述总体结构；第二部分是 SHT10 温度采集 程序，其功能是通过 SHT10 传感器采集温湿度值，并进行修正；第三部分是 LCD1602 显示子程序，对 LCD1602 进行初始化，将温湿度进行显示；第四部分是输出控制子程 序， 对设定值和实际值进行判断以决定是否进行温湿度的调节； 第五部分是按键输入电 路，用来修改温湿度上下限值。4.1 软件设计的总体结构本次设计的大棚温湿度自动控制系统由一个主程序调用多个子程序，它们包括 SHT10 温湿度采集子程序、LCD1602 液晶显示子程序、输出控制子程序、键盘扫描子 程序，如下图所示： 主程序SHT10 温湿度 采集子 程序LCD1602 液晶屏显 示子程序输出控 制子程 序键盘扫 描子程 序图 4.1 程序总体结构主程序主要就是调用各个子程序的 C 语言文件中定义的函数，实现 SHT10 、 LCD1602 初始化等操作，然后测量温湿度，调用函数对数据进行处理，最后进行显示 并输出控制信号。 在 Keil 工程中编写程序的时候，为了让整个工程看起来条理清晰，要按照各个模 块分别新建 C 文件写子程序。某个 C 文件要调用其它 C 文件中的函数时，要在当前 C 语言文件中先进行声明，然后再调用，或者也可以把每个 C 文件中定义的函数都写到第22页西华大学毕业设计说明书相同名字下的.h 头文件中，其他 C 文件要调用该函数时要在前面加上#include &*.h&， 将头文件包括进来。对于变量也是如此，如果某个变量也在其他 C 文件中使用，那么 要在一个 C 文件总将它定义为全局变量，即在函数外面定义。其他 C 文件要使用该变 量时，要先使用 extern 将全局变量的作用域扩展到本 C 语言文件。第23页西华大学毕业设计说明书4.2 主要模块的设计流程框图4.2.1 主程序流程图 开始SHT10 复位初始化 LCD1602测量温湿度对温湿度数据进行修正在液晶屏上显示温湿度将温湿度与设定值比较Yes 是否超限？ No Yes 是否有按键？ 进入键盘扫描子程 启动温湿度调节设备No图 4.2 主程序流程图第24页西华大学毕业设计说明书4.2.2 SHT10 子程序流程图开始发送启动时序发送控制字测量结束？ Yes 接收数据No接收校验位结束图 4.3 SHT10 子程序流程图温湿度传感器 SHT10 使用类似于 I2C 总线的时序与单片机通信，由于 51 单片机没 有 I2C 接口，所以需要编写程序，用单片机的某两个 I/O 口管脚模拟 I2C 总线的时序， 从而与 SHT10 通信。 SHT10 有 4 种时序：启动传输时序、写字节时序、读字节时序及复位时序。复位 时序和启动传输时序可通过依次拉低或拉高时钟线和数据线，因而实现起来比较简单； 而写时序和读时序就比较复杂。写时序用来发送控制字，即发送命令，测量结束后，发 出读时序读回测量数据。向 SHT10 的 8 个数据位的写入，于第 9 个时钟周期之后，读第25页西华大学毕业设计说明书取应答位，应答位为 0 时，表示 SHT10 正确接收。SHT10 读写数据的规则是：在时钟 线的下降沿之后数据线改变状态，并在时钟线的上升沿有效。第26页西华大学毕业设计说明书4.2.3 LCD1602 子程序流程图开始LCD1602 初始化设置首行数据指针写入首行字符设置第二行数据指针写入第二行字符结束图 4.4LCD1602 子程序流程图第27页西华大学毕业设计说明书4.2.4 输出控制子程序流程图开始温度、湿度是否 超出上下限？ Yes 蜂鸣器报警No 返回主程序启动温湿度调节设备No 温湿度是否回 到限定值内？ Yes 停止报警 No 温湿度是否留有 足够的裕量？ Yes 停止温湿度控制设备结束图 4.5 输出控制子程序第28页西华大学毕业设计说明书4.2.5 键盘扫描子程序流程图 开始No P2.3 或 P2.4 是 否按下？ Yes 延时 10msP2.3 或 P2.4 是 否仍被按下？ Yes P2.5 或 P2.6 是 否按下？No 退出键盘子程序上限或下限加一或减一NoP2.5 或 P2.6 是 否按下？ Yes 退出键盘子程序图 4.6 键盘扫描子程序第29页西华大学毕业设计说明书为了防止抖动，按键电路中都要消抖的措施，本设计中是采用的软件消抖，在单片 机检测到某个键按下后，延时 10ms 再监测，如果仍然按下，才视为按下了该键。 S0、S1、S2、S3、S4 分别对应单片机的 P2.3-P2.7 引脚。按下 S0，也就是使 P2.3 为低电平时，进入温度上限的设置，再按一次进入温度下线的设置；按下 S1，进入湿 度上限的设置，再按一下进入温度下线的设置。在每个设置里面，按 S2 增加限值，按 S3 减小限值。设置好以后，按 S4 退出设置。第30页西华大学毕业设计说明书4.3 软件设计所用工具4.3.1 Keil uVision4 本次设计采用 Keil uVision4 来编写 C 语言程序，通过它的编译器进行编译、连接， 最后将生成的机器码下载到单片机上。 Keil 编译器是目前最流行的单片机开发的软件， 它是美国 Keil Software 公司开发的 C 语言开发系统。它提供了一个完整的开发方案，包括宏汇编、C 编译器、库管理、连 接器和一个功能强大的仿真调试器等，通过一个集成开发环境将这些部份组合在一起。 Keil C51 整合了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。此外，Keil C51 生 成的目标代码效率非常高， 这一点从生成的汇编语言就可以看出， 大多生成的汇编语句 很紧凑，容易理解。 4.3.2 Proteus Proteus 用来对电路进行仿真，它的功能强大，包括单片机在内的众多元器件都可 以仿真。把 Keil 编译、连接后生成的 hex 文件导入 Proteus 单片机中即可对单片机进行 仿真。 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件， 它不仅具有其 它 EDA 软件的仿真功能，还可以对单片机及其外围器件进行仿真，是目前在这方面做 得最好的 EDA 工具软件。 Proteus 在国内已受到众多单片机开发者的喜爱。 Proteus 实现 了从概念到产品的完整设计， 可以实现从原理图绘制和代码调试到单片机与其外围电路 仿真，一键切换到印刷电路板的设计。目前世界上只有 Proteus 做到了将电路仿真、印 刷电路板设计和虚拟模型仿真整合到一个设计平台，其处理器模型支持 8051、HC11、 AVR、ARM、8086 和 MSP430、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 等，2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。第31页西华大学毕业设计说明书5 系统调试5.1 用 Proteus 搭建仿真总图打开 Proteus ISIS ，在 Proteus ISIS 编辑窗口中单击元件列表之上的“ P ”按钮 ，添加元件及放置元件。得到界面如图 5.1图 5.1 元器件的选择选好元器件后，要对元器件进行一个重新的布局，使之看起来很清晰，并且所占面 积较小。若想移动某个元件或多个，单击其元件，待其颜色变红后，在按下鼠标左键不 放，即可拖动元件。 