别墅建筑能源综合利用系统电控装置设计(附件)【字数：8851】
摘 要人类已进入21世纪，现代科技力量打破了传统的时空界限，人类的文明在不断地向前进步，人类与此同时也对自己的住宅别墅设施有了更高层次的要求，人类在享受现代化生活的同时更加注重低碳环保，节能减排。而设计出一种别墅能源综合利用系统，实现能源的高效利用与可持续循环显得尤为重要。在此次设计中，我加入了一，灯光采集系统，它可以通过采取室内的光强来自动开启或关闭别墅建筑内的照明系统。二，雨水回收系统，当有雨水落在这个系统的时候，单片机就会接受其反馈的值，此时抽水泵就会启动。当没有水时，抽水泵就不会工作。三，温度系统。在其中我加入了一个温湿度检测模块，当周围环境的温湿度达到我设置的值时，系统里的加热制冷系统都将自动工作，构成了一个空调的自动制冷制热。最后，我还加入了一个蓝牙模块。所有的数据包括温度、湿度、采集光强值、水位采集等都可以通过蓝牙无线远距离传输到手机上位机上。符合现代别墅的智能化理念，通过网络使得物物相连。
目 录
第一章 引言 5
1.1课题背景及意义 5
1.2本课题的主要任务 5
第二章 系统方案的选择 6
2.1 控制器的选型 6
2.2 环境温湿度测量方法的比较与选择 7
2.3 雨水传感器的选择 8
2.4 继电器的选择 9
第三章 硬件电路的设计与实现 11
3.1 温湿度采集模块的设计 11
3.1.1 DHT11概述 11
3.1.2 接口说明 11
3.1.3 DHT11传感器模块电路设计 12
3.2 电机驱动模块 13
3.3 蓝牙模块设计 14
3.4 照明模块设计 16
灯光控制电路设计 16
3.5 电源模块设计 17
第四章 系统软件的设计与实现 18
4.1综述 18
4.2 温湿度采集程序 18
4.3 蓝牙AT指令集 19
4.4 温度控制以及雨水回收软件设计 20
第五章 实物测试和成果展示 22
结束语 26
参考文献 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致谢 28
附录 29
第一章 引言
1.1课题背景及意义
人类已进入21世纪，现代科技力量打破了传统的时空界限，人类的文明在不断地向前进步，人类与此同时也对自己的住宅别墅设施有了更高层次的要求，人类在享受现代化生活的同时更加注重低碳环保，节能减排。而设计出一种别墅能源综合利用系统，实现能源的高效利用与可持续循环显得尤为重要。
步入21世纪以来，随着科技的越来越发展，人类的生活水平有了极大的提高，很多以前做不到的事情我们现在都可以凭借当今发达的科技力量去完成。但是，科技的高速发展伴随的是日益严重的污染以及能源的消耗。我们不可能只活在当下，贪图一时的爽快，而让我们的将来，我们的子孙去面临资源的匮乏，环境的污染等难题。虽然有些消耗是在所难免的，但是我们可以在我们的能力范围内，尽可能的减少这些难题。因此，所谓的低碳环保以及节能减排对如今的我们非常重要，对如今的社会更是意义非凡。同时，在满足低碳环保以及节能环保的同时，实现智能化也是非常的重要。
1.2本课题的主要任务
本次课题要求学生掌握别墅建筑内制冷空调系统，冷热水供应系统，雨水收集利用系统，热回收系统的构成，工作原理与工作过程，设计一套控制系统，实现各系统的自动控制与联合运行。针对有关别墅建筑的冷热水系统，雨水回收利用系统，空调通风系统等能量回收利用系统进行电器控制，并且在满足使用条件要求的前提条件下，达到能源综合高效利用，节能环保的目的。
第二章 系统方案的选择
2.1 控制器的选型
在目前的市场上，比较常见的微型控制器产品有数字处理器DSP、以ARM为核心的STM32系列，STC公司开发的以51为核心的单片机系列，TI公司开发的以MSP430为核心的单片机系列等等。
