1、第 1 页 共 38 页扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计 (论文)作 者 : 学 号：教 研 室 : 电气教研室 专 业 : 电气自动化 题 目 : 公共浴室的自动通风系统设计 指导者： 评阅者： 第 2 页 共 38 页2013 年 5 月第 3 页 共 38 页扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 公 共 浴 室 自 动 通 风 系 统 设 计 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字) ： 2013 年 5 月 15 日第 4 页 共 38 页毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语评阅者评语： 评阅者(签字) ：
2、年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人( 签字) ： 2013 年 5 月 20 日第 5 页 共 38 页毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要摘要随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、传感器技术、单片机技术以及各种智能技术的迅速发展，特别是高可靠性单片机出现以及传感器技术的日益成熟，随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、传感器技术、单片机技术以及各种智能技术的迅速发展，特别是高可靠性单片机出现以及传感器技术的日益成熟，使得现代工业控制系统的设计开发时间变得更加短，成本降低很多，可靠性变得更高。公共浴室是人们用来清洁身体，享受热水所带来的舒适，消除日常工作
3、学习所带来的疲劳的场所。洗澡可以清除体表污垢、汗渍，达到消除疲劳、减轻和治疗某些疾病及保健作用。公共浴室通过有偿或无偿服务，解决人们出门在外的洗浴问题，或者冬天在家里洗浴不方便的问题，使人们更大空间的可以通过洗浴得到生活上的享受。然而由于冬日气温较低，公共浴室的人流量较大，浴室密闭空间内的气温以及空气质量由于不能及时通风，达不到一个使人舒适的要求，不能达到公共浴室使人们即使家里洗浴不方便或者出门在外也能够轻松享受的出发点，使人们不能在公共浴室得到应有的享受，花了钱却不能得到最优质的服务。为了解决这一问题，本课题设计了基于51 单片机控制的公共浴室的自动通风系统。从硬件和软件方面介绍了本自动控制
4、系统的设计和制作。实验结果证明，本系统能够完成公共浴室的自动通风。关键词 公共浴室，自动通风，51 单片机，温度传感器，直流电动机第 6 页 共 38 页目录1 绪论.11.1 传统上对于公共浴室的通风问题解决方案.11.2 近代建筑学对于公共浴室的通风问题解决方案.11.3 本设计方案对于公共浴室通风问题的解决方案.21.4 本设计方案较传统上和近代建筑学上解决方案相比的优势.21.5 自动控制系统的选择.31.6 本章小结.42. 系统硬件设计说明.42.1.整体的硬件系统说明.42.2 单片机系统设计说明.52.2.1 单片机的定义及选型 .52.2.2 89c51 单片机介绍 .62.
5、3 测温系统设计说明.92.3.1 温度测量方法 .92.3.2 温度传感器的选择 .92.4 通风系统的设计说明.152.4.1 通风系统的整体设计说明 .152.4.2 交流电机部分的选择 .152.4.3 通风扇扇叶设计 .152.4.4 通风流量的计算 .162.4.5 以实际公共浴室为例计算通风流量以及电机选型 .172.5 电路图的设计.172.6 本章小结.203. 系统软件设计说明.203.1 主要运行流程说明.203.2 单片机程序.213.2.1 单片机程序选择 .213.2.2 ds18b20 温度传感器部分 .223.2.2 交流电机部分（在设计中用继电器的通断代替交流
