《电采暖集中控制器的硬件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电采暖集中控制器的硬件设计（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈尔滨理工大学学士学位论文哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目： 电采暖集中控制器的硬件设计 院、 系： 测控技术与通信工程学院 姓 名： 程 浩 指导教师： 卞希宁 系 主 任： 刘 泊 2011年6月24日 电采暖集中控制器的硬件设计摘要电采暖集中控制器是在智能建筑中用通信网络连接并以电采暖方式进行采暖供热系统的桥梁。电采暖集中控制器可以随时随地控制住宅的温度，能够对室温实现现场和远程的监控，使建筑更加“智能”。本论文阐述了电采暖这一新型采暖方式较以往传统的采暖方式的优势所在以及其现状和发展趋势，系统的介绍了电采暖集中控制器各组成元件的电路，工作特性、原理，以及在该系统中的作用
2、。参照论文附录中所给出的硬件原理图，能够很容易了解该控制器的工作原理。另外，论文中也比较详尽的介绍了电采暖集中控制器分别与通信网络和电采暖系统相互通信的总线规范，尤其着重介绍了I2C总线通信协议。本论文所要完成的设计以硬件设计为主，软件设计为辅。关键词电采暖；单片机；I2C总线Computer Hardware Design of Centralized Controller for Electric HeatingAbstractThe electrical heating concentrate controller is the bridge connecting the communi
3、cation net and electrical heating system. Applacating the electrical heating concentrate controller, we can control the temperature of the building every time and every where, it realizes that we can test and control the temperature in any case ,the building will become more “Intelligent”.This paper
4、 describes the advantage of the electrical heating as a new heating way than before, and its potential of development ,and it introduces the working character ,principle of the components that consist of the controller in system ,and the function of them in the system .According the hardware princip
5、le figure given in this paper ,it is easy to learn the work principle of this controller, especially introduce the I2C bus .Additionally ,this paper also describes the communicate bus between the controller and the communication net and heating system .This paper completes the hardware design briefl
6、y .Keywords Electrical heating, Single-chip, I2CField Bus目录摘要IAbstractII 第1章 绪论11.1 智能建筑11.1.1 智能建筑定义及其功能11.1.2 智能建筑的优势21.2 电采暖现状及发展前景31.3 主要研究内容4第2章 I2C总线协议62.1 总线的定义62.2 总线的类别62.3 I2C总线介绍72.4 I2C总线协议82.5 I2C总线特点82.6 I2C总线工作原理82.6.1 I2C总线的构成及信号类型82.6.2 总线的基本操作92.7 本章小结10第3章 控制器硬件设计123.1 设计原则和思想123.
7、2 设计结构框架133.3 整体控制器设计的原理143.3.1 单片机部分143.3.2 语音录放部分153.3.3 带E2PROM和WDT功能的电源监控电路173.3.4 键盘及显示部分183.3.5 光电隔离输出电路223.3.6 串行时钟部分243.4 干扰抑制253.4.1 干扰的类别253.4.2 硬件干扰抑制技术253.4.3 供电部分的抗干扰设计263.4.4 软件抗干扰设计283.5 本章小结30结 论31致 谢32参考文献33附录A34附录B44- II -不要删除行尾的分节符，此行不会被打印第1章 绪论1.1 智能建筑在现代科技发展的今天，建筑既是一门科学，同时也是一门艺术
8、。科学是建筑的基础，不断赋予建筑以新的血液和生命力，使建筑充满活力，不断发展，并在不同的时期具有不同的内涵和表现形式1。在信息化时代，科技应用对建筑的影响是质的飞跃。建筑发展至今，已凝聚着人类发展过程中的巨大精神财富。在信息化的今天，我们更要利用先进的信息技术（IT）挖掘和发展这份财富，使建筑具有“智能”，充分发挥建筑的功能，实现人与建筑的和谐，并最优化地利用各种资源，达到“可持续发展”的境界。目前，智能建筑已是一个迅速成长的新兴产业，兴建智能建筑已成为当今经济开发的热点2。1.1.1 智能建筑定义及其功能智能建筑经过不到二十年的实践，其功能不断完善，实现技术不断更新和成熟。随着高新技术的发展
