【文章內(nèi)容簡介】 制作一個物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。在原有的機械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)上，采用無線遙控器與 Web 網(wǎng)頁遠程控制，來控制空調(diào)機組（如風機，加濕器，風閥等），實現(xiàn)了遠距離，多角度對空調(diào)機組進行實時控制。此外在本次設計中，采用多種傳感器想結(jié)合，智能根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進行自動化控制，如自動開關(guān)風機，智能調(diào)節(jié)冷凍水量，自動調(diào)節(jié)風閥開度等。并能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷，提供報警，數(shù)據(jù)實 時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢并 Excel 表輸出 。 根據(jù)設計要求，系統(tǒng)提供了包括了核心控制模塊， Web 服務器， Web HTML模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，繼電器模塊，按鍵模塊，報警模塊，等等。系統(tǒng)的整體框圖如圖 1 所示。 中央廣播電視大學 7 系統(tǒng)整體框圖 1 功能設計： 多源控制 為了適應人們高質(zhì)量，便捷的生活需求，本系統(tǒng)采用多源控制，即按鍵控制， Web 網(wǎng)頁遠程控制，系統(tǒng)自動控制，這三種控制相結(jié)合。其中 Web 網(wǎng)頁遠程控制，是指在離開服務器 以后，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸運行在特定服務器上的網(wǎng)站，然后去查看，管理當前空調(diào)的運行，只需第幾網(wǎng)頁上相應的按鈕，就可以輕松的打開，關(guān)閉，控制家中的空調(diào)機組，已達到遠程控制的功能。系統(tǒng)自動控制是指系統(tǒng)的核心部分可以根據(jù)外部傳感器所采集的環(huán)境信息（如溫度，濕度等）與用戶設定的可以使人可以較為舒適的之作比較，然后根據(jù)比較結(jié)果對相應的設備進行調(diào)節(jié)控制，以保持著個舒適的值，為用戶提供一個良好的溫濕度環(huán)境。 網(wǎng)頁 服務器（串口轉(zhuǎn)網(wǎng)關(guān)） 核心控制設備（以 STC8052為核心） 數(shù)據(jù)庫信息 設備狀態(tài)信息 傳感器（溫度，濕度） LCD 顯示 模式，溫度，濕度信息 繼電器 風機 水閥開度 新風開度 加濕器 回風開度 用戶 輸入 信息 用戶 控制 信息 環(huán)境信息 按鍵 中央廣播電視大學 8 溫度 控制 通過溫度傳感器（如圖 2）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換，由 MCGS 組態(tài)軟件進行 分析，通過與預設值的對比，決定冷水機組的水閥開度，使室溫保持在一個恒定的范圍。同時為了方便控制， MCGS 組態(tài)軟件會將采集到的溫度值發(fā)送到 LCD1602 液晶屏上顯示出來。 圖 2 溫度傳感器 DS18B20 濕度 控制 通過溫度傳感器（如圖 3）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換，由 MCGS 組態(tài)軟件進行分析，通過與預設值的對比，決定加濕器的水閥開度，使室內(nèi)濕度保持在一個恒定的范圍。同時為了方便控制， MCGS 組態(tài)軟件會將采集到的溫度值發(fā)送到 LCD1602 液晶屏上顯示出來。 中央廣播電視大學 9 圖 3 濕度傳感器 th100hum 風閥開度控制 風閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開關(guān)閥，要看工程需要，絕大部分工程都采用可調(diào)節(jié)的風閥，但是風閥調(diào)風是很耗電的，多數(shù)應采用變頻調(diào)風比較節(jié)能。 本設計中 只有一臺風機，既有新風又有回風的話， 通過風閥調(diào)節(jié)新 回風比例是可取的 。 根據(jù)新風通道中的溫度，濕度傳感器以及回風通道中的溫度，濕度傳感器實測的新風溫度及濕度，以及回風溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風電動風門和回風電動風門的 開度，使新風和回風比例控制在預定值。在不同的氣象條件下，應選擇不 同的新風回風比例，以達到節(jié)能的效果， 減少系統(tǒng)能耗。 模式控制 模式控制，就是將集中電器集中在一起控制，例如設定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動去逐一開關(guān)就顯得比較繁瑣，如果把夏季模式開，冷水機組同冷凍水設定為一種模式，當有這種需要時就啟動這種模式，這樣以前繁瑣的控制就會變成一步到位，并且這種控制方式用城區(qū)實現(xiàn)起來也較為容易。