人体热舒传感器测试系统设计

李坛辉　汪青

摘 要：基于人体热舒性的研究，本文提出了一种热舒适性传感器设计方案。系统以单片机为核心，通过测量环境温度、空气湿度、风速三个变量，通过单片机数据处理与计算，得出人体热舒适性指标。系统简单可靠，为人体热舒适性研究的实验实践打下了一定的基础。

关键词：外界环境温度；湿度；风速；单片机处理系统；传感器

中图分类号： TS94 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-128-2

0 引言

从理论上讲，当气温高于32℃时，人体就会出现炎热的感觉，但是实际情况不是这样的。例如，在气温 35℃的环境中，如果空气的相对湿度在4 0%～ 5 5%，平均风速在3m/s以上的这种环境下，虽说温度很高，但是人体就不会感觉到很炎热。如果人是处在同样的温度环境下，把湿度逐渐增大到70以上，此时的风速在很小时，人体就会产生闷热难熬的感觉，甚至极大可能出现中暑现象。这说明舒适度不仅仅与温度有关，还与相对湿度，环境风速等因素有直接关系。就目前市场而言，能够很好的测出人体的热舒性的仪器都是很不准确和科学的，现如今的单片机的应用已经涉及到各个领域中了，通过微机的计算可以正确的得出科学的数据供我们人类使用。本文基于以上的思路，以AT89C51为核心，设计能够计算出人体舒适指数一套系统。

1 硬件系统设计

本文人体热舒性参数测试系统由温度、湿度、风速传感器完成对参数的采集，这里我们采用的是GFW15风速传感器，HIH3610湿度传感器，DS18B20温度传感器。通过传感器采集的信号经过AD7705转换器转换，测量电路对传感器所探测到的电流信号进行放大并且转变成数字信号后，再传送给C51单片机，再由C51单片机进行特定的分析和处理，参数值通过lcd显示出值。整个系统包含测量电路，微控制电路，显示电路。其中测量电路主要是包括为两个方面，第一方面是热敏电阻信号的处理机制；而第二方面是热电堆信号的处理机制。因为热电堆输出的信号主要是电压信号，所以我们不必要进行其它方面的处理，其实我们直接将其信号放大处理得到以后，只要能够让A/D转换器检测分辨的电压信号就可以了。正温度系数的热敏电阻的信号是随着电阻值的变化将电阻值的变化转换为相对应的电信号。微控制电路主要是对传来的数字信号进行整合并且分析得出具体的采样值，采样得到的信号一般是在-5V～+5V之间。显示电路主要是对计算出的人体热数指数进行显示，能够很清楚的得到此时的环境下人体的热舒性指数。

通过以上电路硬件的链接可以很好的完成电路端的设计，上电以后可以很好地对外界的环境温度，湿度和风速进行分别的采集，然后通过人体舒适性指数的指标来进行判断人的舒适等级。

2 软件设计

本次人体热舒性指数测试系统中，软件大体的设计是包括单片机的通信设计电路的编程和传感器对数据的采集处理。软件编程的设计我们在KEil软件里编写，将KEIL中的C程序经过烧录插件写入单片机内部并且链接连接电路。首先我们要对三个传感器与LCD液晶显示屏进行各自的初始化设置，本次设计编程采用C语言在keil环境中进行，通过使用串口通讯线将串口连接起来，第一步是调试下位机的串口通信，在这过程中我们采用串口调试助手，在keil软件环境中编程，要传送的信号通过上位机和通讯串口发送到下位机，下位机一接收到上位机发送的字节信号后就再传送给上位机。第一步我们设定的是把三种传感器和液晶显示屏进行初始化，经过A/D转换把电压信号传送给我们的单片机进行分析，分析采样的次数计算出采样的一个平均值，分别得出我们的三个参数值，各部分调试完成后对整个系统进行调试，硬件软件都准备好之后，启动系统，进行试验，软件流程图如图2所示：

3 实验结果及总结

通过测出的温度，湿度和风速三个条件就可以通过以上的公式即可算出人体的舒适度。实验表明，该人体热舒传感测试系统准确可靠并且实用简便，实验的结果基本上达到我们的预期目标。

参 考 文 献

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