基于SCADA的辦公室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

?

基于SCADA的辦公室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

本文設(shè)計的辦公室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)以AT89S52 單片機(jī)為核心，并利用RS232總線來完成PC機(jī)與單片機(jī)串行通信，上位機(jī)采用組態(tài)軟件實現(xiàn)對環(huán)境的實時監(jiān)控。為了實現(xiàn)課題對監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性好、精度高、實用性強(qiáng)的要求，比較眾多溫濕度測量方案，系統(tǒng)采用數(shù)字式智能傳感器和單片機(jī)構(gòu)成，通過智能傳感器對各環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度參數(shù)實時檢測。

北方冬季寒冷且晝夜溫差較大，春季干旱，夏季溫度較高，人在這樣的環(huán)境下工作，舒適度差了很多，不僅影響身體健康，也影響工作效率，因此，辦公室溫濕度適宜就顯得尤為重要。本文以AT89S52 單片機(jī)為核心設(shè)計一個辦公室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對室內(nèi)溫濕度的智能控制，并將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)進(jìn)行存儲、顯示和監(jiān)控。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)以AT89S52為核心，外圍電路的設(shè)計包括溫濕度采集電路、數(shù)碼管顯示電路、報警電路等。硬件設(shè)計總體框圖如圖1所示。

圖1　硬件設(shè)計總體框圖

單片機(jī)最小系統(tǒng)

在引腳XTAL2和XTAL1兩端接一個頻率是11.0592MHz晶振，再接兩個30pf的電容就形成了穩(wěn)定的自激振蕩器，產(chǎn)生的脈沖就會進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部時鐘電路，RST為復(fù)位輸入引腳，接上開關(guān)、電阻及電容后構(gòu)成復(fù)位電路，引腳20為接地端，引腳40為電源端。AT89S52的最小系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　AT89S52最小系統(tǒng)

SHT10與單片機(jī)的連接電路

SHT10內(nèi)的溫度傳感器和濕度傳感器將所測量到的溫度值和濕度值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，由于電信號量很小所以將其?jīng)過一個放大器放大后，將放大后的信號量送入一個14位的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；最后通過I2C總線接口將數(shù)字信號輸出。溫、濕度采集電路圖如圖3所示。

串口通信電路

設(shè)計采用RS232串口通信完成單片機(jī)與PC機(jī)的通信過程，為完成通信過程，需要通過MAX232將單片機(jī)的TTL電平轉(zhuǎn)換為串口通信需要的電平，從而可以實現(xiàn)單片機(jī)TTL電平與RS232電平匹配，串口通信模塊如圖4所示。

溫度顯示電路

本設(shè)計由P0口接一個10K的排阻充當(dāng)上拉電阻控制七段發(fā)光二極管亮或滅，使用共陽極7段數(shù)碼管顯示，并采用動態(tài)掃描法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示功能，并且要求有小數(shù)點顯示，位選端由鎖存器74HC573控制，如圖5所示。

圖3　SHT10溫、濕度采集電路

圖4　串口通信電路

圖5　液位顯示電路

圖6　鍵盤電路

鍵盤電路

本系統(tǒng)采用獨立式鍵盤，在系統(tǒng)上采用K0～K3分別設(shè)置菜單鍵，選擇鍵，加1鍵，減1鍵，確定鍵這些鍵組合起來可以實現(xiàn)多種功能，當(dāng)需要設(shè)定溫濕度值時需要使鎖存器的使能端JIP為高電平，輸入輸出同步，進(jìn)而控制 Key0 ～ Key3的高低電平，判斷哪個按鍵按下，通過加1減鍵和減1鍵來設(shè)定溫濕度和液位的超限值并相應(yīng)的顯示在數(shù)碼管和PC機(jī)上，這種組合功能鍵的設(shè)置保證了系統(tǒng)不會發(fā)生紊亂其接口電路如圖6所示。

總結(jié)

本設(shè)計的核心器件為AT89S52，利用C程序控制辦公室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的運行。系統(tǒng)的軟件部分可移植性優(yōu)越，同時也可以以本設(shè)計為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)男薷挠布娐穪頋M足不同需求。

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

黑龍江工程學(xué)院

基金：1.黑龍江工程學(xué)院博士基金，基金號2012BJ21，

項目名稱：基于SCADA的動力和能源監(jiān)控系統(tǒng)；2.黑龍江省自然科學(xué)基金，基金號E201326，項目名稱：基于智能計算的高速鐵路路基沉降組合預(yù)測模型研究

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.10.023