物联网的无线智能空调系统设计
随着科技技术的日益发展无线智能水平领域的逐步提高，智能空调已经慢慢的进入了人们的生活中。而目前市场上的空调也是各种各样、五花八门，有家居空调、中央空调，有落地式、挂壁式，大小不一功能上也存在差异，但这些空调都存在有线设计、体积大、功耗高等缺点，无法满足人们对智能空调的要求。本设计介绍了一款能够自动调控室内温度、湿度并将温度调控到一个适宜值的智能空调，且能通过ZigBee协议起到远程监控、检测的目的。一般在天气炎热的夏天或气温较低的冬天，晚上都会开着空调，然而我们知道晚上跟白天的温差较大，通常在睡前设定好适宜的温度到半夜往往会变得过冷或过热。或是出门在外刚回家时因空调没开所引起的不适。所以本设计针对这类情况有了较大的改善，能够起到将室内随时保持适宜温度的作用。该设计在温湿度传感器检测到室内温度过高时会自动关闭空调以温度反之当检测到室内温度过高时会自动开启空调以升高温度。本设计有成本低、自组网能力强等特点。
目录
一 绪论 6
（一）课题背景 6
（二）研究目的和预期成果 6
二 设计内容 7
（一）智能空调系统的工作原理 7
（二）设计方案 7
（三）设计所需器材 7
（四）模块设计思路 7
1.原理构架框图 7
三 硬件模块性能及参数 9
（一）电源模块设计 9
1.变压器 9
2.三端稳压器 10
（二）温湿度传感器的性能及参数 11
（三）CC2530芯片性能及参数 12
（四）中断模块电路设计 13
（五）单稳态电路设计 14
四 软件模块设计 15
（一）系统方案流程图 15
（二）温湿度传感器流程设计 16
五 电路及仿真图 18
（一）仿真图 18
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录I 源程序 23
一 绪论
（一）课题背景
空调作为日常生活中不可缺少的一部分基本已融入到每个家庭中，然而在这个无线智能时代飞速发展的今天传统空调已经无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
法满足人们对智能生活的追求了。现如今对于空调来说相对智能的一点无非就是利用手机通过红外线发射来控制空调的开关以及调节设定温度，然而这项功能只能短距离使用所以使用性并非很强。一般空调都是由冷源、热源，冷热介质传输系统，末端装置等几大部分和其他辅助模块组成。其中较为重要的成分则是水泵、风箱和线路系统。末端装置的作用则是将传输过来的冷能量和热能量利用起来，对室内的空气和温度进行改善，是环境中的空气质量达到要求的数值。
空调在启用制冷效果时压缩机的工作原理是将普通的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，然后通过管道传送到室外机部分进行散热之后高温高压的气态制冷剂则会成为常温高压的液态制冷剂，所以由室外机吹出来的风是温度较高的热风。然后制冷剂通过毛细管进入到室内机中，由于制冷剂到达室内机后空间急剧增大，压力变小，会造成液态的制冷剂发生气化，变成温度较低的气态制冷剂，从而可以吸收大量的热量，室内机就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，；而空气中的水蒸汽在遇到冷的蒸发器之后就会凝结成小水滴，这就是空调会出水的原因。传统空调就是通过遥控器对空调温度进行设定，然而遥控器只能在短距离内对空调进行遥控，并且只能通过人为去控制空调本身无法根据室内具体情况去自动调节温度，也无法在家中无人时对空调进行开关及调控。所以这便导致传统空调给人们日常生活带来不便。
随着无线智能的发展，传统空调已无法满足人们的需求。在炎热夏天的晚上一般人们都会依靠空调来保证睡眠的舒适度，然而随着夜晚温度的下降白昼温差较大，导致人们经常会被长时间开启的空调所冻醒如此便经常会给人带来极大的困扰。而如果这是我们有了一台能根据室内温度实时自动调整开关的空调是不相对来说方便很多呢？
（二）研究目的和预期成果
