楼宇智能控制系统的设计与仿真*

 彭建英，彭光含，曾成刚

 （湖南文理学院，湖南  常德  41 5000）

摘要：楼宇智能控制系统是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成的，是能够完成多种控制及管理功能的系统。该系统主要由单片机接收主机发来的信号并进行处理，可开启相应的家电设备；通过红外传感器检测用户家里是否有盗贼出入，通过烟雾传感器检测家里是否有煤气泄漏和火灾发生，同时可以采集家里的温度和电压信号；可采用虚拟串口、PROTEUS和keilC软件对其进行联合仿真和调试。

关键词：智能楼宇；控制系统；设计；仿真中图分类号：TP273

0  引言

 智能家居是以家为平台，兼备自动化、信息化和智能化的高效、舒适、安全、便利的家居环境。智能家居是一个典型的集计算机网络、通讯和消费于一体的系统，是整个世界形成的一个巨形网络的末端。智能家居主要提供安全、舒适、方便和节能的居住环境，满足人们在家中生活、工作和娱乐的需要，提供安防和人们外出时了解家居状况的手段。

1楼字智能控制系统的总体设计方案

 楼字智能控制系统主要包括上位机系统和单片机下位机系统，其中下位机包括液晶显示模块、温度采集模块、电压采集模块、继电器模块、UPS电源模块、烟雾和红外传感器模块和报警模块等。楼宇智能控制系统结构框图如图1所示。

2  系统硬件设计

2.1  温度采集电路设计

 DS18820在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与其的双向通讯。测温范围为-55℃～+125℃，固有测温误差为1℃。

2.2  电压采集模块设计

 电压采集接口电路如图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接单片机P1.7，OE接单片机P1.4，ADC0808输出接P2口。电压采集模块可以作为智能家居系统的功能扩展部分，用来采集某个功能模块的电压信息。

2.3继电器控制模块设计

 继电器与单片机接口电路如图3所示，用来连接智能家居地暖、空调、热水器和风扇等电源开关。本系统共有3路，通过继电器通断实现对电路的控制，当相应的管脚为高电平时，继电器线圈就会吸合，从而实现对家用电器开关的控制。

2.4  红外传感器模块

 红外传感器采用主动红外探测器，主动红外探测器是由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。红外发送端和接收端之间存在一道红外光束，当有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。

2.5  烟雾传感器模块

 烟雾传感器采用MQ-2，它是一种由电阻控制的气敏器件，其阻值随被测气体的浓度（成分）而变化。其响应时间≤5s，恢复时间≤30 s。探测液化气的浓度范围为3×105 μg／L～5×106 μg／L。

3  系统软件设计

 本系统的软件部分由C语言编写，首先对系统进行初始化，包括串口通讯的初始化、液晶显示初始化等，然后单片机接收PC机指令，再判断和执行相应的命令。

4  串口虚拟软件连接与系统仿真

4.1  虚拟串口驱动设置

 图4为串口驱动设置图，图中已将COM1、COM2、COM4、COM5口相连，COM3为真正的物理串口。将串口调试助手设置为COM1，在PROTEUS中将串口终端设置为COM2，两个串口在前面的VSPD串口驱动时已经连接。

4.2  系统仿真

 当在串口调试助手中输入1，单片机进行温度信息采集，仿真图如图5所示。当PC机发送1时，数字温度传感器进行温度采集，送单片机处理后并由液晶显示器显示。当在串口调试助手中输入2，单片机进行电压信息采集。

 当在串口调试助手中输入3和4时，单片机对继电器进行控制。当PC机发送3时，继电器连通，表示与其连接的空调、电热水器、电暖气等设备电源开关已连接，LCD显示relay is on。当PC机发送4时，继电器断开，表示与其连接的空调、电热水器、电暖气等设备电源开关已断开，LCD显示relay is off。 

当在串口调试助手中输入5和6，单片机对家用电灯进行控制，当PC机发送5时，电灯亮．LCD显示LED is lighted;而当PC机发送6时，电灯灭，LCD显示LED is off。

 当在串口调试助手中输入7，单片机对红外传感器进行控制，当PC机发送7时，如果红外传感器端为高电平，表示无小偷闯入，LCD显示no chief;而红外传感器端为低电平，表示有小偷闯入，LCD显示thereisa chief，并启动蜂鸣器进行报警。

 当在串口调试助手中输入8，单片机对烟雾传感器进行控制，当PC机发送8时，如果烟雾传感器端位高电平，表示无火灾发生，LCD显示no fire;而当烟雾传感器端位低电平，表示有火灾发生，LCD显示thereis fire，并启动蜂鸣器进行报警。

5  结论

 本设计是以AT89S52单片机为下位机，接收上位机指令，从而实现对智能家居系统各种功能的控制，并利用虚拟串口调试软件，对智能家居系统进行了仿真调试，仿真结果表明系统设计可行。