摘 要: 介绍了基于CAN总线的中央空调控制系统并对系统的总体设计方案及软、硬件设计进行了分析及讨论。该系统能实现高温度、湿度的自动控制。
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中央空调控制系统是智能建筑中不可缺少的组成部分。传统的控制方法是采用DDC(直接数字控制器)方式,将各个温度、湿度检测点和控制点连接到一台或多台DDC上,实行多点实时监控。由于现代智能建筑楼层较多,多个空调风机位于不同楼层,温、湿度检测点分布于各个房间,采用DDC方式进行控制具有引线过长、施工不便、系统通信的实时性和可靠性不高等缺点。
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1 中央空调控制系统的整体构成 中央空调控制系统的总体框图如图1所示。 |
图中,上位机采用IBM-PC兼容机,负责系统数据的接收与管理、控制命令的发送、系统工作过程的实时显示等。各单元控制器作为下位机,采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为微处理器,负责本单元内空调风机机组的现场数据检测以及工作状态的控制等。单元控制器内的CAN总线控制器SJA1000负责接收来自CAN总线的数据以及通过CAN总线向上位机发送数据。上位机通过插在PC总线扩展槽内的智能CAN总线通信适配卡连接CAN总线,
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2 硬件设计 系统硬件主要包括智能CAN总线通信适配卡和单元控制器。图2为智能CAN总线通信适配卡的原理框图。 |
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它提供了上位微机和CAN总线的接口,采用高性能的嵌入式微处理器80C188、CAN总线控制器82C200和CAN总线收发器82C250负责数据交换和通信处理。82C200是PHILIPS公司的产品,可完成物理层和数据链路层的所有功能。电子控制单元(ECU)的应用层由微处理器提供,82C200为其提供一个多用途的接口。双口RAM IDT7130作为PC机与CAN总线控制器的数据共享区,可提供两路相互独立的端口,每个端口均有各自的地址线、数据线和控制线,并且具有两套相互独立的中断逻辑来实现两个CPU之间的握手控制信号。通过软硬件设置将双口RAM映射成PC机的物理内存,使收发数据相当于直接向内存读写数据,从而提高了数据交换速率,并保证两个CPU同时对同一内存单元进行读写操作时数据的正确性。 此外,智能CAN总线通信适配卡还具有中断选择、主存基地址选择、LED指示系统状态及CAN收发状态等功能。系统工作时,上位机将控制命令经ISA总线发送至智能CAN总线通信适配卡,经驱动电路写入双口RAM,然后发出中断信号。CAN通信控制器82C200收到中断信号后,从双口RAM中取出数据,并以CAN总线协议标准,经输出驱动电路、光电隔离电路以及CAN总线收发器82C250发送至CAN总线,完成从上位机到单元控制器的数据交换。上位机接收数据的过程与发送命令的过程相似,但方向相反。 图3为单元控制器电路的原理框图。 |
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图中,微处理器采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机,CAN总线控制器选用SJA1000,CAN总线收发器仍选用82C250,控制CAN总线的数据交换。工作时,CAN总线控制器SJA1000从CAN总线接收上位机发出的命令和数据,以中断方式通知CPU89C51。CPU收到中断信号后,将SJA1000接收到的数据存入RAM中,并根据数据对I/O接口电路发出相应的命令,控制风机机组、加湿器等执行部件进行相应的操作。若上位机需要各单元状态信息,则CPU启动数据采集程序,控制I/O接口电路对各个检测点的数据进行巡回检测,并由CAN总线控制器发送至CAN总线,由上位机接收。I/O接口电路可提供8路数字量输入、8路数字量输出、16路模拟量输入及4路模拟量输出接口,用于接单元内各个检测点和控制点。 |
3 软件设计
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