为了使仿真图看起来更整洁，我们部分电路连线选择连线标签模 式，以单片机 19 引脚为例，将其用线引出，如 左侧任务栏中 然后再点击再单击引线得到对话框如图 5.2 所示，在窗口中输入 X1 得到此效果第32页西华大学毕业设计说明书图 5.2 连线标签窗口若要对某个元件或一部分电路做出说明， 则单击任务栏中的 Text Script Mode 到如图 5.3 效果，在界面中输入文字即可。得图 5.3 说明窗口按照正确的方法将元器件进行合理的排布及连线后，得到图 5.4图 5.4 系统仿真电路图5.2 用 Keil 对程序进行调试、编译先打开 keil uvision4 这款软件，新建工程，点击菜单栏里的 new uvision project第33页西华大学毕业设计说明书， 然后对工程进行保存。 再新建文件， 点击菜单栏中 File 下的 new 新建文件，进行保存。最后把新建的文件添加到工程文件里，右键点击 project 视图窗口里的 Source Group1， 选择 Add files to group “source group1”， 如 图所示：图 5.5 添加文件到工程 这样，刚才新建的文件便添加到了 Source Group1 中。现在开始在右边的主界面编 写 C 语言程序，编写完成后为了把程序烧录到单片机上，还需要把它转换成机器码， 生成 hex 文件：右击工程视图窗口中的 Target1，选择 Options for Target “target1”第34页西华大学毕业设计说明书把 Output 选项卡里面的 Create HEX File 前面的勾打上 样编译后会生成机器码，如图所示。，这图 5.6 生成机器码第35页西华大学毕业设计说明书6 结论6.1 系统的功能本系统能测量温室大棚内的温湿度数据， 将其显示在液晶屏上。 如果温湿度超出了 设定的上下限， 将进行报警， 并启动温湿度调节设备。 温度回到限定值内后， 停止报警。 当温度不仅回到上下限以内，而且留有一定裕量后，停止温湿度调节设备。如果需要修 改温湿度上下限，可以通过按键进行修改。6.2 系统的指标参数系统的指标参数完成情况如下表所示：表 6.1 系统指标参数表实现功能 测量温度范围 测量温度误差 测量湿度范围 测量适度误差 液晶屏显示 超限报警 修改上下限 输出控制结果 -40～123.8℃ ±0.5% 0～100%RH ±4.5% 用 LCD1602 显示 用蜂鸣器报警 通过独立式键盘修改 通过光耦、继电器控制完成程度 完成 完成 完成 完成 完成 完成 完成 完成6.3 系统功能分析该大棚温湿度自动控制系统能通过独立式键盘设置温湿度上下限，通过 LCD1602 显示温湿度，并在超限的情况下报警、启动调节设备。 其中输出控制和通过键盘设置上下限都是通过调用子程序实现的。 键盘的工作方式 分两种，一种是查询方式，一种是中断方式。中断方式比较节省系统资源，只有当有按 键按下时才会进入键盘中断子程序， 进一步扫描是那些键被按下； 而查询方式则是在主 程序中调用键盘扫描子程序， 不管有没有键按下， 每次程序循环中都要一一判断每个键 36第页西华大学毕业设计说明书是否按下， 故这种方式占用的单片机的处理时间更多。 但是由于本次设计用到的按键不 多，只有五个，功能比较简单，而且单片机工作比较空闲，因此使用的是查询方式来处 理键盘的输入。 此外，还应注意到的是，当温湿度超限后，要报警并启动温湿度调节设备。当温湿 度回到规定范围内时，只是停止报警，而温湿度调节设备应该继续保持工作，直到温湿 度留有一定裕量时才停止。本设计中的输出控制子程序中设置了温度 5℃和湿度 5%RH 的裕量，这样当温度上限是 30 度时，如果超出上限，那么温度回到 30 度时停止报警， 当温度降到 25 度以下时才停止制冷设备的运行。这样可以避免温湿度调节设备反复不 停地通断，以致影响使用寿命。第37页西华大学毕业设计说明书7 总结与体会这次毕业设计使我收获良多， 以前偏重于理论知识的学习， 但是做了毕业设计才发 现在动手实践上的不足，无论是画电路原理图、做仿真、做实物都牵涉到很多自己以前 没有接触过的内容。通过这次毕业设计，我感觉我实际应用知识的能力有了很大提高。 尤其让我感受颇多的是使用万能板焊接实物。 这个看似简单的事情花了我三天的时 间，而且板子还有很多问题。以前焊过 PCB 板，于是想当然地以为焊万能板也很容易， 不就是用飞线连接吗，还不用画 PCB 图，不用考虑怎么布线，于是就选择了使用万能 板来焊接实物。用导线焊了很久，刚开始还好，到了后来线越来越多，要放置新的元器 件都很困难。有些焊点焊多了锡都很难焊上去。由于飞线太多，容易产生很多虚焊，这 都为后面的调试增加了难度。所以说，考虑问题要从实际出发，不能想当然。做复杂的 板子最好用 PCB 板，用万能板的话很容易出错。 而且， 毕业设计是一人一个题目， 这很好地锻炼了我的独立思考解决问题的能力和 综合分析问题的能力。以前做课程设计都是几个人一组，有什么问题都很容易问别人， 并且自己往往就做自己较为熟悉的部分， 这使得自己获得的知识很不完整， 做一个设计 的时候不能全面地思考问题。这次毕业设计，自己一个人从方案的选择、单元模块的设 计、器件的选型、软件设计、原理图绘制一直做到英文资料的翻译，自己感觉对设计的 整个过程方法有了更深入的了解。 总而言之， 毕业设计大大地锻炼了我解决实际问题的能力， 为我将来的就业打下了 坚实的基础。第38页西华大学毕业设计说明书8 致谢这次毕业设计马上就要结束了， 在这过程中遇到了很多困难， 单凭一己之力是无法 克服的。在此，我要衷心地感谢在这次毕业设计中为我解疑释惑的李涛老师！ 由于我在以前的学习中一直都比较重视理论学习， 在实践方面颇为欠缺。 尤其是在 使用 Altium Designer 画原理图时更是遇到很多很多问题，我在实验室找到李涛老师时 他都一一为我解答，非常耐心。甚至有一次我问道原理图中 9 针串口引脚的问题时，他 还专门从柜子里找出一个串口插头为我讲解，让我很快就解决了问题。 在设计过程中， 我遇到一些小问题也时常去问班上的同学， 他们思路也让我受益匪 浅，深受启发。在这里对也要感谢你们的帮助！ 最后， 再次感谢李涛老师在毕业设计中为我的付出， 是你的帮助让我得以顺利完成 这次毕业设计！第39页西华大学毕业设计说明书9 参考文献[1] 张毅刚. 单片机原理及应用[M]. 高等教育出版社，2010 [2] 陆荣a，李品，孙周. SHT10 传感器在温湿度监测系统中的应用[J]. 传感器与微系统，2012， （31） [3] 孙环,滕召胜. 基于 SHT10 单片集成传感器温湿度检测模块设计[J]. 国外电子测量技术， 2006， （25） [4] 童诗白.华成英. 模拟电子技术基础[M].北京.高等教育出版社，2000 [5] 林嘉. 基于 89S52 的 LCD1602 程序设计[J]. 电脑知识与技术， 2012， （8） [6] 隋清江. 基于 PROTEUS 的 LCD1602 接口设计与仿真[J]. 仿真技术，2010， （7） [7] 刘天时，刘赏，付春. 一种单片机键盘电路设计与消抖处理[J]. 计算机与网络,2010,(10) [8] 赵亮. 跟我学51单片机（四）独立-矩阵键盘应用与设计[J]. 电子制作，2011， （4） [9] 黄震宇. 