[摘 要]電梯空調安裝在樓頂電梯機房，調控機房溫度，為電梯提供良好的運行環(huán)境，空調的運行正常與否直接影響電梯運行。因此，需要一套系統(tǒng)監(jiān)測空調運行，及時發(fā)現(xiàn)空調故障，同時控制空調按需運行，實現(xiàn)節(jié)能目的。
　　[關鍵詞]傳感器；系統(tǒng)；設計；實現(xiàn)
　　中圖分類號：S463 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0078-02
　　近年來，電梯安全事故頻發(fā)，人們對電梯使用安全日趨重視，不少單位給電梯機房安裝空調，調控機房溫度，為電梯提供更好的運行環(huán)境，讓電梯運行更穩(wěn)定，減少事故發(fā)生。但是，人們不能對空調正常運行狀態(tài)及時監(jiān)測，也需要人工去控制空調按需開啟，否則空調一直運行會浪費大量電能，而且一旦空調損壞不進行及時處理，電梯機房密閉的空間會急劇升溫引起電梯部件發(fā)生故障，甚至會引起安電梯全事故。因此，需要一套系統(tǒng)監(jiān)測空調運行，及時發(fā)現(xiàn)空調故障，同時控制空調按需運行，實現(xiàn)節(jié)約能源和節(jié)省人力。
　　一、系統(tǒng)設計
　　1、系統(tǒng)分析
　　控制系統(tǒng)主要為監(jiān)測和控制空調維持電梯機房環(huán)境溫度而保證電梯正常運行。因此，必須對空調常見故障進行監(jiān)測，空調故障常見為不制冷，制冷效果差，漏水，不能正常開機等。從空調工作原理可知，通過溫度傳感器和計時器結合計算單位時間內電梯機房溫度下降值而檢測空調是否正常制冷，通過濕度傳感器可以檢測空調是否漏水。通過編寫好的單片機遙控代碼和定時器代碼可以控制空調開關機時間，通過編寫好的單片機程序控制SIM通信模塊可以給用戶手機發(fā)送短告知空調運行狀況。
　　2、硬件設計
　　硬件的部件選擇需要跟據(jù)系統(tǒng)分析和軟件編寫是否可行的情況下進行。根據(jù)實際情況，本系統(tǒng)選擇DS18B20作為溫度傳感器、選擇C10-M53R作為濕度傳感器，選擇89c52單片機作為系統(tǒng)控制器，選擇ADC0809作為AD轉換器，選擇SIM800GSM模塊作為手機短信發(fā)送模塊，選擇1838B紅外線接收頭作為單片機遙控學習接收單元，具體如硬件原理圖。溫度傳感器、濕度傳感器、電流霍爾傳感器將采集到的模擬信號送往ADC0809，ADC0809轉換器再將數(shù)字信號傳送給單片機，單片機根據(jù)ADC0809傳輸過來的數(shù)據(jù)，結合內部的程序運算，發(fā)出各種控制命令去完成系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能。例如控制空調開關機，控制SIM800GSM模塊發(fā)送手機短信，硬件原理圖如圖1。
　　3、軟件設計
　　軟件設計需要是跟據(jù)系統(tǒng)分析和硬件接口情況進行，軟件主要是控制硬件運行而完成系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能。本系統(tǒng)由于需要開啟和關閉空調，故需要設計遙控程序，同時該遙控器程序要有學習功能，學習空調現(xiàn)有的遙控器控制程序。由于用戶需要在指定的時間開啟和關閉空調，故需要設計時鐘程序。由于需要用單片機控制SIM800GSM通信模塊發(fā)送手機信息，故需要設計通信控模塊，由于需要用單片機檢測溫度濕度及電流進行判斷空調狀態(tài)，故需要設計檢測比較模塊，總體系統(tǒng)軟件模塊如圖2。
　　二、系統(tǒng)實現(xiàn)
　　本系統(tǒng)實現(xiàn)過程包括系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)主要包括電路原理圖設計、PCB板設計、PCB板制作、元器件安裝、硬件單元測試。軟件主要用C語言編寫實現(xiàn)，包括主函數(shù)，遙控程序函數(shù)，測試比較函數(shù)，時鐘函數(shù)，通信控制函數(shù)的編寫。編寫完成后，通過主函數(shù)根據(jù)運行需要對各函數(shù)進行調用運行而完成系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能。
　　1：硬件實現(xiàn)
　　本系統(tǒng)硬件使用AltiumDesigner15軟件繪制電路原理圖和生成PBC圖，最后制作PBC電路空板。在PCB板布局上，左邊為傳感器輸入插口，右邊為輸出控制驅動元件及插口。最后，將傳感器插口，通信及控制驅動插口，單片機、單片機驅動電路等部件按原理圖一一焊接，完成一塊完整電路板。其中，傳感器通過傳輸線與電路板連接，電路板上的繼電器插口與空調室內機控制板供電線路連接，通信輸出插口與通信模塊連接，將PCB板的外圍輸入輸出元器件及模塊連接完成，即完成了系統(tǒng)硬件組裝。其中單片機通過IC插座和PCB板連接，可以反復拔插單片機進行開發(fā)過程程序調試。
