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当网络空调器的设计

发布时间:2021-09-15 01:16:39 阅读: 来源:立丝岩棉板厂家

络空调器的设计

1 络空调器的需求

在骄阳似火的夏日,当你走在上班的路上,你是否想遥控办公室的空调器开那末机运行,使你走进办公室时就能享受清凉舒适的环境?当你离开办公室去办事,而一时不能返回时,是否想远程关掉办公室的空调,从而节省能源?其次,在通讯工程中,有许多在高山峻岭中的通讯工作站,这些工作站内装有昂贵的通讯设备,为了让这些设备有一个合适的工作环境,一般通讯工作站内都安装了空调器,那么怎样才能远程控制这些空调器的开朵和关机,并监控其运行状态?在科学技术发展的今天,这些已不再梦想,利用络空调器就能实现远程控制。

2 络空调器的模式分析

络空调是个崭新的行业,目前,从事络空调器设计,并有产品销售的国内外家电厂家也有许多,各自的设计方案不尽相同,但归纳起来有三种模式。

①通过公用拨号控制。无论是居家,还是工程机房,都是可及的地方,通过拨号先建立链路,再输入遥控命令,达到开机、关机、调温和监控,这是很方便的,控制成本也很低,特别是对崇山峻岭中的通信站更是如此。

②通过Internet控制。因为Internet,几首覆盖了大多数办公室和多数家庭,如果能过Internet控制,范围会更广和更有效,但是成本会高一些。这种控制方案,先建一个Web服务器,服务器运行时,远程的客户可以直接登录,同时,在服务器的后台运行一个通讯子程序,这个子程序通过RS232/RS485接口,发送控制命令或接收运行数据,可见这种方案技术含量较高,但可以传输大量的数据。

③通过无线电通讯来控制。早期是利用专用无线电台数传来控制,但近期直接利用无线移动通讯(卡)来控制,成本更低。因为从控制室到远程工作站,几乎被移动蜂窝所覆盖,而且占用一路移动通讯资源,对通讯公司来说是微不足道的,控制机房和远程通讯站都采用移动通讯,链路可靠,数据传输快,成本低。对于更远距离,利用卫星作数据链路,也是一个可选的方案,先由卫星收发器将遥控命令上行发到商用卫星,再由卫星下行传到远处的接收站,接收站解码后送给空调器。然后,空调器按获得的参数运行。或者,将现有的运行参数通过卫星链路上传控制室。这种方案需租用商用卫星,成本可能贵了一点。

从理论上讲,以上三种方案都是可行的,但本文只讨论第一种设计方案。

3 公用远程控制方案设计

对于利用公用拨号来远程控制的络空调器的设计,主要按五个模块设计的,这五个模块都是至关重要的。

3.1 拨号络链路

这里有两种设计方案

第一种方案,直接拨号控制。这种方法特别适合于移动性强的人员,对家用空调和办公室空调的直接控制。例如,在上班的路上,可以拨一个,将办公室空调打开,并设置温度26℃,5~10分钟全,你到了办公室,正好可以享受舒适的环境。这里,先拨目的机号,在自动摘机并得到语音提示后,再拨开机命令,现在,一般拨号都是按DTMF(双音多频)制式,从机送出单音频信号,该信号经过程控交换机,送到远程目的地,在目的地有一个拨号关(gateway),该关能解析出拨号的字符——实际上就是拨号命令,该命令控制着空调器的运行。在关中含有一个音频解码芯片,一个单片机控制系统和RS232/RS485接口电路,通过解码电路解出单个数码,再经过单片机系统分析产生完整的命令,最后通过RS232接口,送到本地空调器,由本地空调器执行。这种方案是粗略控制,运行参数不需要返回。

第二种设计方案,由计算机(PC)控制远程络空调。许多通讯工作站,安装了许多昂贵的发射机,工作站的温度、湿度等参数需要返回到控制中心监视。另外假如运行的空调器出现故障,备份空调机要立即切换,避免由于空调器故障,使温度上升,进而引发其它通讯设备故障,所以,用普通拨号,就难以实现。只有通过计算机(PC)才能实现复杂控制。这种方案需要两台拨号关(dial-gateway),首先,计算机(PC)通过RS232/RS485接口与关相联,关再与公用拨号相联,从拨号到远程机链路与第一种方案完合相同,下达控制命令时,先由计算机(PC)拨目的地号,目的地关会摘机响应(无提示音),在两个关之实验高度大于3.5m;实验空间调剂液压万能实验机采取钢丝绳缠绕和电磁铁销钉自动定位结构;压力加载部份采取丝杠传动间成功地建立起链路之后, 即进入透明通讯,计算机(PC)命令经过第一个关转成DTMF单音信号,该信号经守程控交影响垂直安装换机,送到目的地关,再由目的的地关将DTMF单音转成数据流,数据流由关解析成命令,并送本地空调器,本地空调器按命令运行;如果是空调器的运行状态及参数返回,则是一个逆向过程。

本文介绍的设计方案,是从全局考虑,采用通用化设计,能很好地将第一种方案和第二种方案结合起来,使家用络空调和工程用络空调的设计溶为一体,即一种风关适用于多种方式使用。如图1所示。

3.2 拨号关设计

拨号关是一个关键的模块设计,它要完成以下四个功能;

①能提取DTMF拨号字符0~9;*;#;(A,B,C,D);

②提取的字符通过RS232/RS485接口,与计算机(PC)串口相连;

③在连续振铃五次后自动摘机,如果是普通人工拨号控制,控制成功后,给出一个语音提示,但如果是计算机(PC)拨号控制,则无语音提示;