温湿度控制系统设计[J]. 粮油装备与自动控制，2008,(15) [10] 于志赣，刘国平. 液显 LCD1602 模块的应用[J]. 计算机技术应用，2009， （4） [11] 赵亮. 液晶显示模块 LCD1602 应用[J]. 电子制作，2007， （3）第40页西华大学毕业设计说明书附录 1 系统的电路原理图VCC D1 T1 D2 Bridge1 Diode 1N4001 Vout GND LMuF C3 0.1uFR?* 1 Anode Cathod Anode Cathod Anode Cathod Anode Cathod TLP521-4 VCC P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2/ECI P1.3/CEX0 P1.4/CEX1 P1.5/CEX2 P1.6/CEX3 P1.7/CEX4 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 Collector Emitter Collector Emitter Collector Emitter Collector Emitter 16 15 14 13 12 11 10 9VCC Cathod15K?470 Cathod2 2 R? 34 D? 5 Diode 1N4007 Relay Cathod15 R? 4.7K2 1 3K?4 D? 5 Diode 1N4007 Relay Cathod13 R? 4.7K2 1 3K?4 D? 5 Diode 1N4007 Relay2 1 3K?4 D? 5 Diode 1N4007 Relay Cathod9 R? 4.7K2 1 3VR1 Vin470 Cathod4 4 R? 5Cathod13220V-10VC8 470uFC2 0.33uF470 Cathod6 6 R? 7Cathod11Cathod11 R? 4.7K470 Cathod8 8Cathod9 VCCQ? NPNQ? NPNQ? NPNQ? NPNGND 19 VCC GND U4 R2 10K 1 DATA 2 SCK 3 4 C4 Cap 100nF GND VCC C9 1uF 5 9 4 8 3 7 2 6 1 3 3 2 2 VCC 6 8 13 7 14 U3 VEE GND C1 2 30pF C2 GND DATA SCK VDD C3 SHT10 VCC 10uF RXD 10 TXD 11 12 13 14 buzzer15 DATA 16 SCK 17 GND R1 10K 30pF 1 18 9 31 29 S5 30 SW-PB Y1 XTALU1 XTAL1VCC 40 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 RS RW E S0 S1 S2 S3 S4 Cathod2 Cathod4 Cathod6 Cathod8GND R? 15K P? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 LCD1602XTAL2 RST EA/VPP PSEN ALE/PROG P3.0/RxD P3.1/TxD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RDGNDRS RW EVCC LS1 Buzzer buzzer R3 1K Q? PNPGNDJ115 9 12 RXD 10 11 TXD 5 4 3 1 C2C2+ C1C1+GND20R2IN R2OUT R1IN R1OUT T2OUT T1OUT T2IN T1INVSS STC89C52RCR4 4.7K R5S0 S0 SW-PB S1 S1 SW-PB S2 S2 SW-PB S3 S3 SW-PB S4 S4 SW-PB GND10 11C2C6 C2+ 1uF C1C5 C1+ 1uF GND4.7K R6 4.7K R7 4.7K R8 4.7K VCCC2C2+ 16 VCC C1V+ 2 D Connector 9 VDD C1+ C8 1uF C7 1uF V+ MAX232CPEGND第41页西华大学毕业设计说明书附录 2 系统仿真总图第42页西华大学毕业设计说明书附录 3 系统实物照片第43页西华大学毕业设计说明书附录 4 系统源程序void main(void) { unsigned char error, LcdRw=0; s_connectionreset(); welcome(); delay(2000); LCD_Initial(); while(1) { error=0; error+=s_measure((unsigned char*) &humi_val.i,&checksum,HUMI); error+=s_measure((unsigned char*) &temp_val.i,&checksum,TEMP); if(error!=0) s_connectionreset(); else { humi_val.f=(float)humi_val.i; temp_val.f=(float)temp_val.i; GotoXY(0,0);// Print(&Tep:&); GotoXY(0,1); Print(&Hum:&); temperature=temp_val.f; zhuanhuan(temp_val.f);//转换温度为 uchar 方便液晶显示 GotoXY(5,0); str[5]=0xDF; str[6]=0x43; str[7]='\0';第//显示欢迎画面//in case of an error: connection reset//converts integer to float //converts integer to float //计算湿度与温度calc_sht10(&humi_val.f,&temp_val.f);//℃的符号44页西华大学毕业设计说明书Print(str); humidity=humi_val.f; zhuanhuan(humi_val.f);//转换湿度为 uchar 方便液晶显示 GotoXY(5,1); str[5]='%'; str[6]='\0'; Print(str); } keyscan(); control(); //----------wait approx. 0.8s to avoid heating up SHTxx-----------------------------delay_n10us(80000); } } //延时约 0.8s //%的符号 //字符串结束标志第45页西华大学毕业设计说明书附录 5 英文参考资料1 中文翻译 温湿度独立控制的空调设备在办公大楼的工作情况传统的供热通风与空气调节系统通过冷凝的方式除湿， 在给空气除湿的同时， 也把 空气冷却了。在大多数情况下，建筑物的显性负载占了制冷负载的大部分，而隐性负载 （除湿负载）只占很小一部分。但是，由于除湿需要的冷源温度比降温所需的冷源温度 要低得多，因此冷却水的温度必须降得足够低，以满足冷凝除湿的要求。