　　2，軟件實現(xiàn)
　　本系統(tǒng)軟件使用keil uvision4開發(fā)工具開發(fā)，使用C語言進行程序編寫，采用結構化開發(fā)方法，先寫主程序模塊，再在主程序內編寫遙控模塊、檢測比較模塊、時鐘模塊、通信控制模塊接口，再逐一編寫遙控模塊、檢測比較模塊、時鐘模塊、通信控制模塊程序，最后完成整個系統(tǒng)軟件的編寫。對整個軟件使用白盒和黑盒方法進行單元測試和集成測試，測試合格的程序通過計算機下載到89C52單片機內部。其中，遙控模塊算法中使用了2個外部中斷和2個內部定時器，外部中斷0啟動定時器0停止定時器1計數(shù)并保存定時器1的數(shù)據(jù)，外部中斷1啟動定時器1停止定時器0計數(shù)并保存定時器0的數(shù)據(jù)，用定時器0記錄紅外解調信號的高電平時長，用定時器1記錄紅外解調信號的低電平時長。檢測比較模塊算法中使用了5個變量，5個常量。一個用來接收溫度傳感器傳送過來數(shù)據(jù)，一個用來接收濕度傳來的數(shù)據(jù)，一個用來接收電流傳感器傳來的數(shù)據(jù)，一個計算時間。單片機根據(jù)變量值和常量值比較結果來判斷空調運行狀態(tài)，從而發(fā)出控制命令。時鐘模塊算法中把定時器設為工作方式1，定時時間為50ms，則計數(shù)溢出20次即得時鐘計時最小單位1s。定時器方式1為16位定時/計數(shù)器工作方式，用于定時工作方式時，計數(shù)時間為：T=（216-T0初值）×振蕩周期×12假設使用T/C0，方式1，50ms定時，晶振頻率fosc=12MHz。則初值X滿足：（216-X）×1/12MHz×12×1μs=50000μsX=15536D→0011110010110000B→3CB0H（2）采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計，計滿20次則為秒計時（1秒）；（3）從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。
　　通信控制模塊中使用中斷服務程序，先初始化程序，另外使用定時器，定時器操作模式自動重載定時器，裝入初值波特率，設置單片機串口通信工作模式，打開通信中斷，發(fā)信字符，等發(fā)送完成信號出現(xiàn)，再停止發(fā)送。設置”XTOK”，“WDGZ”“SDGZ”“DLGZ”等四個函數(shù)，單片機根據(jù)空調不同的狀態(tài)調用不同的函數(shù)，向SIM通信模塊發(fā)送相應的字符并以短信形式通知用戶。
　　三、系統(tǒng)測試
　　系統(tǒng)測試主要為了提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，及時對系統(tǒng)進行修復，防止系統(tǒng)在后期運行出現(xiàn)故障而造成較大損失。根據(jù)系統(tǒng)設計要求，通過斷開壓縮機供電讓空調不制冷，測試系統(tǒng)能否發(fā)送“WDGZ”字符短信提示溫度故障，通過向濕度傳感器進行水浸，測試系統(tǒng)能否發(fā)送“SDWT”字符短信提示濕度故障，通過拼接用電器加大電流，測試系統(tǒng)能否發(fā)送”DLGZ”字符短信提示短路故障。每次開機5分鐘后，系統(tǒng)如檢測溫度、濕度、電流正常時，系統(tǒng)能否發(fā)送“XTOK”字符短信提示系統(tǒng)正常，切斷空調交流電后再送電測試遙控程序能否自動開啟空調，經(jīng)過多次測試，本系統(tǒng)總體符合設計要求，運行較為穩(wěn)定。
　　四、結語
　　本系統(tǒng)開發(fā)過程中由于需求較為明確，開發(fā)過程中改動較少，由此可見前提進行需求捕獲較為重要。設計過程中先對系統(tǒng)的硬件和軟件進行規(guī)劃，硬件從原理圖設計、PCB圖設計、PCB板制作，安裝電子元件器、全電路測試等過程而逐步完成，軟件采用結構法方法開發(fā)，一個主函數(shù)，多個模塊函數(shù)，通過主函數(shù)調用模塊函數(shù)運行完成系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能。本系統(tǒng)可以控制空調按需開啟，減少空調開機的時間并能維持電梯運行所需的環(huán)境溫度。以1臺3匹空調機耗能為例計算，安裝系統(tǒng)后，每天節(jié)省約0.35度電，減去控制系統(tǒng)每天自耗電約0.1度，實際每天節(jié)電0.25度，一年可以節(jié)電91度。
　　參考文獻
　　[1] 趙德安，單片機與嵌入式系統(tǒng)原理及應用機械工業(yè)出版社，2016.6
　　[2] 郭天祥，新概念51單片機C語言教程電子工業(yè)出版社，2009.1.

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