智能调温工作服硬件设计

智能调温工作服硬件设计

胡志国，童昊，兰龙龙，尤天舒

吉林建筑大学电气与计算机学院 吉林长春 130118

摘 要：以微型半导体制冷系统为核心，温度传感器监测温度，zigbee设备传输数据，智能语音芯片进行辅助控制，通过单片机技术连接，设计出一套智能调温工作服，可通过人体的散热量自动调控工作服内的温度，保持在人体的最适温度，保证一个良好舒适的环境。

关键词：微型半导体制冷；温度传感器；zigbee；单片机；

引言

随着人口的增长，能源需求的增加，重工业的发展，炼铁厂、煤炭发电厂之类的工作地点也不断的增加，在这些地方工作的人们不可避免地会遇到炎热难耐的工作环境，但在这种环境工作的人们不得不穿着厚重的工作服，用于携带工具和保护自身。所以这款智能调温工作服是为了解决人们在炎热环境中工作的问题，避免人们因为炎热而导致的中暑、脱水等突发情况，为人们的健康提供了保障，为人们的效率得到了稳定。

1. 智能调温工作服的设备与控制

1. 单片机

系统利用的是AT89C51单片机，单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。 例如精密的测量设备(功率计，示波器，各种分析仪)。也被称为单片微控器，属于一种集成式电路芯片。在单片机中主要包含CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM等，多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成各项复杂的运算，无论是对运算符号进行控制，还是对系统下达运算指令都能通过单片机完成。 由此可见，单片机凭借着强大的数据处理技术和计算功能可以在智能电子设备中充分应用。简单地说，单片机就是一块芯片，这块芯片组成了一个系统，通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集成到芯片中，实现对数据的高速化处理。

（2）Zigbee

ZigBee是一项新型的无线通信技术，适用于传输范围短数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间。 ZigBee无线通信技术可于数以千计的微小传感器相互间，依托专门的无线电标准达成相互协调通信，因而该项技术常被称为Home RF Lite无线技术、FireFly无线技术。ZigBee无线通信技术还可应用于小范围的基于无线通信的控制及自动化等领域，可省去计算机设备、一系列数字设备相互间的有线电缆，更能够实现多种不同数字设备相互间的无线组网，使它们实现相互通信，或者接入因特网。也译为"紫蜂"，它与蓝牙相类似。是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)。由IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。它无线通信技术是基于蜜蜂相互间联系的方式而研发生成的一项应用于互联网通信的网络技术。 相较于传统网络通信技术，ZigBee无线通信技术表现出更为高效、便捷的特征。作为一项近距离、低成本、低功耗的无线网络技术，ZigBee无线通信技术其关于组网、 安全及应用软件方面的技术是基于IEEE批准的802 15.4无线标准。该项技术尤为适用于数据流量偏小的业务，可尤为便捷地在一系列固定式、便携式移动终端中进行安装。

2. 温度传感器

温度传感器我们采用的是DS18B20型号，温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。

2. 智能调温工作服的控温过程

人体的不同部位、不同年龄、活动情况等不同，人体感觉舒适的温度也不同。夏季的温度在19-24℃人体最为舒适，冬天是17-22℃。剧烈运动时人体的体温升高，身体散热，对温度要求低。故智能调温工作服内的温度传感器用于监测工作服内的温度，当工作服内温度传感器监测到温度升高，便可通过zigbee设备将信息传输到微型制冷半导体系统上，加强系统的制冷效率，反之，则削弱系统的制冷效率；由于每个人在不同情况下最适的温度不同，以及人们在特殊情况下不方便操作，工作服加入智能语音芯片，通过特定的口令控制微型制冷半导体的制冷效率，并将工作服内的温度与湿度显示在工作服的液晶显示屏上。

3. 结论

系统运用微型半导体制冷效果更加，体积更小，方便携带。核心控制采用单片机，结合Zigbee技术作为连接，通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集成到芯片中，实现对数据的高速化处理。液晶显示器观看清晰，智能语音控制系统调节方便，容易。

参考文献

1. 唐春晖．半导体制冷：21 世纪的绿色“冷源”[J]．半导体制冷技 术，2005，30(5)：33-34。

2. 王长宏，朱冬生．电子封装热管理的热电冷却技术研究进展[J]．电 子元件与材料，2009，27(11)：4-7．

3. 马福昌，金东勇，张英梅，等．基于ZigBee技术智能家居系统组 网研究[J]．传感器世界，2008，14(3)：34．37．

4. 羌海益．基于单片机的温度控制器设计fJJ．科技信息：学术研究，2007(3)．

作者简介：胡志国，男，本科生，电气工程及其自动化专业

本文受吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：202110191116）