【文章內(nèi)容簡介】 示燈電路 空調(diào)控制器 空調(diào)控制器功能眾多，結(jié)構(gòu)控制復(fù)雜，就是在它的控制下實(shí)現(xiàn)空調(diào)自動(dòng)的開關(guān)、制冷制熱、變頻等多項(xiàng)功能。空調(diào)控制器現(xiàn)在一般都是采用單片機(jī)或者可編程邏輯控制器（PLC）設(shè)計(jì)，然后再通過RS485接口等通信接口實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程端的數(shù)據(jù)交換通信。 本次設(shè)計(jì)采用的是無錫華威HAC冷風(fēng)熱泵空調(diào)控制器，在這個(gè)系統(tǒng)中還可以使用多個(gè)控制器組成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，各個(gè)部分均采用RS485通信接口連接，結(jié)構(gòu)簡單，布線容易?；趯?shí)踐需要，此次只選擇了它的開關(guān)量、溫度傳感等主要功能中很少的一部分加以理論說明。圖326是HAC空調(diào)控制器結(jié)構(gòu)框圖。圖326 HAC空調(diào)控制器結(jié)構(gòu)框圖 溫度傳感器輸入 溫度對(duì)空調(diào)可說是最重要的一個(gè)參數(shù)，它不僅是我們對(duì)空調(diào)控制最直觀的參考量，還是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)鍵檢測值?？照{(diào)的溫度傳感器一般采用熱敏電阻，可以檢測50℃~+200℃的溫度值。本次的溫度傳感器向空調(diào)控制器傳入的是總回水溫度、外環(huán)境溫度、外管溫度、出水溫度等主要溫度參數(shù)值[19]。 保護(hù)開關(guān)量輸入 保護(hù)輸入部分主要是對(duì)空調(diào)的工作狀態(tài)實(shí)行一個(gè)保護(hù)措施，可以調(diào)整空調(diào)的各種狀態(tài)。而這次的保護(hù)量開關(guān)主要有：外風(fēng)過載開關(guān)、低壓保護(hù)開關(guān)、高壓保護(hù)開關(guān)、超溫保護(hù)開關(guān)、內(nèi)風(fēng)過載開關(guān)、相序開關(guān)等等[19]。 控制輸出 空調(diào)控制器中的輸出量一般都選用繼電器，因?yàn)檩敵隽勘容^多，采用繼電器開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)量的輸出通斷[19]。而此次控制輸出開關(guān)部分主要有壓縮機(jī)、內(nèi)外加熱、通閥、冷凍冷卻水泵、循環(huán)水泵等。 電源輸入與RS485接口 毫無疑問，電源的輸入主要是為了給空調(diào)控制器提供電量，一般的電源都是采用家庭用電，即220V，50Hz的標(biāo)準(zhǔn)用電。此外，RS485通信接口是為了通過總線與GPRS通信控制器HAC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，而RS485接口電路已經(jīng)在本章第一部分作了說明。RS485接口使用半雙工通信模式，并經(jīng)過專用的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。而在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中包含了各種控制與反饋信息，比如:空調(diào)的狀態(tài)和相應(yīng)的工作模式，空調(diào)溫度值，故障信息，空調(diào)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的反聵信息，遠(yuǎn)程端對(duì)空調(diào)的各種控制信息等。第4章 家用空調(diào)智能終端軟件設(shè)計(jì) 硬件撐起了個(gè)系統(tǒng)的基本骨架，各個(gè)部分是器官；那么基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件則是整個(gè)系統(tǒng)的血管和神經(jīng)。相比之下，軟件部分的難度比較大，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的精華和靈魂所在，此次軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、模擬通信、界面顯示等相關(guān)功能。 開發(fā)環(huán)境介紹 有一個(gè)軟件編程環(huán)境是軟件部分的基礎(chǔ)，而嵌入式操作系統(tǒng)的軟件編程不僅要求系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性，而且要求軟件語言對(duì)硬件具有直接的控制操作能力。由于匯編語言的編程難度較高，所以此次采用了熟悉且通用化程度較高的C語言來編程。家用智能終端軟件包含了主程序模塊、溫度控制模塊、液晶顯示模塊等模塊化編程，區(qū)分明顯，清晰明了。 Keil uvision3是一種可用于多種51MUC的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，同時(shí)它也是一種強(qiáng)大的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具，它集編輯、編譯和仿真于一體，界面簡單易學(xué)好用，功能強(qiáng)大，是單片機(jī)應(yīng)用程序軟件開發(fā)最合適的工具之選。