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智能实验室控制系统规划及作业原理

智能实验室控制系统设计及工作原理-该系统通过单片机控制DS12C887时钟芯片准确计,利用DS18B20(1-Wire)与单片机相连实现温度采集,并在液晶芯片12864上显示出时钟和室内温度,控制温度,当温度达到25℃时自动闭合空调电源,允许使用空调。一般情况下,在计时到7:00(可以人工以独立按键方式调节时间)时,自动播放起始音乐并闭合总电源,测试房间内温度。

21世纪,动力问题日益突出,节能环保已成为许多规划悉数必要考虑的一大要素。该规划就是以有用进步试验室灯光和各种电源运用率为意图,选用红外计数,在不同情况下别离供应相应的照明和电源的供应,避免了人少开多组灯、运用多组仪器以及人员脱离忘掉封闭仪器等糟蹋,节能的一起,进步设备运用寿命,可有用地抵达自动封闭电源意图,有用地避免火灾,一起该体系还可以显现房间例如温度、日期等详细情况。该体系可在图书馆、教室、会议室、作为大型公共场所的中心操控设备。

1 体系总体规划以及功用

该体系经过单片机操控DS12C887时钟芯片准确计,运用DS18B20(1-Wire)与单片机相连完成温度收集,并在液晶芯片12864上显现出时钟和室内温度,操控温度,当温度抵达25℃时自动闭合空调电源,答应运用空调。一般情况下,在计时到7:00(可以人工以独立按键方法调理时刻)时,自动播映开端音乐并闭合总电源,测验房间内温度。当计时到21:55时播映完毕音乐,并在22:00时封闭整个体系。在平常操控电源时,该体系将有两种作业情况:自动操控情况和强制情况。

1.1 自动操控情况(默许情况)

在试验室门口装置两个红外传感器操控,别离设为1和2,当人先经过1再经过2的时分设为进人,反之则为出人。运用光敏电阻,当室内亮度低于正常要求且有人时,可注册照明电路。当有人在气候较暗(或许夜晚)进入试验室时,该体系经过继电器操控试验桌电源的开关和照明电路的闭合情况。当人数为1~10人时,开试验室其间的1盏灯,5张试验桌电源闭合,可供运用;人数在10~20时,开2盏灯,10张试验桌可供运用……依据进入试验室人数智能确认可供运用试验桌数量以及当气候较暗时,所开日光灯数目。当人数从头变为零后,20 min后,喇叭报警,继电器闭合,灯灭,悉数已开试验桌电源断开。直到再次有人进入,继电器闭合,试验桌电源从头闭合。当室内照明足够,则照明电路不作业,试验桌电源可控。

1.2 强制情况

该情况是经过核算机总机(上位机)对单片机(下位机)进行数据传送。将上位机与单片机衔接在一起,经过串口通讯对单片机进行操控,以抵达操控试验室电源运用数量意图,可使试验室照明电路与试验桌电路全通,全灭或按要求指定特定的电源导通,并可经过输入指令对单块单片机进行查询,实时在上位机屏幕上显现试验室人数。

2 体系硬件规划

2.1 硬件组成以及各器材功用介绍

智能试验室操控体系的硬件中心器材由单片机STC89C52芯片、E18-B03N1反射式红外光电开关、音乐芯片、单总线温度传感器DS18B20、时钟芯片DS12C887和带有字库的12864液晶组成。其间E18-B03N1反射式红外光电开关,选用反射式,丈量可调理间隔大于30 cm,共有3根引脚1根接电源,一根接地,另一根数据线,当没有感应闭合时,数据线为高电平,当有人经过期,数据线变低电平。DS12C887:时钟芯片,当电源掉电,内部时钟仍然走动,有时钟守时功用,可在24 h内指守时刻闹铃报警。DS18B20:为单总线温度传感器,实时将温度信号读入,精度0.5℃。

2.2 体系硬件各部分作业原理及介绍

硬件框图如图1所示。

智能试验室操控体系规划及作业原理

(1)运用单块单片机(2)操控电路,红外光电开关(4)以外部中止(8)的方法接至(P3.2,P3.3),数码管(6)显现此刻试验室人数。

(2)当进入试验室人数不为零,外电源电路(5)经过单片机操控继电器,依据人数要求,按人数开灯,闭合试验桌。

(3)当人数从头变为零后,运用单片机守时器(7)守时20 min后,检测20 min内如一直无人进入,音乐片经过喇叭报警,外界电路断开。若从头有人进入,外界电路(照明电路和试验桌电源电路)由单片机依据人数确认闭合情况。

