基于SCADA的辦公室環境監控系統

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

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基于SCADA的辦公室環境監控系統

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

本文設計的辦公室環境監控系統以AT89S52 單片機為核心，并利用RS232總線來完成PC機與單片機串行通信，上位機采用組態軟件實現對環境的實時監控。為了實現課題對監控系統的穩定性好、精度高、實用性強的要求，比較眾多溫濕度測量方案，系統采用數字式智能傳感器和單片機構成，通過智能傳感器對各環境內的溫度、濕度參數實時檢測。

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 單片機為核心設計一個辦公室環境監控系統，實現對室內溫濕度的智能控制，并將數據傳送給上位機進行存儲、顯示和監控。

系統硬件設計

本系統以AT89S52為核心，外圍電路的設計包括溫濕度采集電路、數碼管顯示電路、報警電路等。硬件設計總體框圖如圖1所示。

圖1　硬件設計總體框圖

單片機最小系統

在引腳XTAL2和XTAL1兩端接一個頻率是11.0592MHz晶振，再接兩個30pf的電容就形成了穩定的自激振蕩器，產生的脈沖就會進入單片機內部時鐘電路，RST為復位輸入引腳，接上開關、電阻及電容后構成復位電路，引腳20為接地端，引腳40為電源端。AT89S52的最小系統如圖2所示。

圖2　AT89S52最小系統

SHT10與單片機的連接電路

SHT10內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變為電信號，由于電信號量很小所以將其經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轉換器進行轉換；最后通過I2C總線接口將數字信號輸出。溫、濕度采集電路圖如圖3所示。

串口通信電路

設計采用RS232串口通信完成單片機與PC機的通信過程，為完成通信過程，需要通過MAX232將單片機的TTL電平轉換為串口通信需要的電平，從而可以實現單片機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

本設計由P0口接一個10K的排阻充當上拉電阻控制七段發光二極管亮或滅，使用共陽極7段數碼管顯示，并采用動態掃描法來實現數據的顯示功能，并且要求有小數點顯示，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

本系統采用獨立式鍵盤，在系統上采用K0～K3分別設置菜單鍵，選擇鍵，加1鍵，減1鍵，確定鍵這些鍵組合起來可以實現多種功能，當需要設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鍵來設定溫濕度和液位的超限值并相應的顯示在數碼管和PC機上，這種組合功能鍵的設置保證了系統不會發生紊亂其接口電路如圖6所示。

總結

本設計的核心器件為AT89S52，利用C程序控制辦公室環境監控系統的運行。系統的軟件部分可移植性優越，同時也可以以本設計為基礎，適當的修改硬件電路來滿足不同需求。

李艷蘋 高 輝 宋起超 吳東艷 張凌志

黑龍江工程學院

基金：1.黑龍江工程學院博士基金，基金號2012BJ21，

項目名稱：基于SCADA的動力和能源監控系統；2.黑龍江省自然科學基金，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測模型研究

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.10.023