樓宇智能控制系統(tǒng)的設計與仿真*
彭建英，彭光含，曾成剛
（湖南文理學院，湖南 常德 41 5000）
摘要：樓宇智能控制系統(tǒng)是由中央管理站、各種DDC控制器及各類傳感器、執(zhí)行機構組成的，是能夠完成多種控制及管理功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由單片機接收主機發(fā)來的信號并進行處理，可開啟相應的家電設備；通過紅外傳感器檢測用戶家里是否有盜賊出入，通過煙霧傳感器檢測家里是否有煤氣泄漏和火災發(fā)生，同時可以采集家里的溫度和電壓信號；可采用虛擬串口、PROTEUS和keilC軟件對其進行聯(lián)合仿真和調試。
關鍵詞：智能樓宇；控制系統(tǒng)；設計；仿真中圖分類號：TP273
0 引言
智能家居是以家為平臺，兼?zhèn)渥詣踊⑿畔⒒椭悄芑母咝�、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。智能家居是一個典型的集計算機網(wǎng)絡、通訊和消費于一體的系統(tǒng)，是整個世界形成的一個巨形網(wǎng)絡的末端。智能家居主要提供安全、舒適、方便和節(jié)能的居住環(huán)境，滿足人們在家中生活、工作和娛樂的需要，提供安防和人們外出時了解家居狀況的手段。
1樓字智能控制系統(tǒng)的總體設計方案
樓字智能控制系統(tǒng)主要包括上位機系統(tǒng)和單片機下位機系統(tǒng)，其中下位機包括液晶顯示模塊、溫度采集模塊、電壓采集模塊、繼電器模塊、UPS電源模塊、煙霧和紅外傳感器模塊和報警模塊等。樓宇智能控制系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 溫度采集電路設計
DS18820在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與其的雙向通訊。測溫范圍為-55℃～+125℃，固有測溫誤差為1℃。
2.2 電壓采集模塊設計
電壓采集接口電路如圖2所示，其中采用通道0，地址ADDC、ADDB、ADDA均接0，START接500 kHz方波，EOC接單片機P1.7，OE接單片機P1.4，ADC0808輸出接P2口。電壓采集模塊可以作為智能家居系統(tǒng)的功能擴展部分，用來采集某個功能模塊的電壓信息。
2.3繼電器控制模塊設計
繼電器與單片機接口電路如圖3所示，用來連接智能家居地暖、空調、熱水器和風扇等電源開關。本系統(tǒng)共有3路，通過繼電器通斷實現(xiàn)對電路的控制，當相應的管腳為高電平時，繼電器線圈就會吸合，從而實現(xiàn)對家用電器開關的控制。
2.4 紅外傳感器模塊
紅外傳感器采用主動紅外探測器，主動紅外探測器是由紅外發(fā)射機、紅外接收機和報警控制器組成。紅外發(fā)送端和接收端之間存在一道紅外光束，當有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動報警控制器發(fā)出報警信號。
2.5 煙霧傳感器模塊
煙霧傳感器采用MQ-2，它是一種由電阻控制的氣敏器件，其阻值隨被測氣體的濃度（成分）而變化。其響應時間≤5s，恢復時間≤30 s。探測液化氣的濃度范圍為3×105 μg／L～5×106 μg／L。
3 系統(tǒng)軟件設計
本系統(tǒng)的軟件部分由C語言編寫，首先對系統(tǒng)進行初始化，包括串口通訊的初始化、液晶顯示初始化等，然后單片機接收PC機指令，再判斷和執(zhí)行相應的命令。
4 串口虛擬軟件連接與系統(tǒng)仿真
4.1 虛擬串口驅動設置
圖4為串口驅動設置圖，圖中已將COM1、COM2、COM4、COM5口相連，COM3為真正的物理串口。將串口調試助手設置為COM1，在PROTEUS中將串口終端設置為COM2，兩個串口在前面的VSPD串口驅動時已經(jīng)連接。
4.2 系統(tǒng)仿真
當在串口調試助手中輸入1，單片機進行溫度信息采集，仿真圖如圖5所示。當PC機發(fā)送1時，數(shù)字溫度傳感器進行溫度采集，送單片機處理后并由液晶顯示器顯示。當在串口調試助手中輸入2，單片機進行電壓信息采集。
當在串口調試助手中輸入3和4時，單片機對繼電器進行控制。當PC機發(fā)送3時，繼電器連通，表示與其連接的空調、電熱水器、電暖氣等設備電源開關已連接，LCD顯示relay is on。當PC機發(fā)送4時，繼電器斷開，表示與其連接的空調、電熱水器、電暖氣等設備電源開關已斷開，LCD顯示relay is off。
當在串口調試助手中輸入5和6，單片機對家用電燈進行控制，當PC機發(fā)送5時，電燈亮．LCD顯示LED is lighted;而當PC機發(fā)送6時，電燈滅，LCD顯示LED is off。
當在串口調試助手中輸入7，單片機對紅外傳感器進行控制，當PC機發(fā)送7時，如果紅外傳感器端為高電平，表示無小偷闖入，LCD顯示no chief;而紅外傳感器端為低電平，表示有小偷闖入，LCD顯示thereisa chief，并啟動蜂鳴器進行報警。
當在串口調試助手中輸入8，單片機對煙霧傳感器進行控制，當PC機發(fā)送8時，如果煙霧傳感器端位高電平，表示無火災發(fā)生，LCD顯示no fire;而當煙霧傳感器端位低電平，表示有火災發(fā)生，LCD顯示thereis fire，并啟動蜂鳴器進行報警。
5 結論
本設計是以AT89S52單片機為下位機，接收上位機指令，從而實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)各種功能的控制，并利用虛擬串口調試軟件，對智能家居系統(tǒng)進行了仿真調試，仿真結果表明系統(tǒng)設計可行。