我们平常所接触到的51系列、ARVR系列单片机的优点是：需要花费的费用少且开发周期短，缺点就是系统内部集成资源较少，外型较大，并且运行的速度不够快，他的使用也相对有些复杂，通用性低。因此如果要想完美的实现粮库监控系统的功能需求，需要额外添加硬件模块以及繁杂的电路设计，无论是对于PCB板的布局设计还是对于监控系统的精巧的设计都不合适。
但是采用以Arduino为控制台对别墅室内的温湿度进行实时的监控，不但控制简单，操作方便，而且可以高速的进行各个模块之间的数据采集和处理，毕竟粮仓一旦发生事故后果很严重容不得半点耽搁。
因为Arduino本身在被设计出来的时候，很多的库就已经被内置了，因此我们只需要调用它们，就可以实现相应的功能，达到运行和模块连接的简化：
1.广泛性: Arduino可以在三大主流系统下运行，然而其它的微型控制系统没有这个能力，只能在固定的环境下运行。
2.廉价: Arduino是一个既便宜又轻巧的开发板，可自由的进行组装，也可以购买完整的成品。
3.软件可编程修改: Arduino软件是对外开放的，运用相应的编程语言，有能力的人可以开发使用它。
4.操作界面简单:它的编程环境相对较为简单，而且语法也较为简练，有利于我们对他进行开发和使用。
5.硬件可开发: Arduino板子基于CC许可协议，只要有一定的技术，就可以根据自己的需求来设计相应的模块，并且可以对其进行改进和拓展。
因此总的来说，相较于其他的控制器，Arduino更加的稳定以及可靠。想要达到扩展的效果只需要另外加入其它的模块就可以达成，这款控制器的功能强大，经济方面比较实惠，所以本次设计将采用DHT11来对别墅室内的温度和湿度进行测量并记录，主控制器采用ardunio，利用他的可扩展性添加报警模块、智能通风模块、太阳能供电模块、蓝牙传输模块，以此来设计一个高性价比的系统，所以本次选择Ardunio作为系统的控制单元，图2.1Ardunio最小系统原理图如下：
/
图 2.1 ardunio原理图
2.2 环境温湿度测量方法的比较与选择
在我们的平常生活中，有很多可以用来测量温度和湿度的装置，例如我们通常会使用体温计来测量体温，他携带方便、操作简单，但大多只适用于人体体温的测量，适用范围太小而且测量需要等待较长的时间，同样的测量环境的湿度可以使用湿度计来测量，近年来，随着在集成领域的研究和技术突破，许多传感器层出不穷，温度与湿度传感器也相继出现。
目 录
第一章 引言 5
1.1课题背景及意义 5
1.2本课题的主要任务 5
第二章 系统方案的选择 6
2.1 控制器的选型 6
2.2 环境温湿度测量方法的比较与选择 7
2.3 雨水传感器的选择 8
2.4 继电器的选择 9
第三章 硬件电路的设计与实现 11
3.1 温湿度采集模块的设计 11
3.1.1 DHT11概述 11
3.1.2 接口说明 11
3.1.3 DHT11传感器模块电路设计 12
3.2 电机驱动模块 13
3.3 蓝牙模块设计 14
3.4 照明模块设计 16
灯光控制电路设计 16
3.5 电源模块设计 17
第四章 系统软件的设计与实现 18
4.1综述 18
4.2 温湿度采集程序 18
4.3 蓝牙AT指令集 19
4.4 温度控制以及雨水回收软件设计 20
第五章 实物测试和成果展示 22
结束语 26
参考文献 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致谢 28
附录 29
第一章 引言
1.1课题背景及意义
人类已进入21世纪，现代科技力量打破了传统的时空界限，人类的文明在不断地向前进步，人类与此同时也对自己的住宅别墅设施有了更高层次的要求，人类在享受现代化生活的同时更加注重低碳环保，节能减排。而设计出一种别墅能源综合利用系统，实现能源的高效利用与可持续循环显得尤为重要。
