單片機建筑電氣溫控體制分析

近年來，單片機以其控制能力強、可靠性高、通用性好、擴展靈活、體積小、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)控制、樓宇自動化、家用電器等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。[1]在現(xiàn)代智能建筑中，電梯控制系統(tǒng)、空調(diào)溫控系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)[2]中均可見到單片機的蹤影。然而現(xiàn)在市場上的單片機實驗平臺大多是面向電子類專業(yè)開發(fā)、缺乏專業(yè)建筑電氣實驗?zāi)K、集成度高，使得建筑電氣類學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解上存在較大困難。[3]針對這種現(xiàn)象和我校實際情況，本文結(jié)合溫度控制系統(tǒng)展開研究，并注重實用性，以應(yīng)用為出發(fā)點，開發(fā)出一套在實驗項目內(nèi)容方面更具針對性和實用性，且適合建筑電氣工程、建筑設(shè)備工程及樓宇智能化等專業(yè)學(xué)生進行單片機課程實踐教學(xué)需要的單片機實驗平臺。

1.總體技術(shù)方案設(shè)計

首先，對《單片機原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)和實驗平臺所需要的功能進行研究，并以AT89S52單片機為CPU的單片機綜合實驗平臺模型；其次，對市場上現(xiàn)有的單片機實驗平臺的優(yōu)缺點進行比較分析，根據(jù)分析結(jié)果對模型的硬件及軟件方面進行完善；最后，針對建筑電氣類專業(yè)中溫度控制和電機控制較多的特點，確定了以智能溫度控制系統(tǒng)為核心的實驗平臺，并明確了該系統(tǒng)所需要的主要芯片、編程方式、系統(tǒng)擴展方式。

2.單片機實驗平臺硬件設(shè)計

根據(jù)總體技術(shù)方案要求，該單片機綜合實驗平臺硬件主要包括流水燈模塊、交通燈模塊、獨立鍵盤模塊、矩陣鍵盤模塊、LED數(shù)碼管顯示模塊、液晶模塊、ISP模塊、DS18B20溫度測試模塊、繼電器驅(qū)動電路和電機控制電路等。實驗平臺硬件設(shè)計框圖如圖1所示。在整個電路設(shè)計過程中應(yīng)盡量兼顧系統(tǒng)的先進性、經(jīng)濟性和實驗的方便性、安全性。其中溫度測試模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，接線方便，簡單易用。DS18B20接線圖如圖2所示。電機控制模塊中的驅(qū)動芯片采用L298N，該芯片可直接驅(qū)動兩臺直流電機或一臺步進電機。同時，考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性，使用TLP521對L298N和單片機進行光耦隔離以消除電機對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，從而保護單片機不受損壞；通過布置去耦電容、適當(dāng)?shù)姆绞讲贾脭?shù)字地和模擬地等措施解決電磁兼容問題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3．單片機實驗平臺軟件設(shè)計在該實驗平臺上共設(shè)計了模擬交通燈、計數(shù)器、秒表、溫度檢測等七個基礎(chǔ)實驗和一個綜合實驗“智能溫控系統(tǒng)”。以綜合實驗為例說明其軟件的實現(xiàn)過程。軟件的編寫可以再KeilC51環(huán)境下進行，芯片型號選擇AT89S52，用C語言按照圖3所示的流程圖編寫源程序，利用KeilC51編譯生成HEX文件，再利用PROGISP將生成的HEX文件下載至單片機中即可實現(xiàn)對智能溫控系統(tǒng)的調(diào)試。

4.小結(jié)

針對目前市場上的基于單片機實驗教學(xué)平臺缺乏建筑電氣類實驗平臺以及實驗教學(xué)上的需要，本文結(jié)合單片機教學(xué)經(jīng)驗，運用51系列單片機開發(fā)了一套適用于建筑電氣類專業(yè)的綜合實驗平臺，并成功實現(xiàn)硬件設(shè)計及調(diào)試、軟件編程，實驗結(jié)果表明該