(4)单片机(10)可由单片机(2)和继电器操控电源供电,当试验室没人或许电脑强制封闭时,单片机(10)不作业。

(5)运用液晶12864(14)与单片机(10)相连,液晶显现以下信息:“试验室操控体系”,年、月、日、星期、时、分、秒以及温度。

(6)运用DS12C887时钟芯片(14)(在掉电的情况下,DS12C887时钟仍然持续走)使得准确计时,显现当时时刻可经过独立按键调整。并在设定好的夜晚特守时刻(如:21点53分20秒)开端给予闹钟报警,发外部中止(12),使音乐片播映音乐(15)并延时断电,在设定好的到早晨特守时刻(如:7:00)开端播映音乐,并延时闭合市电线路上的总电源。一起当抵达闹铃时刻、音乐响起时,可以经过1、手动按钮,2、守时器(11)抵达20 min设守时刻,3、人数为零,4、上位机强制断电封闭音乐等四种方法关掉音乐。一起以上时刻都可经过单片机独立按键的方法,对时刻进行调理,可以较人性化地确认时刻。

(7)DS18B20(16)检测温度,在液晶上显现在试验室中温度,而且当温度高于25℃时闭合凉气电源。答应运用空调。

2.3 多块单片机通讯体系

STC89C52外接RS 232/485转化器,构成规范的PC-单片机通讯接口,使多单片机与PC机串口通讯,用PC(上位机)对多个下位机(单片机)进行串口通讯。上位机与单片机之间严厉实施主从结构方法的应对式通讯操控方法,上位机为主,下位机为从。从机不能自动发送指令或数据,悉数都由主机操控。恣意时刻,主机只与一台从机传输信息,从机之间不能直接通讯,而且在一个多机通讯体系中,主机经过点名方法给各从机发送指令,完成对体系的主控权。主机在执行任务的一起要对从机不断地轮询,然后监督从机的情况、接纳从机的恳求或给从机发送指令。以实时地对多个试验室照明电路和试验桌电源的可控。依据要求,强行操控试验室外电路通断,特定方位电源的通断以及对试验室人数实时查询,在PC屏幕上显现出来。即当输入指令时,将单个单片机人数调入上位机,实时查询试验室中的人数。

3 体系软件规划

单试验室软件操控体系首要由两片单片机组成,单片机1和单片机2的流程如图2和图3所示。

智能试验室操控体系规划及作业原理

智能试验室操控体系规划及作业原理

3.1 单片机1的作业原理

(1)运用两只E18-B03N1红外光电开关(别离记做A,B)以外部中止方法接至单片机外中止口P3.2,P3.3,当有人进入教室时,红外开关A首要被间隔,INT0端首要接纳红外开关发生低电平“0”,引发单片机中止,在相应的中止程序中对核算人数加1核算,一起在程序中封闭INT1的中止使能,这样就不会引起INT1触发中止,并开端延时,隔一守时刻后运用守时中止翻开INT1中止使能;出去——当有人员脱离教室

时,红外光电开关B光线首要被间隔,INT1端首要接纳“0”,引发单片机中止,对人数减1,一起在程序中封闭INT0的中止使能,并开端延时,隔一守时刻后运用守时中止翻开INT0中止使能。终究经过数码管显现此刻试验室人数。依据实时人数确认外电路作业情况。

(2)当上位机查询下位机人数时,可将人数存至单片机SBUF寄存器,经过上位机查询。

(3)上位机可经过电平转化,操控下位机运用继电器,抵达操控试验室电源的意图。

3.2 单片机2的作业原理

单片机2首要经过DS18B20实时查询室内温度,选用液晶显现,判别当温度大于指定温度时(如25℃)空调开关答应闭合。一起DS12C887读取实时时刻(时刻可经过独立按键进行调整),经过液晶显现,因芯片内部只含有一个闹钟中止,选用DS12C887芯片中止与89C52单片混合操控,当抵达一个指定闹铃时刻后,单片机从头写入新的闹钟时刻,直到新的闹钟时刻作用,再次写入第一次闹钟时刻,以抵达双闹钟守时的作用。当晚上闹铃响起,为了留有足够的延时时刻,选用单片机守时方法,延时特守时刻(如:20 min),一起考虑到不同试验室因为对声响有不同要求,即选用:手动按钮和上位机强制方法将其封闭。当人数为零时,或许延时时刻抵达,试验室的电路悉数封闭。直到第二天闹铃敞开,外部电路从头闭合。

4 结语

经过实践,该试验室的智能操控体系较好的完成了上述基本功用,已得到我校微电子试验室主管教师赞同,正着手应用于我校微电子试验室。但一起,因为时刻匆促,仍有一些缺乏,例如,当有2人挤着经过门时分,红外设备没有办法检测出来;没有考虑到前后门进入(即两个单片机通讯的问题)。这些问题有待日后进一步完善。

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