④上行和下行数据传输过程中,都是自适应的。

用MC145436芯片,作关的核心解码芯片,它完成由DTMF单音到四位二进制数的解码,如图2志示,Ain(P7)为单音输放端,当解码成功后,DV端变高,单片机判断为高电平时,读走D1~D4的数据,并由串口送出;K为常团点,接振铃电路,K为常开点,接解码电路。有检测振铃电路,当振铃时,桥堆输出高电平,光电藕合器却反相输出低电闰,这个低电平送到单片机P3.2(INTO)引脚,引起外部事件中断,中断程序再从P2.0引脚上输出高电平,使继电器吸合,断开振铃电路,接通正常的解码电路,从而自动摘机,进入透明的链路通讯。

本关设计中,使用AT89C2051嵌入式单片机作关的控制器,AT89C2051是Atmel公司生产的与MCS-51系列兼容的单阻燃抗静电聚甲醛项目验收片机。含有2K字节的EEPROM、128字节RAM,15根I/O引线,2个16位定时/计数器,1个五向量两级中断,1个全双工串行接口,选用该芯片是因为成本低,性能和容量够用。如图2示。

如果是普通的拨号,传输所有的字符都是机上的合法字符,但如果是计算机(PC)控制,则可以扩展一些字符。如表1所示

3.3 协议规范设计

系统是否能协调地工作,主要靠通讯协议支持。发送命令和解释命令,都要遵循协议规范,这里分普通拨号远程控制和计算机(PC)拨号远程控制,也就是说关包含了两种协议,这两种协议都是同时解释的。

①普通拨号控制协议,指令长度尽可能短,而且长度固定,格式如下:

总长度为5个字符,每个字符8位,*为命令的起始字符,#为命令结束字符,A区为命令类型,B区和C区为数值,通常为00,只有在调温命令时才是实际温度值,如表2所示。

②计算机(PC)拨号远程控制协议

在工程现场中,通常存在着各种干扰,如发射机信号干扰,以及电源电磁场干扰等,为了防止误操作,在命令帧的格式上,可以加入一些特殊字符,因为计算机(PC)可以发送一些特殊字符,并加上校验和,故格式如下:

对格式的说明:

①“55AA”为二字节十六进制数,为一帧命令的帧头,“55”与“AA”是相关的两个数,是为了干扰而选的,当然,也可以取别的数,最好相关性较大的数。

②本帧命令长度值,它是一个字节的十六制数,所以最多可表示255个字节,便它已经足够了。为什么帧头之后是长度字节呢?这样安排是为了方便接收端,因为一旦接收端捕获到帧头,接着是长度字节,将长度数据压入计数器,以后每接收一个字节,计数器减一,直到计数器值为零一,一帧命令接收结束,然后,把这帧数据从缓冲区取出进行分析。可见是比较方便的。

③上行和下行字段:字符“U”表示流氓命令是上行命令,如运行状态参数返回,字符“D”表示该命令是下行命令,如开机、关机等。

④设备类型段:该段是一个字节的十六进制烽,表示被控制的设备类型,如31表示空调,32表示冰箱,33表示电饭煲等。

⑤命令类型段:该段表示执行的具体命令,如01表示开机,它与普通拨号控制协议中,A区定议是相同的,但扩展了若干条命令,09表示对温度的增量——对应数据区有+1和-1(用补码表示),表示只在原来的温度上增加或减少1℃;10表示定时,对应数据区有三个字节数,第一字节表示动作,如31表示定时开机,32表示定时关机等,后两个字节表示具体时间值,最长为1440分钟。

⑥最后一个字节是奇偶校验值。还可以根据实际增加一条应答如命令,这里从略。

3.4 对原空调器的改造

市场上销售的空调器,有些是机械温控的,有些是电子温控的,还有一些是单片机控制的,只有含有单片机的温控器,才能作为络空调器,而且需要对原来的接口电路和软件作修改,其中软件的改动较大。如图3所示

对硬件的修改,主要是增加RS232/RS485接口,为了抗干扰,还需要增加光电隔离电路。

3.5 上位机软件设计

上位机软件也就是系统软件,它是人机控制界面接口,可以用高级语言VC++,Delphi或VB等编程,与关的通讯模块可以用底层C语言通讯函数,也可以用封装好的通讯模块。VC++语言使用比较复杂,在界面编程中并没有优势,而Delphi具有和VB一样的简易操作,同时,Delphi可以开双线程,使在通讯过程中可以全双工,同时收发不丢失数据。所以,相比之下,用Delphi加封装的通讯控件设计比较方便,界面设计友好,操作极期方便。主流程如图4所示

系统总容量设计可同时控制255台远程空调器。装机时,可以一次性设置好各远程关的号码,当然,也可以在运行时重新设置。开机时,首先主程序通过各拨号关,呼叫远程关,并与之建立一一对应的链路关系,当链路建立后,即进入透明通讯,如果连续呼叫五次都不成功,则放弃此次呼叫,转下一个呼叫,直到所有的通讯站都被呼叫过。上位机所有的操作命令,都会通过透明链路下达到目的端工程机,工程机的运行参数也会即时上传到控制中心,并实时显示在上位机显示屏上。显示屏上会循环地显示各目的端的工作状态,如链路通断,空调器的运行状态和室温等,但手工操作也可以中断原来的显示顺序。

4 络空调工程现场经验

上述的络空调,分别在广东、河北、江西等地的电信和铁路部门,经过严格的长时间的现场运行考验,用户反应效果良好,性能稳定,通讯可靠,数据准确。

现在,随着市场需求量的扩大,国内外许多著名的家电厂商,也纷纷投入一定的资金来做络空调的市场开发;同时,随着信息家电和智能家居的兴起,许多新技术会引入到络家电领域来,反过来将会加速络家电的发展。

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