基于STM32F103RBT6和RS485總線的地下車庫誘導通風控制系統

摘 要：根據地下車庫誘導通風的特點，本文提出了由多個誘導通風控制器、RS485總線和集中控制器組成的地下車庫誘導通風控制系統。并詳細介紹了系統的硬件設計。

關鍵詞：地下車庫；誘導通風；STM32F103RBT6；RS485

0 引言

地下車庫內誘導通風系統的控制方式主要有兩種：人工手動和自動控制。而由多個誘導通風控制器、RS485總線和集中控制器組成的地下車庫誘導通風控制系統可根據CO濃度和環境溫度而自動控制系統的開啟，實現誘導通風系統自動控制，從而在保持良好通風效果的前提下減少開啟時間，減少設備磨損和大量節約電能[1]。

1 地下車庫誘導通風控制系統總體結構

地下車庫誘導通風控制系統總體結構如圖1所示。該系統由多個誘導風機控制器和集中控制器組成，誘導風機控制器與集中控制器之間采用RS485總線通信。每個誘導風機控制器都具有CO檢測模塊、溫度檢測模塊、聲光報警模塊、RS485通信模塊和誘導風機控制模塊。集中控制器有LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、送排煙控制模塊和RS485通信模塊。

2 地下車庫誘導通風控制系統硬件設計

2.1 集中控制器

誘導通風集中控制器的微處理器采用STM32F103RBT6，這種具有高性能的微處理器非常適用于集中控制器的數據快速處理上[2-4]。

LCD顯示模塊使用的芯片是HD44780，HD44780在芯片上集成了LCD控制器和顯示器、RAM、ROM，用戶使用時只須將待顯字符送到顯存芯片，HD44780便自動顯示直到下次顯示時更新。該芯片也同時具有光標，顯示移動和清屏功能。

電源模塊采用正三端穩壓器78L12、78L05和負三端穩壓器7912滿足系統工作要求。RS485通信單元采用MAX13487E芯片。

2.2 誘導風機控制器

為實現CO濃度和溫度數據的采集、處理、以及發出相應的控制命令，誘導風機控制器和集中控制器使用同一種微處理器作為控制器，用同一種微處理器有兼容性好和互換方便地優點。

誘導風機控制器選用A/D轉換器為片內的AD轉換電路。STM32處理器所帶的12位ADC是一種逐次逼近式模擬數字轉化器，ADC轉換速率達1 MHz。它有18個通道，可測量16個外部和2個內部信號源。CO和溫度的模數轉換結果可以存儲在16位數據寄存器中。本誘導風機控制器選用一個高精度的外部參照電壓，以期解決因電源電壓精度不高帶來的模數轉換不準確的問題。

2.2.1 CO檢測電路

CO氣體濃度檢測采用CO/CFA-10000電化學傳感器，該傳感器能對CO氣體直接檢測，達到飽和濃度前，傳感器輸出隨氣體濃度的增加而增大并呈線性關系。其測量范圍為0～10000PPM，精度0.5PPM。傳感器的最大輸出上限在50mA以內，輸出的信號非常微弱，因此要進行信號放大。信號放大電路采用雙級ICL7650放大，能夠更加高保真度的輸出檢測信號。ICL7650芯片具有低失調、低溫漂、高增益、高共模抑制比及高電源電壓抑制比的特點[5]。

2.2.2 溫度檢測電路

溫度檢測電路使用AD590傳感器。如圖所示：AD590 的輸出的是電流信號，故圖中R1 為取樣電阻，其作用是將電流信號轉換為電壓信號。在多級放大電路的第一級采用電壓跟隨器，以提高輸入阻抗。

AD590輸出的信號是以絕對溫度零度（-273℃）為基準，而通常用的攝氏溫度進行溫度測量、計算和控制，故使用時需要進行溫標的轉換。溫標轉換電路由 R2、VZ1、R3 和電位器 RP2 組成，經過溫標轉換電路，AD590輸出的電壓和溫度的變化成線性關系。

3 結語

在地下車庫中，該誘導通風控制系統通過控制誘導風機和送排風機的啟停，可以將環境溫度值和CO濃度值穩定在預設定值附近。該誘導通風控制系統的使用既可以節省寶貴的電能和避免通風設備的過度磨損，同時滿足地下車庫通風要求，具有一定的市場空間。

參考文獻

[1]盧向東.地下車庫的智能型誘導通風控制系統[J].樓宇自動化，2007，（4）：22-25.

[2]周立功.ARM 嵌入式系統基礎教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008：352-369.

[3]范書瑞.Cortex-M3嵌入式式處理器原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2011.

[4]工小增.CO濃度檢測儀表硬件電路設計[J].儀表技術與傳感器，2007，（6）：19-54.

[5]董少剛.基于AD590組成的溫度測量電路及應用[J].西安航空技術高等專科學校學報，2007，25（3）：21-22.

（作者單位：重慶工業職業技術學院）