地下车库智能通风控制系统设计.doc

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目录

一、绪论 3

1．我国目前地下车库通风系统概况 3

2．本课题内容及任务要求 3

二、智能控制系统结构及原理 3

1.控制系统总体结构 3

2.控制系统主从网络结构 4

3．控制系统工作模式 5

三、智能控制系统硬件设计 7

（一）主控制系统硬件设计 7

1.电源电路 7

2.单片机控制电路 9

3.看门狗电路 11

4.RS-485总线接口电路 12

（二）分区控制系统硬件设计 20

1.显示器 21

2.温度传感器 22

3.显示及测量电路说明 23

4.定时器 23

（三）CO检测装置硬件设计 25

1.CO传感器 25

2.A/D转换器 27

3.CO浓度采样电路说明 28

（四）诱导风机控制硬件设计 30

1.诱导风机组成及原理 30

2.诱导风机优点 31

3.诱导风机应用 32

4.诱导风机控制电路 33

四、智能控制系统软件设计 34

1.主控制系统软件设计 34

2.分区控制系统软件设计 43

五、软硬件调试及分析 50

1.实物简介 50

2.软硬件调试工具 51

3.调试问题及其解决 54

六、结束语 57

1.心得体会 57

2.致谢 58

3.总结. 58

参考文献 59

附录 60

地下车库智能通风控制系统的设计

中文摘要：

近年来我国机动车辆增长极为迅速，建造地下车库已经成为最有效解决汽车存放问题的办法之一。

汽车的启动及进出车库所排放的尾气中含有大量的有害气体，由于地下车库的自然通风受到限制，因此必须设置全面的通风系统，及时将有害物浓度稀释到规定要求的指标以下。

目前我国现有的地下车库通风系统主要停留在人工手动控制阶段，靠值班员的经验来人工开启或关闭通风设备，这就不可避免的会产生停车场内的空气质量不均匀并且设备寿命短等问题。

由此本文提出车库诱导风机智能控制方案，实现车库CO浓度的自动检测及控制功能。

根据我国地下车库的特点本文设计出一种利用自动检测技术、计算机网络技术和智能控制技术的分布式主从测控网络对地下停车库CO气体浓度自动检测和调节的经济实用方案。

研发设计出基于RS-485标准的通信总线、STC89C51RC单片机为核心的主控制器、STC89C51RC单片机为核心的分区控制器、MQ-7一氧化碳传感器、诱导风机控制器为主体结构的智能型诱导通风控制系统。

本文严格按照课题的任务及要求并结合我国地下车库的实际情况，设计出的智能型诱导通风控制系统实现了地下车库CO气体浓度的自动检测和调节、提高了地下车库通风控制系统的管理水平、达到了课题要求的预期目标取得了较好的成果。

关键词：

单片机；RS485总线；智能控制；地下车库；一氧化碳

Abstract:

BecauseofChina'sextremelyrapidgrowthofmotorvehiclesinrecentyears,constructionofundergroundgaragehasbecomeoneofthemosteffectivewaystosolvetheproblemofcarstorage.Startingandintooroutofthegarage,thecarexhaustemissionswhichcontainslargeamountsofharmfulgases.Duetotheundergroundgarageofthenaturalventilationislimited,itisnecessarytosetacomprehensiveventilationsystemtodiluteconcentrationofharmfulgasestoreachspecifiedrequirements.Atpresent,China'sundergroundgarageoftheexistingventilationsystemismainlyremaininthecontrolstagemanually,relyingontheexperienceofwatchkeepingpersonneltomanuallyopenorclosetheventilationsystem,whichinevitablywillproduceunevenqualityofairwithinthecarparkandshortenthelifeofequipment.ThispaperpresentsintelligentcontrolofgarageinducingfantoachieveautomaticdetectionandcontroltheCOconcentrationofthegarage.

AccordingtothecharacteristicsofChina'sundergroundgarage,thispaperdevisedeconomicandpracticalprogramwhichusesauto-detectiontechnology,computernetworktechnologyandintelligentcontrolofdistributedmaster-slavenetworktoautomaticdetectandadjusttheCOgasconcentrationsofundergroundparkinggarage.ThispaperdesignedRS-485standardscommunicationbus,STC89C51RCMCUasthecoreofthemaincontroller,STC89C51RCMCUasthecoreofregionalcontroller,MQ-7COsensor,andfancontrollercomposingthemainstructureoftheintelligentcontrolandinductionventilationsystem.