此外，显性负 载和隐性负载之比很大程度上随室外天气、 室内人员的数量、 室内设备和照明方式的变 化而变化。所以，室内温度和室内湿度这两个参数，很难通过冷却旋管冷凝这一种方式 进行有效的调节。实践中，在室内湿度升高时，为了除湿，就调低设定的温度值。当空 气通过了冷凝旋管后，再将空气加热到合适的温度，这样就造成了很大的能源浪费。 为了避免上述的问题， 温度、 湿度独立控制空调系统以其合适的工作方式独树一帜， 它可以让温度和湿度分别通过温度控制子系统和湿度控制子系统独立地进行控制。另 外，温度控制子系统中用来降温的旋管的温度可以大幅提高，也就是说，可以从当前的 7℃提高到 17℃，于是就可以提升制冷机的工作状况，甚至可以实现不受周围环境影响 的自由调温。 在混合式干燥剂除湿与空调系统上，已经有很多人进行过研究，他们通过把液态、 固态干燥剂和传统的冷却系统进行整合， 达到避免过度冷却的目的。 液态干燥剂在最近 几年有了长足的发展， 因为它有一个很显著的优点， 可以在高于露点温度的情况下除湿， 避免了冷却后重新对空气加热的过程。有许多人，包括 Yadav, DryKor Ltd. 和 Liu et al. Chen et al.等，已经对如何提升它的效果进行了深入的研究。他们设计了一个独立的除 湿空调系统，它用热水驱动液态干燥剂，并且把 18-21℃的冷却水供给北京的一个办公 大楼。与传统的空调系统相比，这个系统节省了 30%的制冷费用。由 Ma et al 测试的混 合系统的工作效果比传统水蒸气压缩系统好 44.5%，隐形负载为 30%，并且这两个优势 分别可以提高到 73.8%和 42%。此外，关于混合系统在天气很热且潮湿的地区的可行性 和工作情况的专门研究也得到了大力支持。 本文将对深圳的一个办公大楼里面的 THIC 空调系统的真实工作情况进行调查研 究。在这个 THIC 系统里，由热泵驱动的液态干燥剂新鲜空气处理单元被用来处理室外 的空气，去除所有的隐性负载并给整个空间提供足够的新鲜空气。 那个为室内终端设备提供 17.5 摄氏度的冷却水的高温冷却装置被用来控制室内温第46页西华大学毕业设计说明书度。THIC 系统的工作原则和工作情况测试结果都将在本文中得到展示，我们还将对改 善系统的工作表现提出建议。 深圳的这个空调系统的基本信息如下。 这个五层的办公大楼坐落于中国深圳， 总共建筑面积为 21960 平方米， 从一楼到五 楼分别为 5940 平方米、5045 平方米、3876 平方米和 3908 平方米。深圳户外的天气全 年都很热且潮湿，年室外空气相对湿度大约为 80%，夏天的适度比高达 20g/公斤干空 气。整栋建筑在相当长的时间内需要制冷和除湿，但是在冬季却不需要制热和加湿。所 以，如何处理湿气就成了这个亚热带城市的关键问题。 THIC 系统的工作范围包括一至四楼，净面积 13180 平方米，而第五楼由若干个独 立的空调来调节温度，因此它不在我们讨论的范围内。 图 4 右边是湿度控制子系统， 包括 9 个为整个空间提供足够干燥空气的的液态干燥 剂新鲜空气处理单元。由于能提供的新鲜空气的容量与建筑内的人的数量是成比例的， 所以污染物、 二氧化碳和人释放的隐形热量都能通过这些新鲜空气排出。 图 5 描述了由 液态干燥剂构成的新鲜空气处理器的原理图， 它包括一个两步总热量恢复装置和一个与 冷藏周期耦合的两步空气处理装置。LiBr 被用作这些空气处理器里的液态干燥剂。总 热量恢复装置用来恢复由于室内废气造成的能量损失， 以便减少新鲜空气处理过程中的 能量消耗。 在由热泵驱动的空气处理装置中， 除湿模块里面的稀释溶液被冷凝器的废热 加热，在重造模块中集中，然后这个浓缩的热溶液通过热交换器和蒸发器，于是温度降 低，然后再进入除湿模块，最后，它被用来去除新鲜空气中的湿气。总体上看，液态干 燥剂新鲜空气模块要除掉空气中的热量， 需要在热泵和溶液泵上花费 5 倍的能量， 这主 要归结于以下原因： （1）通过总热量恢复装置，充分利用了室内废气的冷却功能，以去 除新鲜空气中的热量。 （2） 蒸发器的冷却容量和冷凝器的废热气都被用来改善空气处理 过程（3）由于在这个液态干燥剂装置中的蒸发温度比传统冷凝除湿系统的要高很多， 所以热泵的效率得到了很大的提升。此外，正如图 5 中所展示的，供应的空气的温度比 室内空气温度低， 所以液态干燥剂系统不仅可以去除一些显性负载， 还可以去除整个隐 性负载。 图 4 的左边是一个温度控制子系统，包括了一个高温冷却装置、冷却塔、冷却水泵 和室内终端装置，它承担了剩下的显性负载，对室内温度进行控制。其中的高温冷却装 置是一个离心冷却装置，它的 COP 为 8.3（设计状况：冷却水的入口温度和出口温度分 别为 20.5℃/17.5℃和 30.0℃/35.0℃） ，这比工作在 12.7℃/7℃的传统冷却装置高很多。 至于室内终端装置，如图 6 所示，工作在“干状态”的风扇线圈安装在餐馆、档案、办 公区域，它们占据了温度控制子系统大约 81%的制冷负载。第47页西华大学毕业设计说明书在前面部分，我们已经简要介绍了整个 THIC 系统的布局。尤其是在大空间中作为 一个极其重要的设计原则的分层的空调系统，被选作门厅的空调设计，正如图 2 所示。 详细地说，在被占据的空间里（高度不超过 2 米） ，17.5℃的冷却水通过水泵输送到辐 射采暖地板进行降温，被处理过的干新鲜空气和室内废气分别从整个空间的底部进入， 从中间排出。这样就形成了一个“干空气层”来避免较冷的地板表面有水蒸气凝结。在 远离被占据区域的较高空间， 从玻璃屏进入的太阳辐射被装饰物吸收， 然后热量就从百 叶窗等自然通风设备排出了。 温度控制子系统和湿度控制子系统可以根据周围环境状况和室内要求分别进行控 制。这两个子系统在湿热的气候都要工作；在湿冷的气候下，只有湿度控制子系统要工 作；当外界空气足够干的时候，比如 11g/kg，外界的空气将过滤后直接进入大楼。 据我们所知， 冷却空气比通过冷凝给空气除湿要容易得多， 因为后者需要的冷源的 温度比前者低得多。但是，在目前的 THIC 系统中，被测的温度控制子系统的 COP 却 低于或等于湿度控制子系统的 COP。因此，本部分将着力解决如何改善温度控制子系 统的工作效果。 根据表 4 中所示的温度控制子系统中的每个元件的工作情况， 我们推荐三个对温度 控制子系统进行改进的主要方案： （1）对冷却水泵的频率进行修改； （2）收紧带子，提 升冷却塔的工作状况。 （3）在干燥的工作环境下，提升 FCU 的工作状况。前两个方案 很容易在建筑内实现，而第三个的实现难度取决于新的 FCU 产品。 总结一下，本文论述了深圳的一个办公大楼的 THIC 系统的工作情况。液态干燥剂 新鲜空气装置用来提供干的新鲜空气，以对室内的湿度进行调节。17.5℃的冷却水通过 水泵输送到辐射面板和干风扇线圈来控制室内温度。一下是根据测试结果得出的结论： （1）THIC 系统能提供一个舒适的室内环境，使得室内温度、湿度比例和二氧化 碳浓度都在令人舒适的范围内。 （2）整个 THIC 系统的 COP 可以达到 4.0，其中温度控制子系统和适度控制子系 统的 COP 分别为 3.7-4.1 和 4.1。 在测试的办公大楼中， THIC 系统的能耗是 32.2KWh/(m2 yr)，这也就是说，能源使用效率比传统的空调系统高得多。 （3）我们提出了温度控制子系统的一些改进方法，包括对冷却水泵、冷却塔和 FCU 的改进。