單片機(jī)建筑電氣溫控體制分析

單片機(jī)建筑電氣溫控體制分析

近年來，單片機(jī)以其控制能力強(qiáng)、可靠性高、通用性好、擴(kuò)展靈活、體積小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)化、家用電器等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。[1]在現(xiàn)代智能建筑中，電梯控制系統(tǒng)、空調(diào)溫控系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)[2]中均可見到單片機(jī)的蹤影。然而現(xiàn)在市場(chǎng)上的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)大多是面向電子類專業(yè)開發(fā)、缺乏專業(yè)建筑電氣實(shí)驗(yàn)?zāi)K、集成度高，使得建筑電氣類學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解上存在較大困難。[3]針對(duì)這種現(xiàn)象和我校實(shí)際情況，本文結(jié)合溫度控制系統(tǒng)展開研究，并注重實(shí)用性，以應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，開發(fā)出一套在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容方面更具針對(duì)性和實(shí)用性，且適合建筑電氣工程、建筑設(shè)備工程及樓宇智能化等專業(yè)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)需要的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

1.總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)

首先，對(duì)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所需要的功能進(jìn)行研究，并以AT89S52單片機(jī)為CPU的單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模型；其次，對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)模型的硬件及軟件方面進(jìn)行完善；最后，針對(duì)建筑電氣類專業(yè)中溫度控制和電機(jī)控制較多的特點(diǎn)，確定了以智能溫度控制系統(tǒng)為核心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并明確了該系統(tǒng)所需要的主要芯片、編程方式、系統(tǒng)擴(kuò)展方式。

2.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)總體技術(shù)方案要求，該單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件主要包括流水燈模塊、交通燈模塊、獨(dú)立鍵盤模塊、矩陣鍵盤模塊、LED數(shù)碼管顯示模塊、液晶模塊、ISP模塊、DS18B20溫度測(cè)試模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)控制電路等。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。在整個(gè)電路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量兼顧系統(tǒng)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)驗(yàn)的方便性、安全性。其中溫度測(cè)試模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，接線方便，簡(jiǎn)單易用。DS18B20接線圖如圖2所示。電機(jī)控制模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片采用L298N，該芯片可直接驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)或一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)。同時(shí)，考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性，使用TLP521對(duì)L298N和單片機(jī)進(jìn)行光耦隔離以消除電機(jī)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，從而保護(hù)單片機(jī)不受損壞；通過布置去耦電容、適當(dāng)?shù)姆绞讲贾脭?shù)字地和模擬地等措施解決電磁兼容問題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3．單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上共設(shè)計(jì)了模擬交通燈、計(jì)數(shù)器、秒表、溫度檢測(cè)等七個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)“智能溫控系統(tǒng)”。以綜合實(shí)驗(yàn)為例說明其軟件的實(shí)現(xiàn)過程。軟件的編寫可以再KeilC51環(huán)境下進(jìn)行，芯片型號(hào)選擇AT89S52，用C語言按照?qǐng)D3所示的流程圖編寫源程序，利用KeilC51編譯生成HEX文件，再利用PROGISP將生成的HEX文件下載至單片機(jī)中即可實(shí)現(xiàn)對(duì)智能溫控系統(tǒng)的調(diào)試。

4.小結(jié)

針對(duì)目前市場(chǎng)上的基于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)缺乏建筑電氣類實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的需要，本文結(jié)合單片機(jī)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用51系列單片機(jī)開發(fā)了一套適用于建筑電氣類專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并成功實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試、軟件編程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該