除了在原有基礎(chǔ)上增加模版編輯、功能導(dǎo)航以及搜索功能外，Keil uvision3還提供了一個(gè)內(nèi)置向?qū)Чδ埽铀倭顺绦騿?dòng)和相關(guān)配置文件的生成。考慮到對(duì)軟件的熟悉程度，因此系統(tǒng)選擇AT89C51單片機(jī)作為核心MUC，以Keil uvision3作為了編譯仿真軟件。 GPRS通信控制器軟件設(shè)計(jì) GPRS通信控制器任務(wù)模塊是軟件系統(tǒng)中的核心功能部分，它的主要任務(wù)是串口連接的建立，手機(jī)短信通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)與SIM900A模塊通信連接的建立，SIM900A通過RS232串口電路與單片機(jī)AT89C51連接互通，單片機(jī)與空調(diào)控制器經(jīng)過RS485接口電路連接互通，空調(diào)控制器再去控制空調(diào)的各種狀態(tài)。單片機(jī)發(fā)送AT指令對(duì)系統(tǒng)的主要操作功能都是在這一任務(wù)堆棧中實(shí)現(xiàn)的。GPRS通信控制器的程序以串口通信、中斷請(qǐng)求服務(wù)為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的接收、處理與發(fā)送。由于GPRS通信控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞，信息的往來與處理都非常復(fù)雜，所以在程序的設(shè)計(jì)時(shí)采用了模塊化的組合方法，并用C語言進(jìn)行編程，融合度高，簡便，可移植性好，又便于修改。各個(gè)源程序文件完成各自范圍內(nèi)相應(yīng)的模塊任務(wù)，而它們之間的部分主要源程序結(jié)構(gòu)如圖41所示。 圖41 部分主要源程序結(jié)構(gòu)圖 主程序的主要功能有系統(tǒng)的復(fù)位，時(shí)鐘頻率設(shè)置，端口模式設(shè)置，串口中斷設(shè)置，SIM900A模塊的初始化以及中斷請(qǐng)求等等。然后就是進(jìn)行SIM卡的網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)，一直到注冊(cè)成功，之后便是建立GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模式，單片機(jī)等待中斷響應(yīng)。圖42是系統(tǒng)的主程序流程。圖42 系統(tǒng)主程序流程 主程序是整個(gè)系統(tǒng)程序的入口，它的作用是通過對(duì)子函數(shù)的調(diào)用完成各個(gè)模塊的初始化，使系統(tǒng)進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)，等待中斷喚醒；系統(tǒng)初始化程序InitSys主要是激活單片機(jī)系統(tǒng)的晶振電路系統(tǒng)，使其進(jìn)入時(shí)鐘工作頻率，調(diào)用各個(gè)模塊子函數(shù)完成整個(gè)系統(tǒng)初始化；定時(shí)器函數(shù)也稱中斷函數(shù)，它主要是為了完成定時(shí)、計(jì)數(shù)、電平和時(shí)鐘觸發(fā)等工作；串口初始化函數(shù)是為了完成波特率的設(shè)置、中斷請(qǐng)求等任務(wù)的。 RS232串口通信設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)中GPRS模塊與SIM900A模塊的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過RS232串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在網(wǎng)關(guān)中需要對(duì)RS232串口程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。網(wǎng)關(guān)中的RS232串口軟件設(shè)計(jì)主要包括初始化、發(fā)送與接收三部分。（1）RS232串口初始化RS232串口初始化通過init_UARTSE(void)函數(shù)來完成的，其主要程序如下： void init_UARTSE(void){CLKCONCMD amp。= ~0x40。 //設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘為32MHz while(CLKCONSTA amp。 0x40)。 //等待晶振穩(wěn)定CLKCON amp。= ~0x47。 //設(shè)置系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為32MHZPERCFG =0x00。 //P0SEL =0x3c。 // ，，P2DIR amp。= ~0XC0。 //U0CSR |=0x80。 //選擇UART方式U0GCR |=9。U0BAUD |=216。 //波特率設(shè)為57600UTX0IF =0。 //UART0的TX中斷標(biāo)志初始化U0CSR |=0X40。 //允許接收IEN0 |=0x84。 //開總中斷，接收中斷}（2）RS232串口發(fā)送RS232串口發(fā)送數(shù)據(jù)通過void UartTX_SEND(uchar*Data, int nod)函數(shù)來完成的，其主要程序如下：void UartTX_SEND(uchar *Data,int nod){int i。for(i=0。inod。