因此，预期的系统 COP 可以进一步提高到 4.4，这与当前使用的空调设 备相比可以节省 9%的能耗。第48页西华大学毕业设计说明书2 英文原文 Performance of temperature and humidity independent control air-conditioning system in an office buildingIn the conventional HVAC system that removes moisture by condensation, air is cooled and dehumidified simultaneously. In most cases, sensible load of building covers the majority part of the whole cooling load while the latent load (moisture load) takes only a small part. However, as the required cooling source temperature of dehumidification is much lower than that of cooling, the chilled water temperature has to be reduced to meet the demand for condensation dehumidification. Moreover, the ratio of sensible load to latent load varies largely due to the changes of outdoor climate, number variance of indoor occupants, indoor equipments and lighting utilization mode and so on. Therefore, the indoor temperature and humidity, the two key parameters, can hardly be satisfied with condensation by the cooling coil only. In practice, the common reaction to the increased humidity is to reduce the set-point temperature and then re-condition the air after passing the cooling coil to the proper temperature, which results in a plenty of energy wastefulness. To avoid the aforementioned problems, temperature and humidity independent control (THIC) air-conditioning system stands out as an appropriate pattern that temperature and humidity can be regulated independently with temperature control subsystem and humidity control subsystem respectively. Besides, the coil temperature for cooling in the temperature control subsystem can be considerably increased, e.g. from current 7 ?C to 17?C, so that improvement on the performance of chillers or even free cooling from ambient could be obtained. Many investigations have been carried out on the hybrid desiccant dehumidification and air-conditioning system, which integrates liquid/solid desiccant units with a conventional cooling system to avoid excess cooling. Liquid desiccant units developed quickly in recent years, for its advantages of dehumidifying at a temperature higher than the air’ s dew-point to avoid reheat procedure in the system, and regenerating desiccant at a low temperature which can be driven by low-grade heat sources [5,6].Many studies focusing on improving its performance with process optimization have been conducted in depth, such as Yadav [7], DryKor Ltd. [8], and Liu et al. [9]. Chen et al. [10] designed an independent dehumidification air-conditioning system with a hot water-driven liquid desiccant and a chiller that provides 18 C21 ?C chilled water for an office building in Beijing, which saved about 30% cooling cost第49页西华大学毕业设计说明书compared with conventional system. The performance of a hybrid system tested by Ma et al. [11] was 44.5% higher than conventional vapor compression system at a latent load of 30% and this improving could be achieved by 73.8% at a 42% latent load. Besides, the specific research on the feasibility and performance of the hybrid system in hot and humid regions is promoted. This paper will investigate the real