CN109489184A - 一种铁路车站智能环控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路车站智能环控系统，目的是针对铁路车站设计一种智能控制系统，实时检测环境参数，通过综合协调各个空调、风机实现对温湿度的实时控制，在控制过程中发挥出全系统最佳效能。由主控模块和被控模块组成。其中主控模块由PC机、主控单片机、NRF905组成；被控模块分为被控空调模块和被控风机模块两种类型，被控空调模块由NRF905、单片机、空调系统组成，被控风机系统由NRF905、单片机、温湿检测、排风系统组成。通过实时检测环境参数，综合协调各个空调、风机实现对温湿度的实时控制，在控制过程中发挥出全系统最佳效能。实现了最佳效能的同时，降低了全系统的综合功耗，提高了系统的实用性。
Description
技术领域
本发明属于智能控制系统技术领域，具体涉及一种铁路车站智能环控系统。
背景技术
目前，在内部空间较大的场地，需要使用多台空调、风机实现对局部温度、湿度的控制，现在的中央空调已经可以实现自动控制温湿度在设定值，对于只要一台环境调节设备的场合，目前的设备已经足够，而对于场地较大的场合，由于各个设备之间没有通信，所以尚不能实现协调工作，不能发挥出系统的最佳工作效能，所以需要一种全新的系统，实现综合协调各个空调、风机的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种铁路车站智能环控系统。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种铁路车站智能环控系统，包括主控模块和被控模块，被控模块包括空调系统和排风系统，车站各被控模块进行自我检测和数据传输，主控模块通过无线通信的方式对各被控模块进行智能控制，从而实现空调系统的自动开关以及排风系统对温湿度的自动调节；主控模块包括无线通信模块、主控单片机和PC机；无线通信模块是以NRF905为控制芯片的无线传输系统，芯片NRF905的引脚4和电容C8的一端均连接电源，电容C8的另一端和芯片NRF905的引脚5、引脚26、引脚27、引脚28、引脚28、引脚29和引脚30均连接地线，芯片NRF905的引脚31连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接地线，芯片NRF905的引脚25分别连接电容C5的一端、电容C6的一端和电源，电容C5的另一端和电容C6的另一端均与地线连接，芯片NRF905的引脚24、引脚22、引脚18、引脚16和引脚9连接地线，芯片NRF905的引脚23连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接地线，引脚21和引脚20分别为天线接口2和天线接口1，引脚19连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接地线，引脚17连接电源，引脚14分别连接晶振X1的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端，引脚15分别连接晶振X1的另一端、电阻R1的另一端和电容C2的一端，电容C1的另一端和电容C2的另一端均连接地线，主控单片机为STC12LE5410AD单片机，电源的电压范围为1.9v-3.6v。
上述的主控单片机与PC机之间通过RS232标准进行串行通信，使用9针插头，主控单片机与PC机之间采用芯片MAX232进行电平转换。
上述的无线通信模块和STC12LE5410AD单片机通过SPI接口进行数据的传输和交换，接口以主从方式工作，在STC12LE5410AD单片机中SPI引脚与NRF905的SPI对应引脚连接，其中，STC12LE5410AD单片机的引脚P1.5、引脚P1.6、引脚P1.7、引脚P2.4、引脚P3.4、引脚P3.2、引脚P3.3、引脚P2.3、引脚P2.0、引脚P2.1、引脚P2.2分别连接芯片NRF905的MOSI引脚、MOSO引脚、SCK引脚、SSEL引脚、CSN引脚、TR_EN引脚、TRX_CE引脚、PWR_UP引脚、CD引脚、AM引脚和DR引脚。
上述的空调系统包括STC89C52单片机、NRF905射频模块、温度传感器和继电器，温度传感器为芯片18B20，NRF905射频模块接收主控模块的命令码后，STC89C52单片机对继电器进行控制，使空调打开，同时STC89C52单片机接收温度传感器的温度数据，当温度达到适宜温度预设值时，空调关闭；具体为芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13连接地线，芯片18B20的引脚1连接地线，引脚2分别连接电阻R1的一端和STC89C52单片机的引脚21，芯片18B20的引脚3和电阻R1的另一端均连接电源；STC89C52单片机的引脚20和引脚40分别连接地线和电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C3的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C2的一端，电容C3和电容C2的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚17连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接地线，三极管Q1的发射极分别连接二极管D2的负极、二极管D1的正极和继电器的一端，二极管D2的正极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、二极管D1的负极和继电器的另一端均连接电源，继电器控制电器DS的开关；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源。