InstrictaccordancewiththemandateandrequestofthistaskcombinedwiththeactualsituationofChina'sundergroundgarage,thispaperdevisedintelligentcontrolandinductionventilationsystemtoautomaticdetectandadjusttheCOgasconcentrationsinundergroundgarage,improvedthelevelofthemanagementcontrolsystemoftheundergroundgarage,subjectedtotherequirementsofthetaskandachievedgoodresults.

KeyWords:

MCURS485busIntelligentControlUndergroundGarageCO

一、绪论

1.我国目前地下车库通风系统概况

近年来，我国机动车辆增长极为迅速，建造地下车库已经成为最有效解决汽车存放问题的办法之一，汽车的启动及进出车库排放的尾气中含有大量的有害气体。

由于地下车库的自然通风受到限制，因此必须设置全面通风系统，及时的将有害物浓度稀释到规定要求的指标以下。

但是目前我国现有的地下停车库通风系统主要停留在人工手动控制阶段，靠值班员的经验来人工开启或关闭通风设备，这就不可避免的会产生停车场内的空气质量不均匀并且设备寿命短等问题。

基于上述情况要求设计一种智能通风控制系统改善目前我国地下车库通风系统的现状。

2.本课题内容及任务要求

（1）课题内容

根据地下车库的特点，要求设计一种利用自动检测技术、计算机网络技术和智能控制技术的分布式主从测控网络；提供对地下车库CO气体浓度检测和调节的解决方案；研发基于RS485总线，以单片机为核心控制器的地下车库智能控制系统。

（2）课题任务及要求

该智能型诱导通风系统，通过一氧化碳探测器、分区控制器、主控制器、诱导风机控制器探测地下车库空气中CO的浓度，当CO浓度达到或超过设定的指标时，实现报警功能，并自动开启智能诱导风机控制系统实现排气通风功能，降低有害气体的浓度。

二、智能通风控制系统结构及原理

1.控制系统总体结构

控制系统的总体结构主要由以单片机为核心的主控制器、单片机为核心的分区控制器、通信模块、诱导风机设备、CO检测装置构成。

系统采用RS-485总线作为通信网络将各个分区控制器节点连接成一个主从分布式、测控联网系统，实现对CO浓度的检测及控制功能。

系统总体结构图如下所示。

图1：

控制系统结构图

2.控制系统主从网络结构

本系统采用主从式结构，PC机经RS-232接口标准实现与主控制器连接通信，主控制器通过RS-485标准实现与从机通信。

从机不主动发送命令或数据，一切都由主机控制。

并且在一个多机通信系统中，只有一台单机作为主机，各台从机之间不能相互通讯，即使有信息交换也必须通过主机转发。

RS-485分布式主从测控网络如下图所示。

图2：

主从测控网络

在上图中N的最大值为32。

由于在本系统中通过标准串行接口转换芯片MAX485实现RS-485标准串口传输，在此标准中12的接收器输入阻抗使单总线最多只能连接32个单位阻抗的收发器，因此N的最大值为32。

详细叙述如下文中RS-485总线接口电路设计部分的接口芯片选型中所示。

3.控制系统工作模式

本控制系统的操作方式可由主控制器选择自动或手动两种工作模式。

（1）控制系统自动模式

自动模式工作步骤如下所示。

①开机后系统初化，10分钟预热MQ-7一氧化碳传感器；

②10分钟后系统进入自动模式，MQ-7一氧化碳浓度传感器将气体浓度信号转换为模拟电压信号（0-5V），TLC549A/D转换器将该模拟电压转换为数字信号输入以单片机为核心的分区控制器。

A/D转换器的采样周期为60s；

③DS18B20将温度信号输入分区控制器，其采样周期为90s；

④分区控制器对采样信号进行处理后传输给主控制器并且控制诱导风机运行对CO浓度调节,分机运行时间为10min；

⑤若10min后CO浓度仍大于设定值，分机向主机发送信息开启全部分机稀释CO浓度；

⑥当CO浓度超过极限值时或温度超过分机正常工作的极限值时分区控制器发出报警信号，同时向主机传输信息并且采取相应的控制措施。

当CO浓度超过极限值时主机控制全部分机开启，温度超过极限值时主机控制全部分机关闭。

（2）控制系统手动模式

在该种模式下有四种工作方式：

启动全部风机；关闭全部风机；启动某一台风机；关闭某一台风机。

手动工作模式步骤如下所示。

①控制系统由主控制器的键盘选择手动模式；

②由键盘输入工作方式，若为单机操作需输入风机号；

③键盘输入信号经主控制器处理后经RS-485总线传输给分区控制器；

④分区控制