operating performance of a THIC air-conditioning system operated in an office building located in Shenzhen, a modern metropolis in southern China of hot and humid climate. In this THIC system, the liquid desiccant fresh air handling units driven by heat pumps are employed to handle the outdoor air to remove the entire latent load and supply enough fresh air to the occupied spaces, and the high-temperature chiller that produces chilled water of 17.5 ?C for the indoor terminal devices (radiant panels and dry fan coil units) is applied to control indoor temperature. The operating principle and performance test results of the THIC system will be shown in this paper, and suggestion for performance improvement will also be included. The THIC system has been put into practice as a pilot project in an office building in Shenzhen, China. This system has been brought into operation in July 2008 and the basic information about the building and air-conditioning system goes as follows. The 5-story office building, as shown in Fig. 1, is located in Shenzhen, China, with total building area of 21,960m2 and the areas of 45m2, 08m2, 3191m2 for the 1st to 5th floor respectively. The main function of the 1st floor is restaurant, archive and carport, the 2nd to 4th floors are the office rooms, the 5th floor is the meeting room, and there is a vestibule vertically through up the 2nd to 4th floors in the north of the building. In the vestibule, curtain wall with ventilation shutters in the upper is applied on its north surface, as shown in Fig. 2. The outdoor condition in Shenzhen is rather hot and humid all through the year as shown in Fig. 3. The annual outdoor air relative humidity is about 80% and humidity ratio in summer is as high as 20 g/(kg dry air). The building requires cooling and dehumidification in a long period of time, and no heating and humidification requirement in winter. Therefore, how to handle the moisture efficiently is a key issue in such a subtropical area. The THIC system serves from 1st to 4th floor with the net airconditioning area of 13,180m2 (total area of 18,769m2), and the 5th floor is served by several stand-alone air conditioners so that is not within the scope of our discussion. The schematic of the THIC第50页西华大学毕业设计说明书system is shown in Fig. 4 with the main devices’ parameters listed in Table 1. The right side of Fig. 4 is the humidity control subsystem, including 9 liquid desiccant fresh air handling units that supply adequate dry fresh air into the occupied spaces. As the volume of the supplied fresh air is proportional to the number of people, the pollutants, CO2 and latent heat produced by human bodies can be removed by fresh air. The schematic of the fresh air processors using liquid desiccant is illustrated in Fig. 5(a), which is composed of a twostage total heat recovery device and a two-stage air handling device coupled with refrigeration cycles. Lithium bromide (LiBr) aqueous solution is employed as liquid desiccant in these air processors. The total heat recovery device is used to recover the energy from indoor exhaust air (return air) to