上述的排风系统包括STC89C52单片机最小系统，NRF905射频电路模块，温度传感器DS18B20和湿度传感器AM2301，NRF905射频电路模块中芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13和STC89C52单片机的引脚20均连接地线，温度传感器DS18B20的引脚1连接地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，温度传感器DS18B20的引脚3连接电源；STC89C52单片机的引脚40连接电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C4的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C3的一端，电容C3的另一端和电容C4的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源；湿度传感器AM2301的引脚1和引脚3分别连接电源和地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，STC89C52单片机的引脚24连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源，三极管Q3的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极分别连接继电器的一端和二极管D1的一端，二极管D1的另一端和继电器的另一端均连接电源，继电器控制开关K1，芯片J1的引脚1连接开关K1的一端，芯片J1的引脚2连接电机的一端，电机的另一端连接开关K1的另一端。
本发明具有以下有益效果：
通过实时检测环境参数，综合协调各个空调、风机实现对温湿度的实时控制，在控制过程中发挥出全系统最佳效能。实现了最佳效能的同时，降低了全系统的综合功耗，提高了系统的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的无线通信模块电路图；
图3是本发明的无线通信模块中NRF905与主控单片机连接的外部管脚描述；
图4是本发明的主控单片机STC12LE5410AD外部电路及串口通信电路图；
图5是本发明的主控单片机STC12LE5410AD和NRF905的硬件连接示意图；
图6是本发明的空调系统电路图；
图7是本发明的排风系统电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1，本发明的一种铁路车站智能环控系统，包括主控模块和被控模块，主控模块包括无线通信模块、主控单片机和PC机，被控模块包括空调系统和排风系统，车站各被控模块进行自我检测和数据传输，主控模块通过无线通信的方式对各被控模块进行智能控制，从而实现空调系统的自动开关以及排风系统对温湿度的自动调节。
参见图2和图3，无线通信模块是以NRF905为控制芯片的无线传输系统，芯片NRF905的引脚4和电容C8的一端均连接电源，电容C8的另一端和芯片NRF905的引脚5、引脚26、引脚27、引脚28、引脚28、引脚29和引脚30均连接地线，芯片NRF905的引脚31连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接地线，芯片NRF905的引脚25分别连接电容C5的一端、电容C6的一端和电源，电容C5的另一端和电容C6的另一端均与地线连接，芯片NRF905的引脚24、引脚22、引脚18、引脚16和引脚9连接地线，芯片NRF905的引脚23连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接地线，引脚21和引脚20分别为天线接口2和天线接口1，引脚19连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接地线，引脚17连接电源，引脚14分别连接晶振X1的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端，引脚15分别连接晶振X1的另一端、电阻R1的另一端和电容C2的一端，电容C1的另一端和电容C2的另一端均连接地线，主控单片机为STC12LE5410AD单片机，电源的电压范围为1.9v-3.6v。
说明：电源VDD引接的电压范围为1.9v~3.6v之间，引脚的电压必须在这个范围内，电压要是超过3.6v将会烧毁芯片，推荐工作电压在3.3v左右；除了电源VDD和接地端VSS，其余引出来的引脚可以和普通的5v单片机IO口直接相连，无需转换。当然如果有和3v左右工作电压的单片机工作就更加合适了。
参见图4，主控单片机与PC机之间通过RS232标准进行串行通信，使用9针插头，主控单片机与PC机之间采用芯片MAX232进行电平转换。由于STC单片机并非采用RS232电平，因此两者之间需要加入一种低功耗的电平转换芯片，这里采用MAXIM公司的MAX232电平转换芯片。
参见图5，无线通信模块和STC12LE5410AD单片机通过SPI接口进行数据的传输和交换，接口以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，由以下四线组成：SCK(时钟信号，由主设备产生)、CSN(片选信号，由主设备控制)MOSI(主设备数据输出，从设备数据输入)、MISO(主设备数据输入，从设备数据输出)。其中，片选信号低电平有效，该信号有效当它被驱动成逻辑低电平。相反，复位信号则是高电平有效。在STC12LE5410AD中选择相应的SPI引脚与NRF905的SPI对应引脚连接，其中片选信号CSN不使用自带的VSS引脚，而使用普通I/O口。在STC12LE5410AD单片机中SPI引脚与NRF905的SPI对应引脚连接，其中，STC12LE5410AD单片机的引脚P1.5、引脚P1.6、引脚P1.7、引脚P2.4、引脚P3.4、引脚P3.2、引脚P3.3、引脚P2.3、引脚P2.0、引脚P2.1、引脚P2.2分别连接芯片NRF905的MOSI引脚、MOSO引脚、SCK引脚、SSEL引脚、CSN引脚、TR_EN引脚、TRX_CE引脚、PWR_UP引脚、CD引脚、AM引脚和DR引脚。
参见图6，空调系统负责控制空调的开关，空调可以设置一个恒定的适宜温度(例如：夏天24℃，冬天20℃)，系统可以根据温度传感器的数据判断，通过控制空调的开关来使室内的温度处于适宜温度。本模块由单片机结合无线收发模块和温度传感器通过控制继电器的吸合与放松来实现空调电视开关的通断。