该系统拟采用ZigBee技术和单片机技术来完成一款智能空调的设计，通过对ZigBee协议栈的学习和掌握本设计决定采用CC2530 芯片来设计采集模块和传感模块，采用温湿度传感器对室内的温度及湿度的采集，通过单稳态触发电路来控制空调的开关情况，通过protel软件来绘制整个系统模块的PCB版图，整个系统最终将实现空调实时监控室内温度，并根据室内实际温度来自动调整空调的开关情况，起到实时保持室内温度在一定范围内并最大程度节约空调的用电量。
二 设计内容
（一）智能空调系统的工作原理
通过温湿度传感模块采集到的信号并经过转换后以数字信号的形式传递给数据采集模块CC2530芯片，数据模块经过对数据的分析之后将结果命令传给控制模块555单稳态触发器。
当温湿度传感器感应到室内的室内温度通过ROM存储模块以数字信号传递给CC2530芯片后，芯片分析当时数据是否在适宜范围，如超出适宜范围则系统自动输出脉冲信号给触发器使其完成空调开、关动作。从而是室内温度实时保持适宜值在节约电量的情况下最大程度上给人们提供便利。
（二）设计方案
了解掌握温湿度传感器的工作原理及其特性，并能熟练对其使用。
了解掌握CC2530芯片和555定时器的功能及其使用方法，了解ZigBee协议的各种特性。
绘制PCB电路原理图，检测确定PCB电路图设计无误，仿真测试各模块功 能功能是否正常。
（三）设计所需器材
本论文需用温湿度传感器对室内温度的实时监测，用ZigBeeCC2530芯片作为核心结合单片机技术对传感器所传递的数据进行采集分析，从而系统自动判断室内温度是否过高或过低并且将判断结果传达到单稳态触发器，在触发器接受到信号后将执行开、关空调命令。而需要对空调进行开关操作则需双路继电器控制电路的通断情况。以及需要其他电容、电阻、晶体管等电子元件对整个系统进行辅助。
（四）模块设计思路
关于此智能空调系统的功能，主要通过温湿度传感器来检侧室内温度的实时变化而后以无线串口通信的模式发送到核心模块CC2530芯片上，经过CC2530芯片对所收集到的数据进行分析判断此时室内温湿是否在适宜值，如室内温度过高则通过传感器送指令给单稳态触发器通过中断单元使其控制电路断开关闭空调，如果温度过低则通过上位机发送指令给单稳态触发器使其接通电路从而开启空调，从而达到控制室内温度使其实时保持在一定范围适宜温度。
1.原理构架框图
三 硬件模块性能及参数
（一）电源模块设计
本设计采用9V直流稳压电源，整体电路先将220V交流电通过变压器转换成9V的电压，在通过整流桥和稳压器将电压转换成9V的直流电，降压和整流是为了使电压降为9V的直流电压，而使用稳压器则是为了防止电压在输入过程中产生波动使得整体电压不稳定影响元器件正常工作。（如图2所示）
目录
一 绪论 6
（一）课题背景 6
（二）研究目的和预期成果 6
二 设计内容 7
（一）智能空调系统的工作原理 7
（二）设计方案 7
（三）设计所需器材 7
（四）模块设计思路 7
1.原理构架框图 7
三 硬件模块性能及参数 9
（一）电源模块设计 9
1.变压器 9
2.三端稳压器 10
（二）温湿度传感器的性能及参数 11
（三）CC2530芯片性能及参数 12
（四）中断模块电路设计 13
（五）单稳态电路设计 14
四 软件模块设计 15
（一）系统方案流程图 15
（二）温湿度传感器流程设计 16
五 电路及仿真图 18
（一）仿真图 18
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录I 源程序 23
一 绪论
（一）课题背景
空调作为日常生活中不可缺少的一部分基本已融入到每个家庭中，然而在这个无线智能时代飞速发展的今天传统空调已经无 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
法满足人们对智能生活的追求了。现如今对于空调来说相对智能的一点无非就是利用手机通过红外线发射来控制空调的开关以及调节设定温度，然而这项功能只能短距离使用所以使用性并非很强。一般空调都是由冷源、热源，冷热介质传输系统，末端装置等几大部分和其他辅助模块组成。其中较为重要的成分则是水泵、风箱和线路系统。末端装置的作用则是将传输过来的冷能量和热能量利用起来，对室内的空气和温度进行改善，是环境中的空气质量达到要求的数值。
