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淺析紅外傳感器的樓宇電器自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計論文
從節(jié)能的角度出發(fā)，在樓宇電器智能化設(shè)計中采用紅外傳感器的自動監(jiān)測系統(tǒng)，具有自動控制功能強、靈活、方便且成本低的優(yōu)點;很適合樓宇的照明改造工程，該系統(tǒng)是以熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)、應(yīng)用VC程序界面和單片機相結(jié)合的技術(shù)，對樓宇照明進(jìn)行自動監(jiān)控。
一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計
利用熱釋電紅外傳感器對人體進(jìn)行采集，經(jīng)過運算放大器對采集到的信號進(jìn)行放大整形后、產(chǎn)生控制信號，通過執(zhí)行器對某個房間中的用電設(shè)備進(jìn)行自動開啟或關(guān)閉的同時，還可以用光電傳感器對光信號進(jìn)行采集，產(chǎn)生控制信號控制照明電路和調(diào)光作用。整個樓宇控制系統(tǒng)分從機、主從機接口、主機界面三部分。
(一)從機設(shè)計
從機的功能是對現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集、計算和現(xiàn)場的控制，自動完成對各要素的定時采樣和存儲，達(dá)到自動控制照明電路。在接到主機的命令時，將采集到的信息經(jīng)過主從機接口送給主機。從機以單片機為核心，一片單片機監(jiān)控一個樓層或一個房間的照明電路，每一個房間或每盞燈旁邊安裝一個熱釋電紅外傳感器，當(dāng)傳感器檢測房間是有人時，單片機控制繼電器接通交流電電源，點亮照明燈，通過串口通信，在主機查詢該從機時，有人的信息發(fā)送到主機上，并接收主機的命令，關(guān)閉交流電源。
(二)主從機接口
由于從機的數(shù)目眾多，為此專門設(shè)計了主從機接口電路，以適應(yīng)多從機的需求。
(三)主機設(shè)計
主機通過通信接口，主動的和從機取得快速有效的聯(lián)絡(luò)，并向從機發(fā)出各種命令、接收從機反饋回來的數(shù)據(jù)、詢問并檢測從機的狀態(tài)等。
二、系統(tǒng)整體硬件設(shè)計
(一)驅(qū)動電路
單片機控制模塊設(shè)在樓層分配電控箱中，采用光電隔離電路，可有效減少電網(wǎng)電壓波動對其邏輯電平的干擾和強點磁場作用所引入的隨機干擾。
單片機輸出的控制信號，經(jīng)光電耦合控制三極管的開關(guān)狀態(tài)，以控制交流電源的通斷。本系統(tǒng)采用直流繼電器，線圈電壓一般用+12V，獨立電源供電。
(二)交流控制電路
為了使電控系統(tǒng)更加趨于合理和人性化，在交流電源開關(guān)處設(shè)計了手動開關(guān)和自動切換設(shè)置。在設(shè)置為手動狀態(tài)時，照明燈的通斷狀態(tài)就像平時的照明燈一樣，使用者根據(jù)個人和當(dāng)前的環(huán)境來控制照明燈，傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過串口下參與主機，但不能通過繼電器來控制照明燈電源的通斷;自動狀態(tài)時，根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)來判斷是否打開或關(guān)閉交流電源，并將當(dāng)前的狀態(tài)傳送到主機。
(三)人體探測和信號處理電路
人體探測和信號處理電路工作原理圖如圖2所示，熱釋電傳感器安裝于房間墻壁上的適當(dāng)高度位置，當(dāng)有人在房間的時候，傳感器將輸出微弱的電壓信號，通過由放大器組成的帶通濾波器，進(jìn)行頻率的篩選。本設(shè)計采用集成遠(yuǎn)算放大器來進(jìn)行兩級放大，以使其傳感器可消除小動物干擾以及電磁干擾和燈光干擾，可靠性很高。檢測放大電路輸出的信號經(jīng)傳輸線傳送到單片機。
(四)單片機電路設(shè)計
作為從機的核心部分，主要功能是采用實時方式對每個房間是否有人進(jìn)行檢測，并將檢測到的結(jié)果傳輸?shù)絇C主機上。熱釋電紅外傳感器外部采集到的信號進(jìn)行處理，產(chǎn)生控制相應(yīng)房間照明電源的控制信號，接到的外部中斷。，以便達(dá)到對樓宇的實時監(jiān)控，當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測到房間內(nèi)有人移動時，通過信號處理電路進(jìn)行傳感器所采集的信號放大和處理，輸出低電平觸發(fā)單片機的外部中斷產(chǎn)生中斷，及時的控制繼電器接通交流電源。
(五)地址存儲電路設(shè)計
具有三條地址線分別是AO,Al,A2，可以確定芯片的硬件地址。地址是從000, 001到111地址，此電路選擇AO,Al,A2接地，器件的地址為0，第8腳和第1腳分別為正、負(fù)電源。SDA為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向2L總線串行傳送，在本電路中，為了節(jié)約讀寫的時間，只需要將從機地址兩個字節(jié)寫入。
(六)串口通信及硬件接口電路
從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù);當(dāng)輸出低電平時，從機接收主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。從機的輸出端A和Y與主從機接口的輸出端A和Y通過雙絞線連接起來。
(七)主從機接口電平轉(zhuǎn)換電路
MAX232芯片具有電平轉(zhuǎn)換的作用，內(nèi)部有一個自動電源電壓變換器，采用這款芯片接口簡單，并且串行通信系統(tǒng)供電電源只需要正JV電源。對于沒有正負(fù)12V電源的場合其適應(yīng)性更強。
三、軟件設(shè)計
(一)單片機程序設(shè)計
單片機軟件設(shè)計包括主程序、l2C程序、串行口發(fā)送，中斷服務(wù)程序和定時中斷服務(wù)程序五部分。
(二)串口通信協(xié)議
各從機掛在總線上，各機使用使能信號控制接收與發(fā)送，但任何時候只能允許一點發(fā)送，是一種半雙工工作方式。主機、從機協(xié)議規(guī)定如下:設(shè)置波特率為96006pt，以串行中斷方式作為主機、從機通信的初始狀態(tài)。
(三)單片機軟件設(shè)計與流程圖
在單片機內(nèi)部RAM區(qū)建立的工作單元和標(biāo)志位，每次由中斷服務(wù)程序啟動定時中斷并重新設(shè)置計數(shù)值，即采用可重復(fù)觸發(fā)定時器。
四、結(jié)論
綜上所述，計算機信息管理系統(tǒng)的科學(xué)分析可以為縣鄉(xiāng)醫(yī)院有效建立起適合本院的計算機信息管理系統(tǒng)提供參考和借鑒。計算機信息管理系統(tǒng)不僅能夠快速處理各種數(shù)據(jù)，有效降低醫(yī)護(hù)人員的工作強度，提高工作效率，而且能夠幫助醫(yī)院減少各類庫存，大力提升經(jīng)濟(jì)效益。
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