【正文】 ....................................................................................................................................................22附錄 1：系統(tǒng)原理圖 ..........................................................................................................................................22附錄 2：系統(tǒng)主程序 ..........................................................................................................................................23附錄 3 實(shí)物照片 ................................................................................................................................................24 第 1 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒論室內(nèi)通風(fēng)控制系統(tǒng)是通過(guò)智能控制室內(nèi)通風(fēng)設(shè)備的啟停，提高室內(nèi)的通風(fēng)率，以達(dá)到提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，控制室內(nèi)溫濕度的目的。各種新型建筑材料、裝修材料、日用化學(xué)品進(jìn)入住宅，成為室內(nèi)空氣的主要污染源。而那些使用單體家用空調(diào)的建筑，在人員外出或睡眠時(shí)候，由于對(duì)空調(diào)的運(yùn)行、停機(jī)，溫濕度、新風(fēng)等的調(diào)節(jié)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，空調(diào)不是處于停機(jī)狀態(tài)使室內(nèi)環(huán)境惡劣，就是處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)造成無(wú)謂的浪費(fèi)。雖然去除空氣污染，提高空氣質(zhì)量的辦法有多種，可以通過(guò)減少污染源，過(guò)濾空氣和使用活性炭吸附等辦法，以達(dá)到改善空氣質(zhì)量的目的。在自然通風(fēng)不能滿(mǎn)足需要的時(shí)候，可以通過(guò)機(jī)械通風(fēng)的方式來(lái)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量品質(zhì)。因?yàn)榭諝赓|(zhì)量是健康生活的一個(gè)重要保障。室內(nèi)通風(fēng)不暢是現(xiàn)代城市的普遍現(xiàn)象，建筑通風(fēng)節(jié)能又是緩解能源危機(jī)的必由之路。 第 2 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)內(nèi)容是系統(tǒng)的硬件及軟件系統(tǒng)，其中控制面板和系統(tǒng)軟件為自主設(shè)計(jì)，其它常規(guī)傳感器、輔助設(shè)備等采用集成的方法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的總體框圖如圖 21 所示：顯示濕度 顯示溫度STC89C52 單片機(jī)濕度檢測(cè)系統(tǒng)溫度檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)警電路 LabVIEW 顯示按鍵電路 供電電路外部控制存儲(chǔ)電路串口 RS232圖 21 系統(tǒng)的總體框圖室內(nèi)通風(fēng)控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)，分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，其中上位機(jī)是遠(yuǎn)離被控對(duì)象，可以通過(guò)串口與下位機(jī)通信，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。系統(tǒng)在滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)室內(nèi)的溫、濕度的鍵盤(pán)控制需求的基礎(chǔ)上，下位機(jī)還可以根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的室內(nèi)溫度、濕度極限值值啟停排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)等設(shè)備，保證室內(nèi)溫濕度值的相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)測(cè)量空間或設(shè)備的實(shí)際需要，由各路傳感器對(duì)關(guān)鍵溫、濕度敏感點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并由單片機(jī)對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能測(cè)量。? 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力并具有存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程通信功能。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件電路是保證整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，其性能優(yōu)劣直接影響到整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)工作的可靠性、安全性和連續(xù)性。 本系統(tǒng)能夠獨(dú)立完成對(duì)溫度、濕度的采集、檢測(cè)、計(jì)算和邏輯處理，并能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以完成測(cè)量、監(jiān)控、報(bào)警等功能，具體如下: ① 數(shù)據(jù)采集功能 模擬量采集：即實(shí)時(shí)采集室內(nèi)溫度和濕度等模擬信號(hào)，作為系統(tǒng)執(zhí)行的判斷依據(jù)。 ③ 通訊功能系統(tǒng)通過(guò) RS232 選擇與上位機(jī)進(jìn)行串行通訊，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。時(shí)鐘電路采用的是內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接的電容值的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，其振的快速性。復(fù)位電路是外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。行列方式是用 4 條 I/O 線(xiàn)組成行輸入口，用 2 條 I/O 線(xiàn)組成列輸出口，在行列線(xiàn)的每一個(gè)交點(diǎn)處，設(shè)置了一個(gè)按鍵，組成一個(gè) 4*2 的矩陣鍵盤(pán)。