decrease the energy consumption in the fresh air handling process. And in the heat pump driven air handling device, the diluted solution from the dehumidification modules is heated by the exhaust heat from the condenser and concentrated in the regeneration modules, then the hot concentrated solution is cooled by passing through the heat exchanger and evaporator before it enters the dehumidification modules, and lastly used to remove moisture from the fresh air. To make it clear, the air-handling processes are displayed in the air psychrometric chart in Fig. 5(b) where the fresh air first passes the total heat recovery device to recovery the energy from the indoor exhaust air, and then flows into the dehumidification modules to be further dehumidified and cooled before it is supplied into the occupied spaces. In general, the COP of the liquid desiccant fresh air units (total heat removed from the fresh air divided by the power consumption of the heat pumps and solution pumps) can be as high as 5.0 with the following three main reasons: (1) the cooling capacity of the indoor exhaust air is fully exploited to remove heat from the fresh air by the total
(2) both the cooling capacity from evaporator and exhaust heat from condenser are utilized to enhance the ai and (3) the efficiency of the heat pump is significantly raised since the required evaporating temperature in this liquid desiccant device is much higher than that in the conventional condensing dehumidification system. Besides, as indicated in Fig. 5(b), the supplied air temperature is lower than the indoor air temperature, so the liquid desiccant system can remove some sensible load of the building as well as the entire latent load. The left side of Fig. 4 is the temperature control subsystem that takes up the rest sensible load to control indoor temperature, including a high-temperature chiller, cooling tower, cooling water pump, chilled water pump, and indoor terminal devices (radiant panels and dry fan coil units).第51页西华大学毕业设计说明书The high-temperature chiller is a centrifugal chiller with the rated COP of 8.3 (designed condition: the inlet and outlet temperature of the chilled water and cooling water are 20.5?C/17.5 ?C and 30.0 ?C/35.0 ?C respectively), which is much higher than the conventional chiller operating at the chilled water temperature of 12 ?C/7 ?C. As for indoor terminal devices, as shown in Fig. 6, fan coil units (FCUs) operating in ‘dry condition’ are set up in the restaurant, archive and office regions which serve about 81% of the entire cooling load of the temperature control sub-system, while radiant floor and radiant ceiling panels are applied in vestibule and some office rooms which serve the rest 19%. In the previous sections, the whole THIC system layout has been introduced briefly. Particularly, stratified air conditioning, a key design principle of large space, is selected in the air-conditioning design of the vestibule as shown in Fig. 2(b). Specifically, in the occupied zone (the height within 2m), chilled water with temperature of 17.5 ?C is pumped and distributed into radiant floor