基于STM32F103RBT6和RS485总线的地下车库诱导通风控制系统

摘 要：根据地下车库诱导通风的特点，本文提出了由多个诱导通风控制器、RS485总线和集中控制器组成的地下车库诱导通风控制系统。并详细介绍了系统的硬件设计。

关键词：地下车库；诱导通风；STM32F103RBT6；RS485

0 引言

地下车库内诱导通风系统的控制方式主要有两种：人工手动和自动控制。而由多个诱导通风控制器、RS485总线和集中控制器组成的地下车库诱导通风控制系统可根据CO浓度和环境温度而自动控制系统的开启，实现诱导通风系统自动控制，从而在保持良好通风效果的前提下减少开启时间，减少设备磨损和大量节约电能[1]。

1 地下车库诱导通风控制系统总体结构

地下车库诱导通风控制系统总体结构如图1所示。该系统由多个诱导风机控制器和集中控制器组成，诱导风机控制器与集中控制器之间采用RS485总线通信。每个诱导风机控制器都具有CO检测模块、温度检测模块、声光报警模块、RS485通信模块和诱导风机控制模块。集中控制器有LCD显示模块、键盘输入模块、送排烟控制模块和RS485通信模块。

2 地下车库诱导通风控制系统硬件设计

2.1 集中控制器

诱导通风集中控制器的微处理器采用STM32F103RBT6，这种具有高性能的微处理器非常适用于集中控制器的数据快速处理上[2-4]。

LCD显示模块使用的芯片是HD44780，HD44780在芯片上集成了LCD控制器和显示器、RAM、ROM，用户使用时只须将待显字符送到显存芯片，HD44780便自动显示直到下次显示时更新。该芯片也同时具有光标，显示移动和清屏功能。

电源模块采用正三端稳压器78L12、78L05和负三端稳压器7912满足系统工作要求。RS485通信单元采用MAX13487E芯片。

2.2 诱导风机控制器

为实现CO浓度和温度数据的采集、处理、以及发出相应的控制命令，诱导风机控制器和集中控制器使用同一种微处理器作为控制器，用同一种微处理器有兼容性好和互换方便地优点。

诱导风机控制器选用A/D转换器为片内的AD转换电路。STM32处理器所带的12位ADC是一种逐次逼近式模拟数字转化器，ADC转换速率达1 MHz。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。CO和温度的模数转换结果可以存储在16位数据寄存器中。本诱导风机控制器选用一个高精度的外部参照电压，以期解决因电源电压精度不高带来的模数转换不准确的问题。

2.2.1 CO检测电路

CO气体浓度检测采用CO/CFA-10000电化学传感器，该传感器能对CO气体直接检测，达到饱和浓度前，传感器输出随气体浓度的增加而增大并呈线性关系。其测量范围为0～10000PPM，精度0.5PPM。传感器的最大输出上限在50mA以内，输出的信号非常微弱，因此要进行信号放大。信号放大电路采用双级ICL7650放大，能够更加高保真度的输出检测信号。ICL7650芯片具有低失调、低温漂、高增益、高共模抑制比及高电源电压抑制比的特点[5]。

2.2.2 温度检测电路

温度检测电路使用AD590传感器。如图所示：AD590 的输出的是电流信号，故图中R1 为取样电阻，其作用是将电流信号转换为电压信号。在多级放大电路的第一级采用电压跟随器，以提高输入阻抗。

AD590输出的信号是以绝对温度零度（-273℃）为基准，而通常用的摄氏温度进行温度测量、计算和控制，故使用时需要进行温标的转换。温标转换电路由 R2、VZ1、R3 和电位器 RP2 组成，经过温标转换电路，AD590输出的电压和温度的变化成线性关系。

3 结语

在地下车库中，该诱导通风控制系统通过控制诱导风机和送排风机的启停，可以将环境温度值和CO浓度值稳定在预设定值附近。该诱导通风控制系统的使用既可以节省宝贵的电能和避免通风设备的过度磨损，同时满足地下车库通风要求，具有一定的市场空间。

参考文献

[1]卢向东.地下车库的智能型诱导通风控制系统[J].楼宇自动化，2007，（4）：22-25.

[2]周立功.ARM 嵌入式系统基础教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008：352-369.

[3]范书瑞.Cortex-M3嵌入式式处理器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

[4]工小增.CO浓度检测仪表硬件电路设计[J].仪表技术与传感器，2007，（6）：19-54.

[5]董少刚.基于AD590组成的温度测量电路及应用[J].西安航空技术高等专科学校学报，2007，25（3）：21-22.

（作者单位：重庆工业职业技術学院）

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