6、电机的启停） .273.3 本章小结.304. 本设计在 proteus 中的仿真 .304.1 在状态一情况下仿真图.304.2 在状态二情况下仿真图.334.3 在状态三情况下仿真图.354.4 本章小结.37结论.37致 谢.37第 7 页 共 38 页参考文献.381 绪论公共浴室是人们清洁身体、追求美丽，享受洗浴所带来舒适感的场所。洗澡可以清除体表污垢、汗渍，达到消除疲劳、减轻和治疗某些疾病及保健作用。公共浴室通过有偿或无偿服务，解决人们出门在外的洗浴问题，或者冬天在家里洗浴不方便的问题，使人们更大空间的可以通过洗浴得到生活上的享受。然而由于冬日气温较低，公共浴室的人流量较大，浴室密
7、闭空间内的气温以及空气质量由于不能及时通风，达不到一个使人舒适的要求，不能达到公共浴室使人们即使家里洗浴不方便或者出门在外也能够轻松享受的出发点。1.1 传统上对于公共浴室的通风问题解决方案我国在公共浴室的发展上最早起源要追溯到宋朝，至今也有一千多年的发展历史，在解决公共浴室的通风问题上也有很多经验，但这些经验往往都是建立在人工基础上的，主要是通过浴室工作人员的感官来决定公共浴室空间内是否通风，在浴室工作人员主动感觉到浴室空间内的空气有些浑浊，温度有些偏高，使人们感到不适的时候，或者说有在公共浴室空间内洗浴的其他人因为空气浑浊，温度偏高感到不适的时候提醒浴室工作人员，浴室的工作人员才会采取开窗
8、户通风，以及用凉水浇地板等方法降低公共浴室空间的温度，改善公共浴室空间内的空气质量，从而达到公共浴室密闭空间内的通风问题，解决人们在公共浴室洗浴时因为公共浴室空间内的空气质量浑浊，温度偏高所引起的身体不适的问题。1.2 近代建筑学对于公共浴室的通风问题解决方案随着近代建筑学的发展，在一些中高档的公共浴室的设计中，公共浴室建造开始便以建筑学为基础，通过合理的空间布置与分配，来解决人们在洗浴时，会因密闭空间内的空气不流通以及洗浴温度偏高所引起的诸多不适感。比较常见的方法有分类分区设计，空气引流通风等方法。一般通过将淋浴区与沐浴区分开，使其在两个区域内，使得淋浴区没有沐浴池的水汽影响，不会因为人们淋
9、浴所产生的水汽使得淋浴区的温第 8 页 共 38 页度迅速上升，而沐浴区的温度因为没有人们淋浴所产生的水汽影响，也会在长时间内保持恒温。大部分中高档浴室占地面积比较大，在设计时空余空间比较多，也在一定程度上加快了空气的流通，在设计时，只需要通过对称的位置设置窗户，使得空气流通变得方便，也会在很大的程度上加快空气的流通，从而达到公共浴室的自动通风问题。更主要的是中高档浴室在设计时，便设有桑拿区，淋浴区，沐浴区，休息区等空间。在空间上不是密闭的环境，通风上不存在太大的问题，从合理的建筑布局方面解决人们在公共浴室洗浴时因为公共浴室空间内的空气质量浑浊，温度偏高所引起的身体不适的问题。1.3 本设计方
10、案对于公共浴室通风问题的解决方案为了解决公共浴室的通风问题，本课题设计了自动控制的公共浴室的自动通风系统，该系统自动控制温度传感器测定浴室空间内环境质量，反馈给自动控制系统，再由自动控制系统控制交流电机（由于交流电机的使用需要考虑到功率的大小，牵扯到浴室空间的大小以及通风流量，要结合具体的公共浴室的具体情况分析，而且交流电机无法仿真，所以在后期的仿真中我们利用继电器的通断，表现交流电机的转动与停止） ，以达到自动通风，并在同时设置指示灯提示。当公共浴室内的气温高于37的时候，交流电机工作，通过安装在交流电机上的风扇叶的转动，将外部的新鲜空气以及外部的低温吹入浴室空间内，起到通过自动通风营造一个
