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機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化專業(yè)--樓宇智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

2025-11-27 03:53本頁(yè)面

【導(dǎo)讀】隨著智能化技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用,建筑智能。會(huì)廣泛的認(rèn)同和重視。建筑智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代高檔建筑的主要特征,智能建筑(Intelligent. System)三者的有機(jī)結(jié)合,而樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的主要組成部分之一。器完成自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。全面監(jiān)控與管理,為使用者營(yíng)造一個(gè)舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的工作和生活環(huán)境,系列單片機(jī)在其中的重要作用進(jìn)行了分析,并且用主從機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制。統(tǒng)為代表進(jìn)行分析,不當(dāng)之處希望得到老師的批評(píng)改正。自動(dòng)化控制,以滿足高層樓宇人們居住的要求。減少管理人員的數(shù)量。實(shí)時(shí)監(jiān)視可使管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,消滅故障于隱患之中,保證設(shè)備與人身安全。快速排除故障,恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行。加的閃速可改寫的存儲(chǔ)器FlashROM給單片機(jī)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用帶來(lái)了很大的方便。3)片內(nèi)4KB程序存儲(chǔ)器FlashROM,可以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格;9)89C51與8051相比,具有節(jié)電方式,及休閑方式及掉電方式。

  

【正文】 0030H MSTART: MOV A, 0FFH ;主程序開(kāi)始 MOV P1, A ;所有繼電器斷開(kāi) MOV TMOD, 00010001B ;定時(shí) /計(jì)數(shù)器初始化 MOV TCON, 00000101B MOV TL1, DATA0L ;送定時(shí)器時(shí)間常數(shù) MOV TH1, DATA1L MOV TL0, DATA1L 27 MOV H0, DA M1: JNB , M1 ;等待開(kāi)機(jī)命令 M2: SETB ET1 ;開(kāi)定時(shí) 1 SETB TR1 ;開(kāi)定時(shí)器 1 中斷 SETB EA ;開(kāi) CPU 中斷 CLR ;接通水泵 1 與變頻電源 JNB , MSTART ;等待停機(jī)命令與中斷申 主 程 序 開(kāi) 始停 止 所 有 水 泵開(kāi) 機(jī) ?NNY停 機(jī) ?Y開(kāi) 中 斷 和 定 時(shí) 器接 通 泵 1 和 變 頻 器系 統(tǒng) 初 始 化 保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng) 入 堆 ?;?復(fù) T 1 時(shí) 間 常 數(shù)檢 測(cè) 實(shí) 際 壓 力 值檢 測(cè) 設(shè) 定 壓 力 值控 制 量 計(jì) 算 子 程 序恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)開(kāi) 中 斷 和 定 時(shí) 器返 回 斷 點(diǎn)T 1 中 斷 服 務(wù) 程 序繼 電 器 控 制 子 程 序 圖 312 主程序流程圖 圖 313 T1 中斷服務(wù)程序流程圖 Main program flow chart T1 suspension service program flow chart 3) T1 中斷服務(wù)程序 由于 T1 工作在定時(shí)狀態(tài),因此每隔一段確定的時(shí)間,單片機(jī)就會(huì)響應(yīng)中斷,執(zhí)行一 28 遍相應(yīng)的應(yīng)用程序。這一段確定的時(shí)間,又稱作采樣周期。 T1 中斷服務(wù)程序包括了除主程序以外的所有子程序的管理和應(yīng)用, T1 中斷服務(wù)流程圖見(jiàn)圖 313,程序如下: TISUB: PUSH ACC ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW MOV TL1, DATA1L ;恢復(fù)定時(shí)器 1 時(shí)間常數(shù) MOV TH1, DATA1H MOV DPTR, 0200H ;設(shè)定 A/D 口地址 MOV A, 00H ;設(shè)定 A/D 的 IN0 通道號(hào) LCALL ADSUB ;設(shè)定 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 MOV 30H, A ;結(jié)果存 30H 單元 MOV A, 01H ;設(shè)定 A/D 的 IN0 通道號(hào) LCALL ADSUB ;設(shè)定 A/D 轉(zhuǎn) 換子程序 MOV 31H, A ;結(jié)果存 30H 單元 LCALL JDSUB ;調(diào)用繼電器控制子程序 LCALL CONSUB ;調(diào)用控制量計(jì)算子程序 POP PSW ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP ACC SETB ET1 ;打開(kāi) T1 中斷 SETB TR1 ;打開(kāi)定時(shí)器 1 RETI ;返回?cái)帱c(diǎn) 4) A/D 轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換采用定時(shí)轉(zhuǎn)換方式,啟用 A/D 后,用軟件延時(shí) 150us,再讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 A/D轉(zhuǎn)換子程序如下: ADSUB: MOVX @DPTR, A LCALL DELAY1 MOVX A, @DPTR RET 29 繼 電 器 控 制 子 程 序延 時(shí) 時(shí) 間 到 ?NYYNYY檢 測(cè) 變 頻 控 制 量是 否 為 0 ?是 否 為 最 大 ?清 計(jì) 時(shí) 單 元啟 動(dòng) 水 泵 2關(guān) 閉 水 泵 2延 時(shí) 時(shí) 間 到 ? 圖 314 繼電器控制子程序流程圖 control subprogram flow chart 5)繼電 器控制子程序 繼電器控制子程序完成水泵 2 的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止的控制。由于變頻器的控制量與水泵 1 的運(yùn)轉(zhuǎn)速度直接相關(guān),因此程序根據(jù)變頻器的控制量大小就可以判斷水泵 1 的工作狀態(tài)。如果控制量為零,說(shuō)明系統(tǒng)壓力較高,水泵 1 已經(jīng)調(diào)致最低速度,這時(shí)就需要停止水泵 2 的工作;如果控制量為最大值,說(shuō)明系統(tǒng)壓力果低,水泵已經(jīng)調(diào)至最高速度,這時(shí)就需要水泵 2 投入運(yùn)行。由于供水系統(tǒng)壓力變化慣性較大,所以當(dāng)控制量出現(xiàn)最大值或者最小值后,需要延時(shí)一段時(shí)間,在延時(shí)階段經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量,如果控制量一直保持不變,再進(jìn)行切換。系統(tǒng)多于兩臺(tái)水泵時(shí),切換原理基本 相同,但需增加多臺(tái)水泵開(kāi)、停的循環(huán)判斷程序。繼電器控制子程序流程圖見(jiàn)圖 314。 JUSUB: MOV A, 32H ;取出控制量 JNZ J1 ;判斷控制量是否為零 LCALL DELAY1 ;若為零,則調(diào)延時(shí)子程序 INC 33H ;判斷切換時(shí)間到否 30 JNC JDEND ;若切換時(shí)間未到 ,則跳出 SETB ;若時(shí)間到,則停止水泵 2 SJMP J2 J1: CLR C SUBB A, 0FFH ;判斷控制量是否未最大值 JNZ J2 ;若控制量未到最大值,則跳 J2 LCALL DELAY1 ;若時(shí)最大值,則調(diào)延時(shí)子程序 INC 33H ;判 斷切換時(shí)間到否 JNC JDEND ;若切換時(shí)間未到,則跳出 CLR ;若時(shí)間到,則開(kāi)啟是泵 2 J2: MOV 33H, 00H ;切換時(shí)間計(jì)數(shù)器清零 JDEND: RET 6)控制量計(jì)算子程序 控制量計(jì)算子程序包括變頻器控制量的計(jì)算和控制量的輸出,其中控制量的計(jì)算需按一定控制規(guī)律進(jìn)行,常用的包括 PID 控制、模糊控制等。本系統(tǒng)采用了 PID 控制規(guī)律??刂屏坑?jì)算子程 序如下: CONSUB: MOV A, 31H ;取壓力設(shè)定值 CLR C SUBB A, 30H ;求設(shè)定壓力和實(shí)際壓力之差 LCALL PIDSUB ; 調(diào)用 PID 控制規(guī)律計(jì)算子程序 MOV 32H, A ;控制量保存在 32H 單元 MOV DPTR, 0100H ;設(shè)定 D/A 轉(zhuǎn)換器端口地址 MOVX @DPTR, A ;控 制量輸出 RET 7) PID 控制規(guī)律子程序 該子程序它通過(guò)定時(shí)中斷來(lái)調(diào)用,通過(guò)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出壓力的恒定。利用第四章第一節(jié)的 (35)、 (36)、 (37)、 (38)式,在主程序初始化時(shí)計(jì)算 qo、 q q2,在子程序中直接讀取刀 A/D 模塊的輸出,得到當(dāng)前的實(shí)際水壓,將此壓力值與壓力設(shè)定值相減,得到當(dāng)前誤差量 e(k),計(jì)算控制增量 △ u(k),將該增量通過(guò) 89C51 與變頻器的通訊去控制變頻器的頻率,實(shí)現(xiàn)恒壓供水。其流程框圖如圖 315。 31 將 A / D 結(jié) 果 賦 給 y ( k )將 設(shè) 定 結(jié) 果 賦 給 r ( k )計(jì) 算 控 制 量△ u ( k )e ( k 2 ) = e ( k 1 )e ( k 1 ) = e ( k )開(kāi) 始△ u ( k ) 控 制 變 頻 器 頻 率求 e ( k ) = r ( k ) y ( k )讀 A / D 輸 出 及 壓 力 設(shè) 定 值返 回 圖 315 PID 控制規(guī)律子程序流程圖 PID control flow chart of subroutine 8)延時(shí)子程序 延時(shí)子程序 DELAY1(延時(shí) 10s) ORG 0100H D10S: MOV R3, 19H LOOP3: MOV R1, 85H LOOP1: MOV R2, 0FAH LOOP2: DJNZ R2, LOOP2 DJNZ R1, LOOP1 DJNZ R3, LOOP3 RET 32 4 從機(jī)二:樓宇室內(nèi)溫度控制系統(tǒng) 引言 在智能樓宇中,溫度是是樓宇舒適性的一個(gè)非常重要的參數(shù),溫度的高低變化直接影響著居住者的生活情況,因此在智能樓宇中對(duì)溫度實(shí)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制調(diào)節(jié)是一個(gè)非常必要的行為。