、 、 作 第 4 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)行線(xiàn)，P0 P04 作列線(xiàn)。其電路原理圖如圖 35 所示： UH圖 32 濕度信號(hào)測(cè)量電路HS1100 是電容濕度傳感器，在電路中它等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)環(huán)境濕度的增大而增大。 第 5 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)如圖 35 所示，集成定時(shí)器 555 芯片外界電阻 R1R15 與濕敏電容 RH 構(gòu)成了對(duì) C的充電電路，并將引腳 6 相連引入到片內(nèi)比較器，構(gòu)成一個(gè)典型的多些振蕩器，即方波發(fā)生器，這樣就能將環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)頻率的變化。系統(tǒng)的振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源 Vcc 通過(guò) R1R15 向 C 充電，經(jīng) T 充電時(shí)間后，Uc 達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約 ，此時(shí)輸出引腳3 又由低電平躍升為高電平。其中，充放電時(shí)間為：T 充電=C(R14+R15)In2 (31)T 放電=CR15In2 (32)因而，輸出的方波頻率為：f=1/(T 充電+T 放電)=1/[C(R14+2R15)In2] (33)通過(guò)這種信號(hào)轉(zhuǎn)換方式，濕度測(cè)量電路就能將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，并將之送入單片機(jī)的計(jì)數(shù)器 T0，計(jì)數(shù)除 1S 的脈沖個(gè)數(shù)，即振蕩器的輸出頻率，然后進(jìn)行頻率和相對(duì)濕度信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，這樣就可以測(cè)出環(huán)境的濕度信號(hào)。一般可采用線(xiàn)性穩(wěn)壓器件（如 78XX 系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)器和穩(wěn)壓器件，來(lái)將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?MCU 所需的工作電壓。而開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器則是以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作，工作時(shí)要么是大電流流過(guò)低導(dǎo)通電壓的開(kāi)關(guān)管，要么是完全截止無(wú)電流流過(guò)。.在相 第 6 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)同電壓降的條件下，開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線(xiàn)性穩(wěn)壓器件相比，具有少得多的“熱損失” 。采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)替代線(xiàn)性穩(wěn)壓電源作為 MCU 電源的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開(kāi)關(guān)管的高頻通斷特性和串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來(lái)自于電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。因此系統(tǒng)采用以開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源芯片 LM2576 為核心的電源電路。系統(tǒng)選用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路 LM2576，LM2576 內(nèi)部集成了一個(gè)固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路。電源的輸出部分上所接的電感和電容起濾波的作用，當(dāng) output 輸出為高電平時(shí)，電感電流達(dá)到平衡。輸出電容 C4 是用來(lái)對(duì)輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定的。繼電器的驅(qū)動(dòng)可以通過(guò)晶體管、放大器和多路模擬開(kāi)關(guān)，考慮到系統(tǒng)的成本和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用多路模擬開(kāi)關(guān) CD4066 去控制繼電器的吸合和釋放。CPU 發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)控制蜂鳴器響。其原理設(shè)計(jì)圖如圖 315 所示：系統(tǒng)采用 RS232 總線(xiàn)，進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信。故下位機(jī)選用的 RS232通信芯片為 Maxim 公司的 MAX232BO/EAIM_Sin+outL38 串口通信電路 第 9 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4 軟件設(shè)計(jì)本章將介紹軟件的總體設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的思想就是采用模塊化設(shè)計(jì)，所謂模塊化，就是把一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)小任務(wù)，分別編制實(shí)現(xiàn)這些小任務(wù)的子程序，然后將子程序按照總體要求組裝起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)大任務(wù)了。系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)包括管理程序和控制程序兩部分，管理程序包括 LED 顯示的動(dòng)態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤(pán)的掃描和響應(yīng)。控制程序包括數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字處理、上下限報(bào)警處理等。Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。另外重要的一點(diǎn)，Keil C51 軟件編譯后生成的匯編代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。uVision4 是 keil c 的 Windows 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。然后分別由 C51 或 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件(