空调在启用制冷效果时压缩机的工作原理是将普通的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，然后通过管道传送到室外机部分进行散热之后高温高压的气态制冷剂则会成为常温高压的液态制冷剂，所以由室外机吹出来的风是温度较高的热风。然后制冷剂通过毛细管进入到室内机中，由于制冷剂到达室内机后空间急剧增大，压力变小，会造成液态的制冷剂发生气化，变成温度较低的气态制冷剂，从而可以吸收大量的热量，室内机就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，；而空气中的水蒸汽在遇到冷的蒸发器之后就会凝结成小水滴，这就是空调会出水的原因。传统空调就是通过遥控器对空调温度进行设定，然而遥控器只能在短距离内对空调进行遥控，并且只能通过人为去控制空调本身无法根据室内具体情况去自动调节温度，也无法在家中无人时对空调进行开关及调控。所以这便导致传统空调给人们日常生活带来不便。
随着无线智能的发展，传统空调已无法满足人们的需求。在炎热夏天的晚上一般人们都会依靠空调来保证睡眠的舒适度，然而随着夜晚温度的下降白昼温差较大，导致人们经常会被长时间开启的空调所冻醒如此便经常会给人带来极大的困扰。而如果这是我们有了一台能根据室内温度实时自动调整开关的空调是不相对来说方便很多呢？
（二）研究目的和预期成果
该系统拟采用ZigBee技术和单片机技术来完成一款智能空调的设计，通过对ZigBee协议栈的学习和掌握本设计决定采用CC2530 芯片来设计采集模块和传感模块，采用温湿度传感器对室内的温度及湿度的采集，通过单稳态触发电路来控制空调的开关情况，通过protel软件来绘制整个系统模块的PCB版图，整个系统最终将实现空调实时监控室内温度，并根据室内实际温度来自动调整空调的开关情况，起到实时保持室内温度在一定范围内并最大程度节约空调的用电量。
二 设计内容
（一）智能空调系统的工作原理
通过温湿度传感模块采集到的信号并经过转换后以数字信号的形式传递给数据采集模块CC2530芯片，数据模块经过对数据的分析之后将结果命令传给控制模块555单稳态触发器。
当温湿度传感器感应到室内的室内温度通过ROM存储模块以数字信号传递给CC2530芯片后，芯片分析当时数据是否在适宜范围，如超出适宜范围则系统自动输出脉冲信号给触发器使其完成空调开、关动作。从而是室内温度实时保持适宜值在节约电量的情况下最大程度上给人们提供便利。
（二）设计方案
了解掌握温湿度传感器的工作原理及其特性，并能熟练对其使用。
了解掌握CC2530芯片和555定时器的功能及其使用方法，了解ZigBee协议的各种特性。
绘制PCB电路原理图，检测确定PCB电路图设计无误，仿真测试各模块功 能功能是否正常。
（三）设计所需器材
本论文需用温湿度传感器对室内温度的实时监测，用ZigBeeCC2530芯片作为核心结合单片机技术对传感器所传递的数据进行采集分析，从而系统自动判断室内温度是否过高或过低并且将判断结果传达到单稳态触发器，在触发器接受到信号后将执行开、关空调命令。而需要对空调进行开关操作则需双路继电器控制电路的通断情况。以及需要其他电容、电阻、晶体管等电子元件对整个系统进行辅助。
（四）模块设计思路
关于此智能空调系统的功能，主要通过温湿度传感器来检侧室内温度的实时变化而后以无线串口通信的模式发送到核心模块CC2530芯片上，经过CC2530芯片对所收集到的数据进行分析判断此时室内温湿是否在适宜值，如室内温度过高则通过传感器送指令给单稳态触发器通过中断单元使其控制电路断开关闭空调，如果温度过低则通过上位机发送指令给单稳态触发器使其接通电路从而开启空调，从而达到控制室内温度使其实时保持在一定范围适宜温度。
1.原理构架框图
三 硬件模块性能及参数
（一）电源模块设计
本设计采用9V直流稳压电源，整体电路先将220V交流电通过变压器转换成9V的电压，在通过整流桥和稳压器将电压转换成9V的直流电，降压和整流是为了使电压降为9V的直流电压，而使用稳压器则是为了防止电压在输入过程中产生波动使得整体电压不稳定影响元器件正常工作。（如图2所示）
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