单片机高效控制系统在“新风”系统中的应用

单片机高效控制系统在“新风”系统中的应用

王战海
[摘 要]：一种高效的集数据采集、数据通讯、输出控制、LCD显示的控制系统，实现了对模拟量、开关量的采集和处理；完成了开关量输出以及连续模拟输出控制；同时能够与上位计算机和中央控制器进行有效的通讯。
[关键字] 单片机；通讯；单总线

新风系统是一种在我国北方使用的专用空调设备，它在工作时，利用北方冬季室内外温差较大的特点，在计算机系统的控制下合理的引入室外的低温空气并根据要求进行加湿、混风的处理，在不必使用空调的情况下实现室内恒温、恒湿调节，其特点是节能并保证室内空气的新鲜以及良好的流动性。对于电信等部门的机房尤其适用。
系统控制部分核心采用具有20Kflash程序存储器的AT89C55(由于采用点阵图形的液晶显示模块以及若干数字传感器所以程序的代码量较大)单片微控制器。

系统功能结构图
系统设计过程中，考虑到硬件资源的高效利用以及控制器本身的体积尽量缩小的要求，除压力检测采用模拟量输入并进行信号调理和A/D转换以外，其它检测都采用单总线数字传感器（温度、湿度），而A/D转换器也采用了串行8位A/D芯片ADC0832。这样的设计使得除地址锁存、数据缓冲、D/A模拟0-10V风阀控制器信号输出等器件以外系统不需要扩展任何接口等外围器件；开关量的输入采用稳压后光电隔离方式，保证了系统的安全性，开关量输出采用光电隔离加中间继电器方式。
单总线以及串行器件的使用虽然给软件的编写增加了一定的困难但是大大节省了硬件资源，从而使系统更加紧凑。系统主要原理图如下：

 

键盘部分原理图
键盘部分由于在功能上采用了单键复用的方式，所以需要加入消除抖动电路，以确保正确识别按键的状态。由于单总线器件在操作时对时序的要求非常严格，所以读取键盘值采用的定时中断方式要在对单总线器件操作时禁止。

 

X25045和ADC0832系统原理图
X25045除具有看门狗的作用以外，还在内部集成了512字节的EEPROM，可以用来存储系统设定参数、口令等掉电后需要恢复的数据；ADC0832为串行8位的A/D转换器，具有两路输入，可以单极性输入，也可以差动输入，在本系统中，要求的转换速度并不是很快，所以可以使用该芯片以节省硬件资源。

时钟DS12C887及日志存储器DS1225B(8Kx8 SRAM)系统原理图
系统选用时钟芯片DS12C887作为整个系统的日期、时间的来源，该芯片可以运行100年的年历，并有时间报警输出和掉电不丢失RAM；DS1225B(8Kx8 SRAM)的主要任务是存储系统运行日志（可以查看系统的各项故障、报警）和系统运行数据（用来描绘系统控制曲线），该芯片在掉电后能够保持数据不丢失。
系统的温湿度传感器采用LTM8900系列单总线数字传感器；对于风阀控制器的模拟量输出控制采用的是TLC5618双10位串行DA芯片，基准电压源用MC1403获得，其电路较为简单，这里不再给出。
由于该系统多处采用单总线技术以及串行技术，所以在软件编写中对时序要求比较严格，我们为了更精准地控制时序，选择了使用ASM单片机汇编语言进行编写(没有使用C51)，由于篇幅有限，这里没有给出。
系统设计两个RS232接口，其中一个是用来和PC计算机通讯，在软件支持下能够从系统读取数据和对系统参数进行设置；另外一个接口是用来和机房中央控制器连接，比如在室内外温差不满足系统运行条件时通知中央控制器开启空调设备。
参考文献：
[1] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：航空航天大学出版社，1999.8
[2] 王建校，杨建国，宁改娣，危建国；51系列单片机及C51程序设计[M].北京：科学出版社，2002
[3] 马忠梅，马岩，张凯，籍顺心；单片机的C语言应用程序设计[M].北京：航空航天大学出版社，1997.3
[4] 杨振江，杜铁军，李群；流行单片机实用子程序及应用实例[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.7

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