步入21世纪以来，随着科技的越来越发展，人类的生活水平有了极大的提高，很多以前做不到的事情我们现在都可以凭借当今发达的科技力量去完成。但是，科技的高速发展伴随的是日益严重的污染以及能源的消耗。我们不可能只活在当下，贪图一时的爽快，而让我们的将来，我们的子孙去面临资源的匮乏，环境的污染等难题。虽然有些消耗是在所难免的，但是我们可以在我们的能力范围内，尽可能的减少这些难题。因此，所谓的低碳环保以及节能减排对如今的我们非常重要，对如今的社会更是意义非凡。同时，在满足低碳环保以及节能环保的同时，实现智能化也是非常的重要。
1.2本课题的主要任务
本次课题要求学生掌握别墅建筑内制冷空调系统，冷热水供应系统，雨水收集利用系统，热回收系统的构成，工作原理与工作过程，设计一套控制系统，实现各系统的自动控制与联合运行。针对有关别墅建筑的冷热水系统，雨水回收利用系统，空调通风系统等能量回收利用系统进行电器控制，并且在满足使用条件要求的前提条件下，达到能源综合高效利用，节能环保的目的。
第二章 系统方案的选择
2.1 控制器的选型
在目前的市场上，比较常见的微型控制器产品有数字处理器DSP、以ARM为核心的STM32系列，STC公司开发的以51为核心的单片机系列，TI公司开发的以MSP430为核心的单片机系列等等。
我们平常所接触到的51系列、ARVR系列单片机的优点是：需要花费的费用少且开发周期短，缺点就是系统内部集成资源较少，外型较大，并且运行的速度不够快，他的使用也相对有些复杂，通用性低。因此如果要想完美的实现粮库监控系统的功能需求，需要额外添加硬件模块以及繁杂的电路设计，无论是对于PCB板的布局设计还是对于监控系统的精巧的设计都不合适。
但是采用以Arduino为控制台对别墅室内的温湿度进行实时的监控，不但控制简单，操作方便，而且可以高速的进行各个模块之间的数据采集和处理，毕竟粮仓一旦发生事故后果很严重容不得半点耽搁。
因为Arduino本身在被设计出来的时候，很多的库就已经被内置了，因此我们只需要调用它们，就可以实现相应的功能，达到运行和模块连接的简化：
1.广泛性: Arduino可以在三大主流系统下运行，然而其它的微型控制系统没有这个能力，只能在固定的环境下运行。
2.廉价: Arduino是一个既便宜又轻巧的开发板，可自由的进行组装，也可以购买完整的成品。
3.软件可编程修改: Arduino软件是对外开放的，运用相应的编程语言，有能力的人可以开发使用它。
4.操作界面简单:它的编程环境相对较为简单，而且语法也较为简练，有利于我们对他进行开发和使用。
5.硬件可开发: Arduino板子基于CC许可协议，只要有一定的技术，就可以根据自己的需求来设计相应的模块，并且可以对其进行改进和拓展。
因此总的来说，相较于其他的控制器，Arduino更加的稳定以及可靠。想要达到扩展的效果只需要另外加入其它的模块就可以达成，这款控制器的功能强大，经济方面比较实惠，所以本次设计将采用DHT11来对别墅室内的温度和湿度进行测量并记录，主控制器采用ardunio，利用他的可扩展性添加报警模块、智能通风模块、太阳能供电模块、蓝牙传输模块，以此来设计一个高性价比的系统，所以本次选择Ardunio作为系统的控制单元，图2.1Ardunio最小系统原理图如下：
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图 2.1 ardunio原理图
2.2 环境温湿度测量方法的比较与选择
在我们的平常生活中，有很多可以用来测量温度和湿度的装置，例如我们通常会使用体温计来测量体温，他携带方便、操作简单，但大多只适用于人体体温的测量，适用范围太小而且测量需要等待较长的时间，同样的测量环境的湿度可以使用湿度计来测量，近年来，随着在集成领域的研究和技术突破，许多传感器层出不穷，温度与湿度传感器也相继出现。
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