9、，智能建筑仍将不断采用高新技术，并不断发展。至今，人们对智能本质的认识依然是莫衷一是。但“智能是人类所具有区别其他动物的本质特性，是人类所特有的生理活动过程”的观点得到普遍认可3。智能建筑是指这样一类建筑：（1）具有控制网络（Infranet,Internet)基础设施；（2）在控制网络和信息网络集成的基础上，具有获取、处理、理解、再生和运用建筑内外信息的“人工智能”；（3）提供一个投资合理、高效率、舒适、温馨、便利的生活、娱乐和工作环境；（4）具有可持续发展的能力。 智能建筑一方面通过环保材料减少对环境的破坏和对人体健康的影响，另一方面通过对可再生资源的充分利用，并通过维持适宜的内部生态环境
10、和方便高效的工作条件实现效益的最大化。智能建筑内部环境的人性化表现为智能建筑内部的温、湿度不仅应根据不同人的生活习性进行调节和控制，保持空气新鲜，而且建筑内的所有设备应与使用者友好。为了实现上述目标，智能建筑必须具有一个先进的集成管理系统，对建筑内的所有建筑进行监控和管理，对所有的业务流程进行控制和管理。建筑内的设备可以分为楼宇设备、通信设备、办公设备以及其他类型设备四大类；其中，楼宇设备包括空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防和安全设备（包括防盗报警设备，智能识别设备。电视监控设备）等。智能建筑是一个综合的复杂系统，通常可以分解为若干个子系统。智能建筑运用系统工程的观点，对建筑物的结
11、构、系统、服务和管理四个基本要素以及它们之间的内在联系进行优化组合（系统集成），从而提供一个投资合理、高效舒适、安全、方便的环境。1.1.2 智能建筑的优势1. 传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的，而智能控制的研究对象则存在模型严重的不确定性，即模型未知或知之甚少者模型的结构和参数在很大的范围内变动，比如工业过程的病态结构问题、某些干扰的无法预测，致使无法建立其模型,这些问题对基于模型的传统自动控制来说很难解决。2. 传统的自动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便，希望制造出能接受印刷体、图形甚至手写体和口头命令等形式的信息输入装置，能够更加深入而灵活地和系统进行信息
12、交流，同时还要扩大输出装置的能力，能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息。另外,通常的自动装置不能接受、分析和感知各种看得见、听得着的形象、声音的组合以及外界其它的情况。为扩大信息通道,就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉的精确的送音器，即文字、声音、物体识别装置. 可喜的，,近几年计算机及多媒体技术的迅速发展,为智能控制在这一方面的发展提供了物质上的准备，使智能控制变成了多方位“立体”的控制系统。3. 传统的自动控制系统对控制任务的要求要么使输出量为定值(调节系统)，要么使输出量跟随期望的运动轨迹(跟随系统)，因此具有控制任务单一性的特点，而智能控制系统的控制任务可比较复杂
13、，例如在智能机器人系统中，它要求系统对一个复杂的任务具有自动规划和决策的能力，有自动躲避障碍物运动到某一预期目标位置的能力等。对于这些具有复杂的任务要求的系统,采用智能控制的方式便可以满足。4. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力。5. 传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论，而对高度非线性的控制对象虽然有一些非线性方法可以利用，但不尽人意。而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路，成为解决这类问题行之有效的途径。工业过程智能控制系统除具有上述几个特点外，又有另外一些特点，如被控对象往往是动态的，而且控制系统
14、在线运动，一般要求有较高的实时响应速度等，恰恰是这些特点又决定了它与其它智能控制系统如智能机器人系统、航空航天控制系统、交通运输控制系统等的区别，决定了它的控制方法以及形式的独特之处。6. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程，采用开闭环控制和定性及定量控制结合的多模态控制方式。7. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有变结构特点,能总体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调能力。8. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力。总之,智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程，其智能机可以在熟悉或不熟悉的环境中自动地或人机交互地完成拟人任务。1.2 电采暖现状及发展前景直接以电作为热源的电采暖，近年在我国已得到广泛的应用，成为众多采暖形式花园中一朵绮丽的鲜花。电能是清洁的二次能源。电采暖是一种高级的采暖形式。随着我国社会经济的快速发展、人民生活水平的大幅度提高、环保意识的不断加强和建筑物保温节能结构的逐渐完善，电采暖方式必将更加受到人们的欢迎，并得到迅速的发展4。电采暖作为城市集中供暖的重要补充，适合当前我国对环保、节