空调系统包括STC89C52单片机、NRF905射频模块、温度传感器和继电器，温度传感器为芯片18B20，NRF905射频模块接收主控模块的命令码后，STC89C52单片机对继电器进行控制，使空调打开，同时STC89C52单片机接收温度传感器的温度数据，当温度达到适宜温度预设值时，空调关闭；具体为芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13连接地线，芯片18B20的引脚1连接地线，引脚2分别连接电阻R1的一端和STC89C52单片机的引脚21，芯片18B20的引脚3和电阻R1的另一端均连接电源；STC89C52单片机的引脚20和引脚40分别连接地线和电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C3的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C2的一端，电容C3和电容C2的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚17连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接地线，三极管Q1的发射极分别连接二极管D2的负极、二极管D1的正极和继电器的一端，二极管D2的正极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、二极管D1的负极和继电器的另一端均连接电源，继电器控制电器DS的开关；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源。
空调系统的工作程序为：温度传感器选用DS18b20测量温度信息→被控模块STC89C52单片机→被控模块NRF905发射→主控模块NRF905接收→主控模块STC12LE5410AD单片机→PC机显示。如果温度低于或高于设定温度数值→主控模块STC12LE5410AD单片机发出指令→主控模块NRF905发射→被控模块NRF905接收→被控模块STC89C52单片机P3.7口低电平→Q1导通→K1继电器的闭合→空调系统的开关闭合→空调系统工作，反之不工作。
排风系统对一个房间来说是非常重要的，一个封闭的房间空气质量会随着人在屋内时间而下降，如果有智能排风系统的辅助，就能在温湿度不符合设定条件的时候，智能排风系统就会开启，这样就会自动调节室内的湿度和含氧量。
本发明的温湿度传感器采用AM2301，AM2301数字湿度传感器是一款具有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。因此该产品具有品质卓越、响应快、抗干扰强、性价比高等优点单线制串行接口，超小的体积、极低的功耗，信号传输距离达20米以上，使其成为各类应用场合甚至条件要求苛刻的应用场合的最佳选择。AM2301有四个引脚：1脚VCC，接电源3.3-5.5V；2脚DATA，串行数据接口，单总线接单片机IO口；3脚GND，接地；4脚NC，悬空，不接VCC或者GND。
参加图7，排风系统包括STC89C52单片机最小系统，NRF905射频电路模块，温度传感器DS18B20和湿度传感器AM2301，NRF905射频电路模块中芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13和STC89C52单片机的引脚20均连接地线，温度传感器DS18B20的引脚1连接地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，温度传感器DS18B20的引脚3连接电源；STC89C52单片机的引脚40连接电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C4的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C3的一端，电容C3的另一端和电容C4的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源；湿度传感器AM2301的引脚1和引脚3分别连接电源和地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，STC89C52单片机的引脚24连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源，三极管Q3的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极分别连接继电器的一端和二极管D1的一端，二极管D1的另一端和继电器的另一端均连接电源，继电器控制开关K1，芯片J1的引脚1连接开关K1的一端，芯片J1的引脚2连接电机的一端，电机的另一端连接开关K1的另一端。
排风系统的工作过程为：单片机通过温湿度传感器测量室内的温湿度，并且同时将所测温湿度数据通过无线收发模块传送至主控模块，当温湿度不在设定范围内的时候，单片机启动电机带动风扇转动进行排风处理，当温湿度到达预设范围时电机停止工作。