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

【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器FlashROM給單片機(jī)的開發(fā)及應(yīng)用帶來了很大的方便。3）片內(nèi)4KB程序存儲器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 ；主程序開始 MOV P1， A ；所有繼電器斷開 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 ；等待開機(jī)命令 M2： SETB ET1 ；開定時(shí) 1 SETB TR1 ；開定時(shí)器 1 中斷 SETB EA ；開 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 始停 止 所 有 水 泵開 機(jī) ？NNY停 機(jī) ？Y開 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 入 堆 棧恢 復(fù) T 1 時(shí) 間 常 數(shù)檢 測 實(shí) 際 壓 力 值檢 測 設(shè) 定 壓 力 值控 制 量 計(jì) 算 子 程 序恢 復(fù) 現(xiàn) 場開 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)流程圖見圖 313，程序如下： TISUB： PUSH ACC ；保護(hù)現(xiàn)場 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 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 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 POP ACC SETB ET1 ；打開 T1 中斷 SETB TR1 ；打開定時(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 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)過反復(fù)測量，如果控制量一直保持不變，再進(jìn)行切換。系統(tǒng)多于兩臺水泵時(shí)，切換原理基本 相同，但需增加多臺水泵開、停的循環(huán)判斷程序。繼電器控制子程序流程圖見圖 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。控制量計(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 該子程序它通過定時(shí)中斷來調(diào)用，通過對水泵轉(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 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 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溫度實(shí)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和自動(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)對樓宇室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，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 傳感器對室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，將信號送入模擬多路開關(guān)，再經(jīng)過接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓 ，經(jīng)由 ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，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，需要對系統(tǒng)的的具體功能說明如下： 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。它將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，送至 89C51 進(jìn)行處理。 3）按下 按鈕，放開后立即進(jìn)入溫度上限 t2設(shè)定模式，同樣按下 按鈕，放開后立即進(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)，同樣在此過程中 接口下的壓縮機(jī)不做任何反應(yīng)。 6