for cooling, and the handled dry fresh air and indoor exhaust air are supplied and expelled in the bottom and in the middle of the space respectively, which forms a “dry air layer” to protect the cold floor surfa in the higher space that far from occupied zone, solar radiation that enters through glass curtain wall is absorbed by the ornamental decorations in the higher space, and the heat is then carried away by natural ventilation through the shutters directly. The temperature control subsystem and humidity control subsystem can be operated separately according to ambient condition and indoor requirement. The two subsystems operate together at hot and h Only the humidity control subsystem operates at cold but hum Outdoor air is directly introduced into occupied spaces after filtering when outdoor air is dry enough, such as 11 g/kg. According to our knowledge, cooling air can be realized more easily than dehumidification by condensation, since the latter one requires lower temperature of cooling source than the former. However, the COP of the tested temperature control subsystem is lower than or equal to that of the humidity control subsystem in present THIC system. Thus, this section will focus on how to improve the performance of the temperature control subsystem. According to the performance of each component in the temperature control subsystem shown in Table 4, three main improvements of the temperature control subsystem are recommended: (1) modifying the frequency of th (2) improving the cooling tower performance by tightening the第52页西华大学毕业设计说明书 and (3) improving the performance of FCUs under dry working condition. The first two methods can be easily realized in the building, while the third one depends on the improvement of new FCU products. The operating performance of the THIC system in an office building in Shenzhen is presented in this paper. Liquid desiccant fresh air units are used to supply dry fresh air to control indoor humidity, and chilled water with the temperature of 17.5 ?C is pumped and distributed into radiant panels and dry fan coil units to control indoor temperature. The followings are the conclusions based on the tested results: (1) The THIC system can provide a comfortable indoor environment that indoor temperatures, humidity ratios as well as CO2 concentrations are all within the comfortable ranges. (2) The COP of the entire THIC system can reach 4.0, with the COP of the temperature control subsystem and humidity control subsystem of 3.7C4.1 and 4.1 respectively. The energy consumption of the THIC system in the tested office building is 32.2kWh/(m2 yr) (net air-conditioning area), that is, the energy efficiency is much higher than that of the conventional airconditioning system available in literature. (3) Possible improvements of the temperature control subsystem are provided, including modification on the chilled water pump, cooling tower and FCUs. Thus, the expected system COP can be further increased to 4.4, which can save 9% compared to present air-conditioning system.第53页
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