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种铁路车站智能环控系统，其特征在于：包括主控模块和被控模块，所述被控模块包括空调系统和排风系统，车站各被控模块进行自我检测和数据传输，主控模块通过无线通信的方式对各被控模块进行智能控制，从而实现空调系统的自动开关以及排风系统对温湿度的自动调节；所述主控模块包括无线通信模块、主控单片机和PC机；所述无线通信模块是以NRF905为控制芯片的无线传输系统，芯片NRF905的引脚4和电容C8的一端均连接电源，电容C8的另一端和芯片NRF905的引脚5、引脚26、引脚27、引脚28、引脚28、引脚29和引脚30均连接地线，芯片NRF905的引脚31连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接地线，芯片NRF905的引脚25分别连接电容C5的一端、电容C6的一端和电源，电容C5的另一端和电容C6的另一端均与地线连接，芯片NRF905的引脚24、引脚22、引脚18、引脚16和引脚9连接地线，芯片NRF905的引脚23连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接地线，引脚21和引脚20分别为天线接口2和天线接口1，引脚19连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接地线，引脚17连接电源，引脚14分别连接晶振X1的一端、电阻R1的一端和电容C1的一端，引脚15分别连接晶振X1的另一端、电阻R1的另一端和电容C2的一端，电容C1的另一端和电容C2的另一端均连接地线，所述主控单片机为STC12LE5410AD单片机，所述电源的电压范围为1.9v-3.6v。
2.根据权利要求1所述的一种铁路车站智能环控系统，其特征在于：所述主控单片机与PC机之间通过RS232标准进行串行通信，使用9针插头，主控单片机与PC机之间采用芯片MAX232进行电平转换。
3.根据权利要求2所述的一种铁路车站智能环控系统，其特征在于：所述无线通信模块和STC12LE5410AD单片机通过SPI接口进行数据的传输和交换，所述接口以主从方式工作，在STC12LE5410AD单片机中SPI引脚与NRF905的SPI对应引脚连接，其中，STC12LE5410AD单片机的引脚P1.5、引脚P1.6、引脚P1.7、引脚P2.4、引脚P3.4、引脚P3.2、引脚P3.3、引脚P2.3、引脚P2.0、引脚P2.1、引脚P2.2分别连接芯片NRF905的MOSI引脚、MOSO引脚、SCK引脚、SSEL引脚、CSN引脚、TR_EN引脚、TRX_CE引脚、PWR_UP引脚、CD引脚、AM引脚和DR引脚。
4.根据权利要求1所述的一种铁路车站智能环控系统，其特征在于：所述空调系统包括STC89C52单片机、NRF905射频模块、温度传感器和继电器，所述温度传感器为芯片18B20，所述NRF905射频模块接收主控模块的命令码后，STC89C52单片机对继电器进行控制，使空调打开，同时STC89C52单片机接收温度传感器的温度数据，当温度达到适宜温度预设值时，空调关闭；具体为芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13连接地线，所述芯片18B20的引脚1连接地线，引脚2分别连接电阻R1的一端和STC89C52单片机的引脚21，芯片18B20的引脚3和电阻R1的另一端均连接电源；STC89C52单片机的引脚20和引脚40分别连接地线和电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C3的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C2的一端，电容C3和电容C2的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚17连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接地线，三极管Q1的发射极分别连接二极管D2的负极、二极管D1的正极和继电器的一端，二极管D2的正极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端、二极管D1的负极和继电器的另一端均连接电源，继电器控制电器DS的开关；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源。
5.根据权利要求1所述的一种铁路车站智能环控系统，其特征在于：所述排风系统包括STC89C52单片机最小系统，NRF905射频电路模块，温度传感器DS18B20和湿度传感器AM2301，所述NRF905射频电路模块中芯片NRF905的引脚1连接3.3V电压，芯片NRF905的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别连接STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚28、引脚27、引脚26和引脚25，芯片NRF905的引脚13和STC89C52单片机的引脚20均连接地线，所述温度传感器DS18B20的引脚1连接地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，温度传感器DS18B20的引脚3连接电源；STC89C52单片机的引脚40连接电源，引脚19分别连接晶振X1的一端和电容C4的一端，引脚18分别连接晶振X1的另一端和电容C3的一端，电容C3的另一端和电容C4的另一端均连接地线；STC89C52单片机的引脚9分别连接按键S1的一端、电容C1的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地线，按键S1的另一端和电容C1的另一端均连接电源；湿度传感器AM2301的引脚1和引脚3分别连接电源和地线，引脚2连接STC89C52单片机的引脚21，STC89C52单片机的引脚24连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源，三极管Q3的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极分别连接继电器的一端和二极管D1的一端，二极管D1的另一端和继电器的另一端均连接电源，继电器控制开关K1，芯片J1的引脚1连接开关K1的一端，芯片J1的引脚2连接电机的一端，电机的另一端连接开关K1的另一端。
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- 2018-11-15 CN CN201811357468.0A patent/CN109489184A/zh active Pending
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