人體熱舒?zhèn)鞲衅鳒y試系統(tǒng)設計

李壇輝　汪青

摘 要：基于人體熱舒性的研究，本文提出了一種熱舒適性傳感器設計方案。系統(tǒng)以單片機為核心，通過測量環(huán)境溫度、空氣濕度、風速三個變量，通過單片機數(shù)據(jù)處理與計算，得出人體熱舒適性指標。系統(tǒng)簡單可靠，為人體熱舒適性研究的實驗實踐打下了一定的基礎。

關鍵詞：外界環(huán)境溫度；濕度；風速；單片機處理系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號： TS94 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-128-2

0 引言

從理論上講，當氣溫高于32℃時，人體就會出現(xiàn)炎熱的感覺，但是實際情況不是這樣的。例如，在氣溫 35℃的環(huán)境中，如果空氣的相對濕度在4 0%～ 5 5%，平均風速在3m/s以上的這種環(huán)境下，雖說溫度很高，但是人體就不會感覺到很炎熱。如果人是處在同樣的溫度環(huán)境下，把濕度逐漸增大到70以上，此時的風速在很小時，人體就會產(chǎn)生悶熱難熬的感覺，甚至極大可能出現(xiàn)中暑現(xiàn)象。這說明舒適度不僅僅與溫度有關，還與相對濕度，環(huán)境風速等因素有直接關系。就目前市場而言，能夠很好的測出人體的熱舒性的儀器都是很不準確和科學的，現(xiàn)如今的單片機的應用已經(jīng)涉及到各個領域中了，通過微機的計算可以正確的得出科學的數(shù)據(jù)供我們?nèi)祟愂褂?。本文基于以上的思路，以AT89C51為核心，設計能夠計算出人體舒適指數(shù)一套系統(tǒng)。

1 硬件系統(tǒng)設計

本文人體熱舒性參數(shù)測試系統(tǒng)由溫度、濕度、風速傳感器完成對參數(shù)的采集，這里我們采用的是GFW15風速傳感器，HIH3610濕度傳感器，DS18B20溫度傳感器。通過傳感器采集的信號經(jīng)過AD7705轉換器轉換，測量電路對傳感器所探測到的電流信號進行放大并且轉變成數(shù)字信號后，再傳送給C51單片機，再由C51單片機進行特定的分析和處理，參數(shù)值通過lcd顯示出值。整個系統(tǒng)包含測量電路，微控制電路，顯示電路。其中測量電路主要是包括為兩個方面，第一方面是熱敏電阻信號的處理機制；而第二方面是熱電堆信號的處理機制。因為熱電堆輸出的信號主要是電壓信號，所以我們不必要進行其它方面的處理，其實我們直接將其信號放大處理得到以后，只要能夠讓A/D轉換器檢測分辨的電壓信號就可以了。正溫度系數(shù)的熱敏電阻的信號是隨著電阻值的變化將電阻值的變化轉換為相對應的電信號。微控制電路主要是對傳來的數(shù)字信號進行整合并且分析得出具體的采樣值，采樣得到的信號一般是在-5V～+5V之間。顯示電路主要是對計算出的人體熱數(shù)指數(shù)進行顯示，能夠很清楚的得到此時的環(huán)境下人體的熱舒性指數(shù)。

通過以上電路硬件的鏈接可以很好的完成電路端的設計，上電以后可以很好地對外界的環(huán)境溫度，濕度和風速進行分別的采集，然后通過人體舒適性指數(shù)的指標來進行判斷人的舒適等級。

2 軟件設計

本次人體熱舒性指數(shù)測試系統(tǒng)中，軟件大體的設計是包括單片機的通信設計電路的編程和傳感器對數(shù)據(jù)的采集處理。軟件編程的設計我們在KEil軟件里編寫，將KEIL中的C程序經(jīng)過燒錄插件寫入單片機內(nèi)部并且鏈接連接電路。首先我們要對三個傳感器與LCD液晶顯示屏進行各自的初始化設置，本次設計編程采用C語言在keil環(huán)境中進行，通過使用串口通訊線將串口連接起來，第一步是調試下位機的串口通信，在這過程中我們采用串口調試助手，在keil軟件環(huán)境中編程，要傳送的信號通過上位機和通訊串口發(fā)送到下位機，下位機一接收到上位機發(fā)送的字節(jié)信號后就再傳送給上位機。第一步我們設定的是把三種傳感器和液晶顯示屏進行初始化，經(jīng)過A/D轉換把電壓信號傳送給我們的單片機進行分析，分析采樣的次數(shù)計算出采樣的一個平均值，分別得出我們的三個參數(shù)值，各部分調試完成后對整個系統(tǒng)進行調試，硬件軟件都準備好之后，啟動系統(tǒng)，進行試驗，軟件流程圖如圖2所示：

3 實驗結果及總結

通過測出的溫度，濕度和風速三個條件就可以通過以上的公式即可算出人體的舒適度。實驗表明，該人體熱舒?zhèn)鞲袦y試系統(tǒng)準確可靠并且實用簡便，實驗的結果基本上達到我們的預期目標。

參 考 文 獻

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