基于STM32F103RBT6和RS485總線的地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)

摘 要：根據(jù)地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)的特點(diǎn)，本文提出了由多個(gè)誘導(dǎo)通風(fēng)控制器、RS485總線和集中控制器組成的地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)。并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：地下車庫(kù)；誘導(dǎo)通風(fēng)；STM32F103RBT6；RS485

0 引言

地下車庫(kù)內(nèi)誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)的控制方式主要有兩種：人工手動(dòng)和自動(dòng)控制。而由多個(gè)誘導(dǎo)通風(fēng)控制器、RS485總線和集中控制器組成的地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)可根據(jù)CO濃度和環(huán)境溫度而自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制，從而在保持良好通風(fēng)效果的前提下減少開(kāi)啟時(shí)間，減少設(shè)備磨損和大量節(jié)約電能[1]。

1 地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)由多個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器和集中控制器組成，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器與集中控制器之間采用RS485總線通信。每個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器都具有CO檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊、RS485通信模塊和誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制模塊。集中控制器有LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、送排煙控制模塊和RS485通信模塊。

2 地下車庫(kù)誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 集中控制器

誘導(dǎo)通風(fēng)集中控制器的微處理器采用STM32F103RBT6，這種具有高性能的微處理器非常適用于集中控制器的數(shù)據(jù)快速處理上[2-4]。

LCD顯示模塊使用的芯片是HD44780，HD44780在芯片上集成了LCD控制器和顯示器、RAM、ROM，用戶使用時(shí)只須將待顯字符送到顯存芯片，HD44780便自動(dòng)顯示直到下次顯示時(shí)更新。該芯片也同時(shí)具有光標(biāo)，顯示移動(dòng)和清屏功能。

電源模塊采用正三端穩(wěn)壓器78L12、78L05和負(fù)三端穩(wěn)壓器7912滿足系統(tǒng)工作要求。RS485通信單元采用MAX13487E芯片。

2.2 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器

為實(shí)現(xiàn)CO濃度和溫度數(shù)據(jù)的采集、處理、以及發(fā)出相應(yīng)的控制命令，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器和集中控制器使用同一種微處理器作為控制器，用同一種微處理器有兼容性好和互換方便地優(yōu)點(diǎn)。

誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器選用A/D轉(zhuǎn)換器為片內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換電路。STM32處理器所帶的12位ADC是一種逐次逼近式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器，ADC轉(zhuǎn)換速率達(dá)1 MHz。它有18個(gè)通道，可測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。CO和溫度的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果可以存儲(chǔ)在16位數(shù)據(jù)寄存器中。本誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器選用一個(gè)高精度的外部參照電壓，以期解決因電源電壓精度不高帶來(lái)的模數(shù)轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

2.2.1 CO檢測(cè)電路

CO氣體濃度檢測(cè)采用CO/CFA-10000電化學(xué)傳感器，該傳感器能對(duì)CO氣體直接檢測(cè)，達(dá)到飽和濃度前，傳感器輸出隨氣體濃度的增加而增大并呈線性關(guān)系。其測(cè)量范圍為0～10000PPM，精度0.5PPM。傳感器的最大輸出上限在50mA以內(nèi)，輸出的信號(hào)非常微弱，因此要進(jìn)行信號(hào)放大。信號(hào)放大電路采用雙級(jí)ICL7650放大，能夠更加高保真度的輸出檢測(cè)信號(hào)。ICL7650芯片具有低失調(diào)、低溫漂、高增益、高共模抑制比及高電源電壓抑制比的特點(diǎn)[5]。

2.2.2 溫度檢測(cè)電路

溫度檢測(cè)電路使用AD590傳感器。如圖所示：AD590 的輸出的是電流信號(hào)，故圖中R1 為取樣電阻，其作用是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。在多級(jí)放大電路的第一級(jí)采用電壓跟隨器，以提高輸入阻抗。

AD590輸出的信號(hào)是以絕對(duì)溫度零度（-273℃）為基準(zhǔn)，而通常用的攝氏溫度進(jìn)行溫度測(cè)量、計(jì)算和控制，故使用時(shí)需要進(jìn)行溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換。溫標(biāo)轉(zhuǎn)換電路由 R2、VZ1、R3 和電位器 RP2 組成，經(jīng)過(guò)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換電路，AD590輸出的電壓和溫度的變化成線性關(guān)系。

3 結(jié)語(yǔ)

在地下車庫(kù)中，該誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)通過(guò)控制誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)和送排風(fēng)機(jī)的啟停，可以將環(huán)境溫度值和CO濃度值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)定值附近。該誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)的使用既可以節(jié)省寶貴的電能和避免通風(fēng)設(shè)備的過(guò)度磨損，同時(shí)滿足地下車庫(kù)通風(fēng)要求，具有一定的市場(chǎng)空間。

參考文獻(xiàn)

[1]盧向東.地下車庫(kù)的智能型誘導(dǎo)通風(fēng)控制系統(tǒng)[J].樓宇自動(dòng)化，2007，（4）：22-25.

[2]周立功.ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：352-369.

[3]范書瑞.Cortex-M3嵌入式式處理器原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4]工小增.CO濃度檢測(cè)儀表硬件電路設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2007，（6）：19-54.

[5]董少剛.基于AD590組成的溫度測(cè)量電路及應(yīng)用[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2007，25（3）：21-22.

（作者單位：重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）