但其中的模式不必太多，以免使系統(tǒng)的操作變得復雜，在具體的設計只需將常用的幾種情況（場景）設為固定的模式來控制即可，在本次設計中有手自動模式，夏季模式，冬季模式，其中的手自動是 MCGS 組態(tài)軟件根據(jù)預設 與傳感器自動控制空調(diào)機組。夏季，冬季模式則是根據(jù)不同的氣象環(huán)境設置室內(nèi)的溫濕度，冷水機組是通冷凍水還是通熱水。 中央廣播電視大學 10 第 3 章 硬件設計 最小系統(tǒng)模塊 STC89C52 芯片 共 40 引腳， 1~8 腳是通用 I/O 接口（ ~）， 9 腳 rst復位鍵， 11 腳 RXD 串口輸入、 TXD 串口輸出， 12~19 腳 :p3 接口 (12,13 腳 INT0中斷 0、 INT1 中斷 1， 14,15:計數(shù)脈沖 T0 T1 16,17:WR 寫控制 RD 讀控制輸出端 ) ,18,19 腳 :晶振諧振器， 20 腳接地線， 21~28 p2 接口高 8 位 地址總線 29: psen 片外 rom選通端，單片機對片外 rom操作時 29 腳 (psen)輸出低電平 30:ALE/PROG 地址鎖存器 31:EA rom 取指令控制器 ， 電源 +5V。 串口模塊 串口采用 MAX3232 芯片， MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標準串口設計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。主要特點有： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標準 只需要單一 +5V 電源供電 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電 壓V+、 V 功耗低，典型供電電流 5mA 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 內(nèi)部集成兩個 RS232C 接收器 圖 4 最小系統(tǒng) 中央廣播電視大學 11 濕度傳感器 模塊 濕 度采集選用了 th100hum 濕 度傳感器，其特點如下： （ 1） 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 th100hum的雙向通訊。 （ 2） 測 濕 范圍 0%～ 100%，固有測 濕 分辨率 %。 （ 3） 支持多點組網(wǎng)功能，多個 th100hum 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸 的不穩(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫 。 （ 4） 工作電源 : 3~5V/DC。 （ 5） 在使用中不需要任何外圍元件 。 （ 6） 測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 溫度 傳感器模塊 溫度采集選用了 DS18B20 溫度傳感器，其特點如下： 圖 5 串口模塊 MAX3232 圖 7 濕度 度傳感器模塊 中央廣播電視大學 12 （ 1） 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 2） 測溫范圍 － 55℃～＋ 125℃，固有測溫分辨率 ℃。 （ 3） 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫 。 （ 4） 工作電源 : 3~5V/DC。 （ 5） 在使用中不需要任何外圍元件 。 （ 6） 測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 LCD 模塊 顯示模塊采用 LCD1602，它能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。（ 16 列 2 行）在本次設計中，第一行為提示信息，第二行為數(shù)據(jù)信息其引腳功能如下： 第 1 腳： VSS 為電源地 。 第 2 腳： VDD 接 5V 電源 正極 。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 圖 7 溫度傳感器模塊 中央廣播電視大學 13 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 鍵盤模塊 鍵盤采用 4*3 矩陣鍵盤 ,鍵值讀取方法采用掃描法， 端口使用 P1 口， 其中~ 做行線， ~ 做列線，在對行 、 列掃描之前，先會掃描整個 P1口，當讀到有鍵按下才，會去具體掃描行與列。 繼電器模塊 繼電器作為一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流 圖 8 LCD模塊 圖 9 鍵盤模塊 中央廣播電視大學 14 去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。本次設計中選用了 4 個繼電器來控制 4 個 對應的電器 。中央廣播電視大學 15 AD 模塊 因為 STC89C52 芯片沒有 AD 轉(zhuǎn)換模塊，故而采用 PCF8591T 芯片來實現(xiàn) AD與 DA 轉(zhuǎn)換功能的，它有 4 路模擬輸入， 1 路模擬輸出，一個 I2CBUS 接口， 3個給硬件地址編程的腳。通過 I2C 總線與處理器通信，其價格低廉，接口簡單，轉(zhuǎn)