i++) //一幀的長度{U0DBUF = *Data++。while(UTX0IF == 0)。UTX0IF = 0。}}（3）RS232串口接收RS232串口接收數(shù)據(jù)通過_interrupt void UART0_ISR(void)函數(shù)來完成的，其程序如下：interrupt void UART0_ISR(void)。 //串口0接收中斷程序{URX0IF =0。 //清中斷標(biāo)志temp = U0DBUF。 //讀取緩存到temp} 面向空調(diào)控制端的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)計(jì) 在GPRS通信控制器對(duì)空調(diào)控制器的數(shù)據(jù)采集和反向命令發(fā)送，都是通過單片機(jī)AT89C51中中斷口0來進(jìn)行的。在通信過程中波特率采用了通用的9600bps，并且在串口通信過程中使用“起始位+數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位”的傳輸格式。由于設(shè)置了時(shí)鐘頻率，空調(diào)控制器會(huì)定時(shí)的通過RS485總線向GPRS控制器發(fā)送各種信息數(shù)據(jù)，比如：空調(diào)的溫度、故障信息、各種狀態(tài)和開關(guān)數(shù)據(jù)等等，單片機(jī)的中斷口0（）會(huì)接收這些信息，并通過中斷處理程序處理。 (1)中斷口0的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收當(dāng)GPRS通信控制器接收到移動(dòng)終端MS發(fā)來的信息時(shí)，MAX485的引腳DE置高電位邏輯“1”，然后通過半雙工工作模式的RS485總線發(fā)送數(shù)據(jù)幀，發(fā)送完畢后，延時(shí)請(qǐng)求中斷清零，繼續(xù)恢復(fù)成數(shù)據(jù)接收模式。為了直觀簡便化，圖4圖44分別給出了中斷口0數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的流程。圖43 中斷口0數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖44 中斷口0數(shù)據(jù)接收流程 (2)對(duì)合法數(shù)據(jù)幀及故障信息幀的處理 在已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)幀中是按照規(guī)定的通信協(xié)議對(duì)合法數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理的，其處理流程如圖45所示。而往往在遠(yuǎn)程監(jiān)控的過程中，對(duì)故障信息狀態(tài)的監(jiān)控也是非常重要的一環(huán)，當(dāng)故障信息幀接收到達(dá)時(shí)，首先會(huì)將故障信息數(shù)據(jù)保存在功能存儲(chǔ)區(qū)，然后按照事先規(guī)定的數(shù)據(jù)幀接收格式進(jìn)行比對(duì)，如果幀格式一致則結(jié)束處理，否則就進(jìn)行故障報(bào)警處理，即退出GPRS模塊數(shù)據(jù)傳輸模式，按照預(yù)先約定好的命令通過短信服務(wù)中心給手機(jī)移動(dòng)終端發(fā)送故障報(bào)警信息，最后結(jié)束接收數(shù)據(jù)的處理。但是，這一部分的故障信息的處理說明是為了讓整個(gè)系統(tǒng)更加完善，在軟件編程時(shí)并沒有涉及。故障信息的處理流程如圖46所示。圖45 合法數(shù)據(jù)幀處理流程圖46 故障信息處理流程 SMS短消息軟件設(shè)計(jì)基于SMS短消息的短信發(fā)送通常使用以下兩種格式：一種是TXT文本格式，另一種是PDU格式，但是這兩種發(fā)送方式各不相同。使用TXT格式發(fā)送的只是ASCII碼字符；而PDU格式就可以發(fā)送unicode編碼的中英文字符。（1）TXT格式的短信發(fā)送步驟如下：①檢查開發(fā)板能正常運(yùn)行，并能夠連接上移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。②配置發(fā)送參數(shù)：發(fā)送指令“AT+CMGF=1”設(shè)置短信發(fā)送為文本模式，以及發(fā)送指令“AT+CSCS=39。39。UCS239。39?！痹O(shè)置中文短信發(fā)送需要使用默認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)字母字符集UCS2格式編碼發(fā)送短信。③轉(zhuǎn)換發(fā)送短信號(hào)碼：首先需要在電腦上用unicode碼轉(zhuǎn)換軟件將監(jiān)控人員的手機(jī)轉(zhuǎn)換成unicode編碼，再通過發(fā)送指令“AT+CMGS=39。39。手機(jī)號(hào)碼對(duì)應(yīng)的unicode碼39。39?！保答伣Y(jié)果“”表明提示用戶輸入短信內(nèi)容。④轉(zhuǎn)換發(fā)送短信內(nèi)容：和上一步一樣，先用軟件把短信內(nèi)容轉(zhuǎn)換成unicode碼，在之前反饋結(jié)果“”發(fā)送短信內(nèi)容相應(yīng)的unicode碼即可。發(fā)送后等待模塊執(zhí)行發(fā)送短信命令，成功后會(huì)反饋結(jié)果“+CMGS:*”，*表示已發(fā)送短信的計(jì)數(shù)。