11、舒适的洗浴环境的作用。当公共浴室内的温度由于自动通风的效果降到27的时候，交流电机会停止工作，浴室内的温度会因为水汽等原因逐渐上升，当温度上升到37的时候，会继续重复以上的工作状态。1.4 本设计方案较传统上和近代建筑学上解决方案相比的优势一、本设计与传统上的解决方案相比较根据生物学研究表明，人在洗浴的时候，如果浴室的温度高于 40，人们便开始会感到不适，洗浴时的最适温度为 30。传统上对于公共浴室通风问题的解决方案主要是建立在人工基础上的，因为这种解决方案上对于温度的判断是处于人的主观判断上的，第 9 页 共 38 页人与人之间有一定的偏差，更有可能因为工作人员的疏忽，忘记通风，往往达不到可
12、以使公共浴室空间内的空气质量以及温度适合人们洗浴的一个环境。而本设计方案与传统上的解决方案相比主要有两个优势，其一是通过温度传感器对浴室内温度的测量，用具体的数据解决了传统上人的主观臆断不够准确的缺陷，针对生物学上人体最适洗浴温度为 30，和 40以上的温度会使人感到不适应这两个数据值，选择了适中的 27停止通风和 37开始通风工作；其二是使用单片机自动化控制解决了传统解决方案中可能由于浴室工作人员的疏忽，忘记通风使得浴室内空间温度过高，或者延迟通风时间，使得浴室内温度过低的问题。二、本设计与近代建筑学上的解决方案相比较近代建筑学上的解决方案主要是建立在合理的空间布局上的，一般是针对中高档公共
13、浴室，这种近代建筑学上的解决方案有一定的局限性，需要在公共浴室兴建的时候便融入近代建筑学上对于这种问题解决方案的理念，对于一些已经成型的公共浴室改造起来比较麻烦，而且成本过于高昂。而本设计与近代建筑学上的解决方案相比主要也有两个优势，其一是本设计方案主要采用电气上的自动控制系统方案，可以在公共浴室原有的基础上进行改造，只需要进行局部改造，改造起来十分方便，占用空间小，对公共浴室本身的要求不高，除了中高档的公共浴室，也适合一些低档浴室。其二是较近代建筑学上的解决方案相比，本设计方案所需要的成本十分低廉，有很大的价格优势。1.5 自动控制系统的选择在控制系统方面，目前具有多种的控制方式，比如传统的
14、手动控制方式、单片机控制方式、PLC 控制方式等。手动控制：手动控制是一种建立在人工操作上的控制方式，优点是可以通过人的主观判断直接执行，操作起来方便，缺点是人工操作由于是人的主观臆断，失误的可能性高，也是对人力资源的一种浪费。单片机：单片机具有多种优点，比如处理能强、运行速度快、功耗低等，在温度控制系统的控制方面，灵活简单，精度较高，是比较常见的控制方式。在日常的生产第 10 页 共 38 页生活中，单片机温度控制系统，稳定性好，无振荡幅度，主要是保证温度在一定温度范围内变化。PLC：PLC 经过了几十年的不断发展，已经是一种成熟的控制手段，具有高性能、实用性强、抗干扰能力强等特点，利用 P
15、LC 温度控制模块进行温度控制是一种常用的方法。PLC 模块温度控制系统具有精度高、价格低廉、性能稳定，使用的非常广泛。经过对以上控制系统的优缺点分析，本设计决定选用单片机作为公共浴室自动通风系统的控制系统。1.6 本章小结本章对公共浴室通风问题的解决方案，从传统上，近代建筑学上，以及本设计上做了详细的介绍，也将各种解决方案进行对比，直观的突出了本设计相比传统上和近代建筑学上的解决方案相比较所具有的优势。也介绍了各种控制方式，选择单片机作为本应用系统的控制方式。本设计从硬件和软件方面介绍了本公共浴室自动通风的设计和制作。实验结果证明，本系统能够完成公共浴室的自动通风。2. 系统硬件设计说明2.1.整体的硬件系统说明在本设计中，对于公共浴室自动通风系统整体应用系统的构想是由测温系统、单片机控制系统、通风系统三个分系统组成公共浴室通风系统的整体应用系统。通过单片机系统控制测温系统测量公共浴室的室内温度，并将实时温度反馈给单片机，再由单片机对实时温度进行判断，控制通风系统的工作。如图 2.1 所示