現(xiàn)在在樓宇中采用的溫度控制系統(tǒng)主要是采用傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,經(jīng)放大電路放大處理后用單片機(jī)進(jìn)行控制分析,最后作出相應(yīng)的反應(yīng)。本文設(shè)計(jì)的此溫度控制系統(tǒng)也遵循同樣的設(shè)計(jì)思路,實(shí)現(xiàn)傳感器采樣放大系統(tǒng)與加熱件、壓縮機(jī)外部設(shè)備之間的密切配合,最終基于 89C51 單片機(jī)達(dá)到對(duì)樓宇溫度實(shí) 現(xiàn)控制的目的。 總體設(shè)計(jì)方案 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè),并且能夠滿足用戶要求人工設(shè)定所需要的溫度范圍,同時(shí)在溫度不滿足用戶所設(shè)定的范圍時(shí)快速穩(wěn)定自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的要求,整個(gè)系統(tǒng)的總體方案如圖 41 所示。在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)各項(xiàng)參數(shù)滿足:人體感覺(jué)舒適的溫度范圍(夏季: 24~ 28℃ ;冬季: 18~ 22℃ )。 8 9 C5 1單 片機(jī)壓縮機(jī)加熱件設(shè) 定按 鈕L E D驅(qū)動(dòng)L E D顯示放大電路A /D轉(zhuǎn)換模擬多路開(kāi)關(guān)溫度傳感器 圖 41 溫度控制系統(tǒng)總體方案 Temperature control systematic overall planning 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電路及其功能說(shuō)明 根據(jù)上面的總體方案及其系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能要求,設(shè)計(jì)整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的硬件總體電路圖如 42 所示。該電路可以分為四個(gè)部分:采樣放大模塊, A/D 轉(zhuǎn)換模塊, LED 顯示模塊,和單片機(jī)其他外圍器件。 此溫度控制系統(tǒng)所要控制的參數(shù)是溫度,目的是使樓宇室內(nèi)溫度保持在用戶設(shè)定的舒適范圍 t1t2 內(nèi),由此硬件電路總體上的設(shè)計(jì)思路是:由多個(gè) AD590 傳感器對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集,將信號(hào)送入模擬多路開(kāi)關(guān),再經(jīng)過(guò)接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓 ,經(jīng)由 ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后送 89C51 進(jìn)行處理。而 接口的按鈕作為需要控制的上限溫度設(shè)定按鈕, 接口的按鈕是需要控制的下限溫度設(shè)定按鈕; 接口與外部壓縮機(jī)相連,以在溫度超出設(shè)定的上限溫度時(shí)工作降低溫度, 接口與外部加熱器件相連,以在溫度低于設(shè)定的下限溫度時(shí)工作升高溫度; 89C51 的 P1 接口與 LED 數(shù)碼顯示器相連,隨時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度。 根據(jù)上面的總體硬件電路,需要對(duì)系統(tǒng)的的具體功能說(shuō)明如下: 1)將多個(gè) AD590 布置于室內(nèi)的不同地方,在此文中使用的傳感器為 48 片,為此需 要使用 6 片 CD4051 模擬多路開(kāi)關(guān),當(dāng)溫度變化時(shí), AD590 產(chǎn)生電流的變化,經(jīng) CD4051 和后面的接口放大電路,轉(zhuǎn)化為模擬電壓。 2) ADC0804 輸出最大轉(zhuǎn)換值 =FFH。它將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),送至 89C51 進(jìn)行處理。 3)按下 按鈕,放開(kāi)后立即進(jìn)入溫度上限 t2設(shè)定模式,同樣按下 按鈕,放開(kāi)后立即進(jìn)入溫度下限 t1設(shè)定模式。在此設(shè)定顯示設(shè)定最高溫度為 30℃ ,每按一次設(shè)定溫度將減少 1℃ ,直到最低溫度 15℃ ,再按一次回到 30℃ 。 4)當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限溫度 t2,壓縮機(jī)( )就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn),使室 溫降低,當(dāng)室溫降低到上限值之下時(shí),壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),在此過(guò)程中 接口下的加熱器件不做任何反應(yīng)。 5)當(dāng)溫度低于設(shè)定的下限溫度 t1,加熱件( )就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn),使室溫升高,當(dāng)室溫升高到下限之上時(shí),加熱器件停止運(yùn)轉(zhuǎn),同樣在此過(guò)程中 接口下的壓縮機(jī)不做任何反應(yīng)。 6
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