（2）PDU方式需要固定的格式編好PDU的信息編碼，具體步驟如下：①組織PDU信息編碼：此方式需要通過PDU信息編碼才可以命令模塊發(fā)送PDU格式短信，PDU信息編碼由13段組成，發(fā)送短信需要根據(jù)每一段的內(nèi)容進(jìn)行填寫。②發(fā)送指令：發(fā)送指令“AT+CMGF = 0”設(shè)置發(fā)送類型為PDU,并發(fā)送指令“AT+CMGS = *”設(shè)置所需發(fā)送短信的字符串個(gè)數(shù)，*為字符串個(gè)數(shù)，計(jì)算方法為15+短信內(nèi)容字?jǐn)?shù)*2。③發(fā)送短信內(nèi)容：在反饋結(jié)果“”后，發(fā)送短信內(nèi)容相應(yīng)的PDU信息編碼即可。（3）不需要短信中心號(hào)碼的PDU格式的短信發(fā)送，這方法和之前的操作類似，只是發(fā)送的時(shí)候把PDU編碼的3段使用00來代替。以下是手機(jī)終端與GPRS模塊短信連接建立的部分程序：main(){ init()。 LED=0。 delay(5000)。 while(1) { while(RI) //除雜 { while(!RI)。 laji = SBUF。 RI = 0。 } if(key == 0) //按鍵判斷 { LED=!LED。 delay(1)。 if(!key) { while(!key)。 LED=!LED。 delay(5000)。 //確保穩(wěn)定接受 while(send_cmgf()!= 1) //進(jìn)行短信模式設(shè)置并作出判斷，如果連接正確進(jìn)行重復(fù)連接 send_cmgf()。 LED=!LED。 delay(1000)。 send_phone()。 //連接成功后發(fā)送短信 第5章 結(jié)束語家用空調(diào)智能終端系統(tǒng)沒有明確的定義，具體的功能是每個(gè)人根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要而劃定的。家用空調(diào)智能終端只是智能家居系統(tǒng)中很小的一員，當(dāng)我們對(duì)普通智能家居的控制終端進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，就發(fā)展成了智能家居控制系統(tǒng)。我本次的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)主要具有以下特點(diǎn)：,它具有低電壓、高性能、體積小、成本低、操作簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。，即以GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)構(gòu)成控制網(wǎng)，通過手機(jī)短消息發(fā)送指令信息給GPRS收發(fā)模塊SIM900A，SIM900A再通過物理連接的MAX232電平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)進(jìn)行通信，AT89C51通過RS485接口電路把各種控制信息傳輸給空調(diào)控制器，由于MAX485芯片是半雙工通信方式，在空調(diào)控制器接收到指令后，會(huì)把空調(diào)的溫度數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)信息等信息反饋給GPRS通信控制器，最后再通過短消息SMS把信息反饋到手機(jī)移動(dòng)終端[19]。，不僅成本低廉，而且系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性得到了有效的保證。由于采用的是HAC空調(diào)控制器，我在設(shè)計(jì)時(shí)只是實(shí)現(xiàn)了空調(diào)的開關(guān)、溫度反饋、故障信息反饋、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)LED燈亮等簡單幾項(xiàng)功能。，通過原理圖接口容易裝卸新功能，硬件原理圖用Proteus繪制，軟件程序也采用Keil模塊化編寫，拓展性好，移植簡單，配置非常靈活。，測試簡單，實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性非常好，較好的模擬了遠(yuǎn)程控制終端系統(tǒng)。通過本次課題設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)和GPRS通信控制等有了比較深的了解，并對(duì)相關(guān)控制原理、軟件編程等方面有了進(jìn)一步的掌握，為今后在這一領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)有了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，所以設(shè)計(jì)的延伸意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際意義。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品升級(jí)換代的速度不斷加快，原有單一產(chǎn)品會(huì)逐步淘汰，智能家居產(chǎn)品的市場份額會(huì)逐年加大，它們的經(jīng)濟(jì)前景非常可觀。隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求不斷高，一些更加節(jié)約時(shí)間、有效率的智能家居產(chǎn)品會(huì)快速占據(jù)人們的生活，人們的生活方式、