摘 要：本文采用美國Scenix生產的SX系列單片機作為變風量空調主控制器，詳細介紹了室內濕度、CO[sub]2[/sub]濃度檢測電路，及風閥與水閥執(zhí)行電路。并對變風量空調系統進行建模，通過Matalab仿真，從仿真曲線得知，本系統既滿足室內空氣質量良好又節(jié)約能源的目的，又能創(chuàng)造更加舒適健康的室內環(huán)境。 關鍵詞：C8051MCU、節(jié)能、CO[sub]2[/sub]濃度 [b][align=center]Dicuss an innovative controller of VAV air-conditioning system based on C8051 single chip Zhangwanjiang Zhangfengzhong Zhangnan[/align][/b] Abstract：This text intruduced the United States Scenix produced of a SX series single-chip in VAV host controller, particular introduce the detection circuit of indoor humidity and the concentration of the carbon dioxide ;and the circuit of the implementation of the wind valve and water valve;give an modeling of VAV systems, from the curve of simulation that the system not only meet the indoor air quality and good energy savings, but also make a more comfortable and healthy indoor environment. Keywords：C8051MCU、the density of CO[sub]2[/sub] 1、前言： 　　變風量（Variable Air Volume, 簡稱VAV）空調系統是通過變風量箱去調節(jié)送入房間的風量和新回風混合比，并相應調節(jié)空調機組的風量或新回風混合比來控制某一空調區(qū)域溫度的一種空調系統。變風量空調系統可以根據空調載荷的變化及室內要求參數的改變，自動調節(jié)空調送風量（達到最小送風量時調節(jié)送風溫度），以滿足室內人員的舒適要求或者其它的工藝要求。同時根據實際送風量自動調節(jié)送風機的轉速，最大限度的減少風機動力、節(jié)約能量。與定風量空調系統相比，變風量空調系統具有節(jié)能性、舒適性、環(huán)保性、靈活性等優(yōu)點。 2、硬件電路設計 　　2.1、風閥與水閥執(zhí)行電路的設計 　　本控制器將溫度、濕度、CO[sub]2[/sub]傳感器檢測到的模擬信號經放大器、A/D轉換送入單片機，與設定值進行比較，由單片機發(fā)出控制信號給D/A轉換器，經過放大驅動后控制空調的送風閥門和水閥如圖1。 [align=center] 圖1 風閥與水閥執(zhí)行電路[/align] 　　2.2、溫度、CO[sub]2[/sub]濃度信號檢測電路： 　　溫度傳感器選用DALLAS公司的DS18B20數字溫度傳感器，DS18B20是單總線數字溫度傳感器，可把溫度信號直接轉換成串行數字信號供微機處理，在一條總線上可掛接多個DS18B20芯片，是只有一個總線命令者和一個或多個從者組成的計算機應用系統。 DS18B20性能特點：采用單總線專用技術。既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度數字量（9-12位二進制數，含1位符號位，可由編程決定具體位數）;測溫范圍為-55℃～+125℃，測量分辨率為0.5℃，最高可達0.0625℃，內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM;適配各種單片機或系統機。 用戶可分別設定溫度的上、下限;供電方式有兩種：①外加電源電壓為3.0～5.5V ②寄生電源。 　　本系統采用紅外式的CO[sub]2[/sub]濃度傳感器。這種傳感器具有對CO[sub]2[/sub]高敏感性，結構緊湊，對濕度低依賴性，測量范圍為0～2000ppm，輸出0～4vDC，供給電壓5vDC。多應用于屋內、公共場所空氣質量檢測控制如圖2。 [align=center] 圖2 溫度、二氧化碳濃度檢測電路[/align] 3、仿真與實驗 　　3.1系統模型建立 　　 　　上述被控對象的模型包括空調房間模型方程、冷凍水管路模型方程和送風系統模型方程，模型中各參數的意義如下： h[sub]W[/sub]—液態(tài)水焓值，T[sub]0[/sub]—室外溫度，h[sub]fg[/sub]—水蒸氣焓值，T[sub]2[/sub]—送風溫度，V[sub]he[/sub]—熱交換器容積，T[sub]3[/sub]—室內溫度，V[sub]3[/sub]—房間體積，f—送風風速，W[sub]0[/sub]—室外空氣含濕量，gpm—冷凍水流量，W[sub]2[/sub]—送風空氣含濕量，M[sub]0[/sub]—房間濕負荷，W[sub]3[/sub]—室內空氣含濕量，Q[sub]0[/sub]—房間顯熱負荷，C[sub]p[/sub]—空氣比熱，ρ—空氣密度。 　　3.2、系統在Matlab環(huán)境下進行控制系統仿真 　　為了便于在Matlab/Simulink環(huán)境下進行預測控制效果仿真研究，網絡模型須采用能夠被Simulink調用的語言編寫。有兩個途徑可以實現：一種是利用Matlab提供的S功能，編寫S程序供Simulink仿真程序調用。另一種方法是直接用Simulink模塊搭建網絡模型。為了便于在仿真過程中實時調整和修改，本文采用Simulink模塊構造可視化的神經網絡模型，圖3為加空調房間溫度Simulink神經模型。模型中模塊u,y為系統輸入，經延遲變換輸入為;模塊yhat為模型系統輸出，即空調房間的溫度。 [align=center] 圖3空調房間溫度Simulink神經模型[/align] 　　對于該區(qū)域房間從旱晨8時到傍晚20時對HVAC系統進行控制，在此過程中假設負荷隨外在環(huán)境不斷變化，仿真結果如圖4所示，圖中橫坐標軸為時間，縱坐標軸取室內空氣溫度（℃）和室內空氣相對濕度（%）。 [align=center] 圖4室內溫度、濕度控制仿真結果[/align] 　　由圖4可知，房間的溫度在人們日常的工作時段內基本維持在24℃一27℃之間，相對濕度也保持在45%一60%之間，可以做到隨外部環(huán)境參數的變化實時調整，既滿足了舒適性的要求，又滿足了節(jié)省能耗的目的。能夠克服干擾和不確定性的影響，具有較好的魯棒性。利用人工神經網絡技術，建立的表征人體熱舒適感的PMV指標的預測模型具有很高的準確度，可以對PMV指標進行實時預測，在此基礎上可以進一步實現基于PMV指標的空調系統實時控制，從而創(chuàng)造更加舒適健康的室內環(huán)境。 4、結束語 　　變風量空調系統的控制方法很多，各種新風量的確定和控制方法都有自身的優(yōu)缺點，變風量空調系統也是一種先進的空調方式，在變風量空調系統中新風量是一個很重要的技術參數，它對系統的節(jié)能效果如何以及室內空氣質量好壞都有非常大的影響。本系統充分考慮到室內空氣質量和節(jié)能問題，與傳統的固定新風量的控制方法比較，在保證室內空氣品質不變的前提下，這種控制方法有潛在的節(jié)能效果。 參考文獻 　　[1] 潘琢金，施國君。C8051Fxxx高速SOC單片機原理及應用[M]。北京：北京航空航天大學出版社，2002。 　　[2] 郭觀七。基于C語言的MCS-51系列單片機軟件開發(fā)系統[M]，華中理工大學出版社，1997。 　　[3]魯娟，李明海，任慶昌.變風量空調智能技術控制研究，空調專題，2006（5）：40 　　[4]羅濤.變風量空調技術分析，智能建筑與城市信息，2006（2）：103 　　[5]飛思科技產品研發(fā)中心.MATLAB6.5輔助神經網絡分析與設計，北京：電子工業(yè)出版社.2003，1