嵌入式动态室内环境监测及控制系统设计

摘要

随着经济的发展，生活质量的提高，人们对居住和办公环境的要求也越来越高。但是随着室外环境的恶化，导致人们即使长时间处于室内，也要承受室内环境亚健康的困扰。针对目前室内环境污染的严峻形式，将多种技术引入室内环境监测领域，从而达到改善室内环境的目的，因此该课题具有一定的研究意义。
　　针对目前的研究现状和应用需求，本文设计了一套基于嵌入式的动态室内环境监测及控制系统。本系统由硬件平台和软件环境组成，主要针对温湿度和PM2.5进行监测。硬件平台主要以微控制器为核心，根据不同功能设计出了具体电路和中控板。该中控板是本监控系统的硬件基础，为软件环境的正常运行提供了保证。软件环境由下位机软件和上位机软件共同组成。下位机软件配合中控板完成对外设的访问和控制，达到监测和改善室内环境的目的。上位机软件用来配合上位机屏幕完成用户本地操控的功能。在系统的自动控制方面，将人体舒适度模型融入到控制逻辑中，实现了使用BP神经网络对模型进行在线预测的功能，提高了系统的智能性和动态性。
　　最后，经过测试和功能验证。证明本系统设计合理、功能全面，满足了应用需求。形成了“监测—控制—改善”的闭环动态系统。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 室内环境监测的研究现状

1．2．2 人体舒适度理论的研究现状

1．3 课题研究的主要内容

1．4 论文结构

第2章 系统需求分析与总体设计

2．1 系统需求分析

2．1．1 上位机软件需求

2．1．2 下位机电路需求

2．1．3 下位机软件需求

2．2 总体设计

2．3 本章小结

第3章 人体舒适度模型实现

3．1 热环境舒适度PMV模型

3．1．1 PMV模型介绍

3．1．2 PMV模型样本值计算

3．1．3 PMV值的预测方法

3．1．4 基于BP神经网络的PMV模型仿真

3．2 冷环境舒适度WEI模型

3．3 组合模型的应用

3．4 本章小结

第4章 系统硬件设计

4．1 硬件器件选择

4．2 中控系统硬件设计框架

4．3 中控系统硬件电路设计

4．3．1 主控电路

4．3．2 电源供电系统

4．3．3 接口电路

4．3．4 PCB图

4．4 本章小结

第5章 系统软件设计及测试

5．1 系统软件框架

5．2 下位机软件设计

5．2．1 设计流程和基本框架

5．2．2 基本功能模块

5．2．3 浮点运算模块

5．2．4操作系统

5．3 上位机软件设计

5．3．1 DGUS介绍

5．3．2 软件设计

5．4 系统测试

5．4．1 测试环境

5．4．2 测试目的

5．4．3 测试方法及结果

5．5 本章小结

总结

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间研究成果

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