單片機(jī)高效控制系統(tǒng)在“新風(fēng)”系統(tǒng)中的應(yīng)用

王戰(zhàn)海
[摘 要]：一種高效的集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、輸出控制、LCD顯示的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集和處理；完成了開(kāi)關(guān)量輸出以及連續(xù)模擬輸出控制；同時(shí)能夠與上位計(jì)算機(jī)和中央控制器進(jìn)行有效的通訊。
[關(guān)鍵字] 單片機(jī)；通訊；單總線

新風(fēng)系統(tǒng)是一種在我國(guó)北方使用的專用空調(diào)設(shè)備，它在工作時(shí)，利用北方冬季室內(nèi)外溫差較大的特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下合理的引入室外的低溫空氣并根據(jù)要求進(jìn)行加濕、混風(fēng)的處理，在不必使用空調(diào)的情況下實(shí)現(xiàn)室內(nèi)恒溫、恒濕調(diào)節(jié)，其特點(diǎn)是節(jié)能并保證室內(nèi)空氣的新鮮以及良好的流動(dòng)性。對(duì)于電信等部門的機(jī)房尤其適用。
系統(tǒng)控制部分核心采用具有20Kflash程序存儲(chǔ)器的AT89C55(由于采用點(diǎn)陣圖形的液晶顯示模塊以及若干數(shù)字傳感器所以程序的代碼量較大)單片微控制器。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到硬件資源的高效利用以及控制器本身的體積盡量縮小的要求，除壓力檢測(cè)采用模擬量輸入并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換以外，其它檢測(cè)都采用單總線數(shù)字傳感器（溫度、濕度），而A/D轉(zhuǎn)換器也采用了串行8位A/D芯片ADC0832。這樣的設(shè)計(jì)使得除地址鎖存、數(shù)據(jù)緩沖、D/A模擬0-10V風(fēng)閥控制器信號(hào)輸出等器件以外系統(tǒng)不需要擴(kuò)展任何接口等外圍器件；開(kāi)關(guān)量的輸入采用穩(wěn)壓后光電隔離方式，保證了系統(tǒng)的安全性，開(kāi)關(guān)量輸出采用光電隔離加中間繼電器方式。
單總線以及串行器件的使用雖然給軟件的編寫增加了一定的困難但是大大節(jié)省了硬件資源，從而使系統(tǒng)更加緊湊。系統(tǒng)主要原理圖如下：

 

鍵盤部分原理圖
鍵盤部分由于在功能上采用了單鍵復(fù)用的方式，所以需要加入消除抖動(dòng)電路，以確保正確識(shí)別按鍵的狀態(tài)。由于單總線器件在操作時(shí)對(duì)時(shí)序的要求非常嚴(yán)格，所以讀取鍵盤值采用的定時(shí)中斷方式要在對(duì)單總線器件操作時(shí)禁止。

 

X25045和ADC0832系統(tǒng)原理圖
X25045除具有看門狗的作用以外，還在內(nèi)部集成了512字節(jié)的EEPROM，可以用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)、口令等掉電后需要恢復(fù)的數(shù)據(jù)；ADC0832為串行8位的A/D轉(zhuǎn)換器，具有兩路輸入，可以單極性輸入，也可以差動(dòng)輸入，在本系統(tǒng)中，要求的轉(zhuǎn)換速度并不是很快，所以可以使用該芯片以節(jié)省硬件資源。

時(shí)鐘DS12C887及日志存儲(chǔ)器DS1225B(8Kx8 SRAM)系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)選用時(shí)鐘芯片DS12C887作為整個(gè)系統(tǒng)的日期、時(shí)間的來(lái)源，該芯片可以運(yùn)行100年的年歷，并有時(shí)間報(bào)警輸出和掉電不丟失RAM；DS1225B(8Kx8 SRAM)的主要任務(wù)是存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行日志（可以查看系統(tǒng)的各項(xiàng)故障、報(bào)警）和系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)（用來(lái)描繪系統(tǒng)控制曲線），該芯片在掉電后能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。
系統(tǒng)的溫濕度傳感器采用LTM8900系列單總線數(shù)字傳感器；對(duì)于風(fēng)閥控制器的模擬量輸出控制采用的是TLC5618雙10位串行DA芯片，基準(zhǔn)電壓源用MC1403獲得，其電路較為簡(jiǎn)單，這里不再給出。
由于該系統(tǒng)多處采用單總線技術(shù)以及串行技術(shù)，所以在軟件編寫中對(duì)時(shí)序要求比較嚴(yán)格，我們?yōu)榱烁�精�?zhǔn)地控制時(shí)序，選擇了使用ASM單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫(沒(méi)有使用C51)，由于篇幅有限，這里沒(méi)有給出。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)RS232接口，其中一個(gè)是用來(lái)和PC計(jì)算機(jī)通訊，在軟件支持下能夠從系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；另外一個(gè)接口是用來(lái)和機(jī)房中央控制器連接，比如在室內(nèi)外溫差不滿足系統(tǒng)運(yùn)行條件時(shí)通知中央控制器開(kāi)啟空調(diào)設(shè)備。
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