中央空调末端控制器智能化设计.doc

　中央空调末端控制器是中央空调系统中最重要的装置之一，对于中央空调的节能有着重要意义。现有的中央空调末端风阀启/停控制有手动开闭控制和固定时间调度的风量控制两种。启动后的控制策略常采用PID或模糊控制方法对室内温度进行控制，现有按照需求实现远程末端控制的方式有蓝牙技术和以太网。以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3. 　　蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其程序写在一个9 x 9 mm的微芯片中。 如果把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑中，就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人讨厌的连接电缆而而通过无线使其建立通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传输方案被用来实现全双工传输。 使用IEEE802.15协议。 　　本文以Samsung公司的S3C2410芯片作为处理器，以Linux2.6为嵌入式操作系统，基于PID控制策略，通过手机短信的方式对中央空调末端装置进行远程控制，实现了对室内温度的设置和监控，取得了很好的实际效果。 　　1 末端控制器系统设计 　　1.1 控制器系统硬件设计 　　本文基于ARM9平台，采用Linux嵌入式操作系统，以S3C2410处理器为核心。ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完而没有准备好就会产生管道互锁。当管道互锁发生时，硬件会停止这个指令的执行，直到数据准备好为止。虽然这种技术会增加代码执行时间，但是为初期的设计者提供了巨大的方便。编译器以及汇编程序员可以通过重新设计代码的顺序或者其他方法来减少管道互锁的数量。 系统硬件主要由以下模块组成： 　　（1）GSM/GPRS射频模块。用来与GPRS网络进行通信的射频模块，本文选用Simcom公司推出的工业级GSM/GPRS双频Modem模块SIM300，具有完整的Modem信号，在网络通信时可以作为一个Modem而存在。模块采用串行接口通信，主要为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口，带GPRS功能。 　　（2）16C550串行接口。16C550是一种用于将并口数据转换成串口数据的高速UART芯片，并自带16位FIFO缓存通道，而且波特率可选。一方面可获得完整的Modem控制，另一方面也是为了获得精准的UART波特率，本文在SIM300射频模块与处理器组成的控制单元进行串行通信时使用16C550芯片。 　　（3）CPU中央处理单元。采用Samsung公司生产的32/16位高性能基于ARM920T内核的RISC微处理器S3C2410，具有低功耗、自带8通道10位ADC和DAC、并支持NAND Flash和SDRAM存储器等特点。 　　（4）输入输出单元：模拟房间内的温度传感器信号输入到处理器的A/D转换器；处理器通过PID算法得到的输出量由D/A转换器输出以控制送风执行阀的开度，调整房间内的送风量从而达到调节室内温度的目的。 　　图1为系统硬件框图。 　　1.2 控制器系统软件设计 　　操作系统采用实时性强的Linux2.6内核，编译器使用gcc 4.0.2版本，完成了各个功能模块的接口函数。由于在进行嵌入式系统内核开发时，若交叉编译工具（特别是gcc）版本较低则无法编译高版本内核，版本过高也不行。因此本文为配合要采用的Linux2.6.18内核开发末端控制器，进行定制开发交叉编译环境。具体如下：crosstool-0.43，binutils-2.16.1.tar.bz2，gcc-4.0.2，glibc-2.3.5，glibc-linuxthreads-2.3.5，linux-libc-headers-2.