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淺析紅外傳感器的樓宇電器自動(dòng)監測系統設計論文
從節能的角度出發(fā)，在樓宇電器智能化設計中采用紅外傳感器的自動(dòng)監測系統，具有自動(dòng)控制功能強、靈活、方便且成本低的優(yōu)點(diǎn);很適合樓宇的照明改造工程，該系統是以熱釋電紅外傳感器為基礎、應用VC程序界面和單片機相結合的技術(shù)，對樓宇照明進(jìn)行自動(dòng)監控。
一、系統總體方案設計
利用熱釋電紅外傳感器對人體進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)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(guò)執行器對某個(gè)房間中的用電設備進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉的同時(shí)，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光作用。整個(gè)樓宇控制系統分從機、主從機接口、主機界面三部分。
(一)從機設計
從機的功能是對現場(chǎng)數據信息的采集、計算和現場(chǎng)的控制，自動(dòng)完成對各要素的定時(shí)采樣和存儲，達到自動(dòng)控制照明電路。在接到主機的命令時(shí)，將采集到的信息經(jīng)過(guò)主從機接口送給主機。從機以單片機為核心，一片單片機監控一個(gè)樓層或一個(gè)房間的照明電路，每一個(gè)房間或每盞燈旁邊安裝一個(gè)熱釋電紅外傳感器，當傳感器檢測房間是有人時(shí)，單片機控制繼電器接通交流電電源，點(diǎn)亮照明燈，通過(guò)串口通信，在主機查詢(xún)該從機時(shí)，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
由于從機的數目眾多，為此專(zhuān)門(mén)設計了主從機接口電路，以適應多從機的需求。
(三)主機設計
主機通過(guò)通信接口，主動(dòng)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(lái)的數據、詢(xún)問(wèn)并檢測從機的狀態(tài)等。
二、系統整體硬件設計
(一)驅動(dòng)電路
單片機控制模塊設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(dòng)對其邏輯電平的干擾和強點(diǎn)磁場(chǎng)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(kāi)關(guān)狀態(tài)，以控制交流電源的通斷。本系統采用直流繼電器，線(xiàn)圈電壓一般用+12V，獨立電源供電。
(二)交流控制電路
為了使電控系統更加趨于合理和人性化，在交流電源開(kāi)關(guān)處設計了手動(dòng)開(kāi)關(guān)和自動(dòng)切換設置。在設置為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，照明燈的通斷狀態(tài)就像平時(shí)的照明燈一樣，使用者根據個(gè)人和當前的環(huán)境來(lái)控制照明燈，傳感器采集到的數據通過(guò)串口下參與主機，但不能通過(guò)繼電器來(lái)控制照明燈電源的通斷;自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，根據傳感器采集到的數據來(lái)判斷是否打開(kāi)或關(guān)閉交流電源，并將當前的狀態(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高度位置，當有人在房間的時(shí)候，傳感器將輸出微弱的電壓信號，通過(guò)由放大器組成的帶通濾波器，進(jìn)行頻率的篩選。本設計采用集成遠算放大器來(lái)進(jìn)行兩級放大，以使其傳感器可消除小動(dòng)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(xiàn)傳送到單片機。
(四)單片機電路設計
作為從機的核心部分，主要功能是采用實(shí)時(shí)方式對每個(gè)房間是否有人進(jìn)行檢測，并將檢測到的結果傳輸到PC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)生控制相應房間照明電源的控制信號，接到的外部中斷。，以便達到對樓宇的實(shí)時(shí)監控，當熱釋電紅外傳感器檢測到房間內有人移動(dòng)時(shí)，通過(guò)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(shí)的控制繼電器接通交流電源。
(五)地址存儲電路設計
具有三條地址線(xiàn)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、負電源。SDA為串行數據輸入、輸出，數據通過(guò)這條雙向2L總線(xiàn)串行傳送，在本電路中，為了節約讀寫(xiě)的時(shí)間，只需要將從機地址兩個(gè)字節寫(xiě)入。
(六)串口通信及硬件接口電路
從機向主機發(fā)送數據;當輸出低電平時(shí)，從機接收主機發(fā)送過(guò)來(lái)的數據。從機的輸出端A和Y與主從機接口的輸出端A和Y通過(guò)雙絞線(xiàn)連接起來(lái)。
(七)主從機接口電平轉換電路
MAX232芯片具有電平轉換的作用，內部有一個(gè)自動(dòng)電源電壓變換器，采用這款芯片接口簡(jiǎn)單，并且串行通信系統供電電源只需要正JV電源。對于沒(méi)有正負12V電源的場(chǎng)合其適應性更強。
三、軟件設計
(一)單片機程序設計
單片機軟件設計包括主程序、l2C程序、串行口發(fā)送，中斷服務(wù)程序和定時(shí)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(xiàn)上，各機使用使能信號控制接收與發(fā)送，但任何時(shí)候只能允許一點(diǎn)發(fā)送，是一種半雙工工作方式。主機、從機協(xié)議規定如下:設置波特率為96006pt，以串行中斷方式作為主機、從機通信的初始狀態(tài)。
(三)單片機軟件設計與流程圖
在單片機內部RAM區建立的工作單元和標志位，每次由中斷服務(wù)程序啟動(dòng)定時(shí)中斷并重新設置計數值，即采用可重復觸發(fā)定時(shí)器。
四、結論
綜上所述，計算機信息管理系統的科學(xué)分析可以為縣鄉醫院有效建立起適合本院的計算機信息管理系統提供參考和借鑒。計算機信息管理系統不僅能夠快速處理各種數據，有效降低醫護人員的工作強度，提高工作效率，而且能夠幫助醫院減少各類(lèi)庫存，大力提升經(jīng)濟效益。
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