基于arm的嵌入式中央空調(diào)控制器的設(shè)計

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1、基于ARM的嵌入式中央空調(diào)控制器的設(shè)計SYSPRAclICE系統(tǒng)實踐基于ARM的嵌入式屮央空調(diào)控制器的設(shè)計趙清艷張超摘要:通過研究基于ARM920T內(nèi)核的$3C2440A?式控制芯片,針對中央空調(diào)具體應(yīng)用,設(shè)計了輸入/輸出,AD轉(zhuǎn)換,DA轉(zhuǎn)換等接口電路;在軟件設(shè)計上,實現(xiàn)了linux系統(tǒng)的裁剪,編譯和移植,以及目標板相關(guān)驅(qū)動程序的編譯和移植;在Qtopia和Qt/E嵌入式圖形開發(fā)環(huán)境下,實現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng)的界面設(shè)計,AD轉(zhuǎn)換,DA轉(zhuǎn)換,設(shè)備控制的C++程序設(shè)計,在linux嵌入式環(huán)境下交叉編譯完成,

2、實現(xiàn)了嵌入式中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計.關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)沖央空調(diào);智能控制;內(nèi)核引言口前屮央空調(diào)的控制系統(tǒng)大多采用以PLC作為控制核心,主要由溫度傳感器,流量傳感器,壓力傳感器等傳感元件檢測空調(diào)系統(tǒng)中的各種信號,然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)變換,送入到可編程控制器(PLC)內(nèi),在PLC上進行邏緝運算及PID運算,最后將運算結(jié)果進行輸出,一部分經(jīng)開關(guān)量模塊控制外部設(shè)備的啟停,一部分經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出,用于控制變頻器.這種控制方式具有投入小,控制簡單方便等特點H.隨著Internet技術(shù)的不斷

3、發(fā)展和普及,越來越多的客戶對中央空調(diào)監(jiān)控提出了更高的要求,特別是在遠程Web監(jiān)控方而,這種基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)的功能顯得相對單一,難于實現(xiàn)諸如網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控等現(xiàn)代控制要求.當前不斷涌現(xiàn)的高性能的嵌入式CPU及嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn),使得集成A/D,D/A轉(zhuǎn)換,人機界面,以太網(wǎng)等功能的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)成為可能,不但能實現(xiàn)客戶H益提高的監(jiān)控要求,還能很好地節(jié)省硬件成本,優(yōu)化系統(tǒng)性能,帶來良好的經(jīng)濟效益.本文旨在研究一種能在中央空調(diào)自動控制中真正實用的一種高性價比嵌入式控制器,用來取代傳統(tǒng)的PLC控

4、制方式,并為中央空調(diào)的遠程WEB監(jiān)控預(yù)留軟硬件接口.,嵌入式中央空調(diào)智能控制器駛件及其接口基于ARM9內(nèi)核核的刪處理器憑借其高性能,低功耗,低成本等顯著優(yōu)點,已成為目前32位嵌入式微處理器屮應(yīng)用最為廣泛的一個系列.考慮到屮央空調(diào)控制的連續(xù)性和可擴展性,本文采用基于ARM920T內(nèi)核的三星S3C2440A作為嵌人式中央空調(diào)智能控制器的核心芯片,構(gòu)成的中央空調(diào)智能控制器如圖1所示.圖1嵌入式中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)基于ARM920T內(nèi)核的嵌入式CPuS3C2440A采用AMBA總線架構(gòu),ARM920T內(nèi)

5、核,實現(xiàn)了MMU,AMBABUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu),片內(nèi)集成大量的設(shè)備接口,主要有A/D,LCD,PWM,IIC,IIS,AC97,WatchDog,Camani等,使外圍接口電路變得非常簡單圈.1.1輸入輸岀接口的設(shè)計考慮到中央空調(diào)主機系統(tǒng)的I/O點數(shù)并不多(一般3臺主機,3套水泵時總的I/O點數(shù)是30點),$3C2440A信息系統(tǒng)工程12011.6.2031《從壘蔓盟…一系統(tǒng)壁豐富的I/O引腳已經(jīng)可以滿足控制系統(tǒng)的I/O要求,所以,控制系統(tǒng)輸人輸出接口設(shè)計主要考慮輸入信號的隔離

6、,轉(zhuǎn)換以及輸岀信號的隔離和驅(qū)動.1.2A/D及D/A轉(zhuǎn)換S3C2440A片內(nèi)沒有集成DAC,但它有5個16位的定時器,其中的0,1,2,3共4個定時器具有脈寬調(diào)制PWM功能.通過外接低通濾波器和一個簡單的轉(zhuǎn)換電路,我們可以方便地用PWM實現(xiàn)DAC的功能.基于PWM的高精度DAC屯路原理如圖2所示:圖2基于PWM的高精度DAC電路原理圖圖2中,Q2O1是高頻開關(guān)管2SC3356,D201是精密的2.5V穩(wěn)壓二極管LM336.2.5,其動態(tài)阻抗小于0.2Q.PWM波型經(jīng)R201輸入Q2O1的基極,Q

7、2ol按照PWM的周期和占空比進行開關(guān).由于Q201導(dǎo)通電阻非常小,而截止電阻卻非常大,通過與它并聯(lián)的基準電壓LM336.2.5就可以將控制器輸出的PWM波形轉(zhuǎn)換成理想的PWM波形,即:VH=2.5V,VL=0V,波形為方波.整形得到的理想PWM波,經(jīng)過兩級阻容濾波后得到直流分量,將此直流分量送到低噪聲運放TLV2471進行驅(qū)動輸岀,從而實現(xiàn)了較高精度的DAC功能.1.3通訊接口設(shè)計S3C2440A提供3個標準串行接口,2個USB接口,這些接口極大方便了處理器與其它智能設(shè)備的通訊能力?在屮央空調(diào)

8、智能控制系統(tǒng)屮,Et后完善和擴展的打印機,分布式控制,與智1能傳感器的接口等均需使用到這些接口功能.CPU提供的串行接口為TTL電平,必須通過電平轉(zhuǎn)換才能變成標準的RS232C串行接O.MAX3232是一款低電源電壓(+3.0?+5.5V)的RS232電平轉(zhuǎn)換Ic,內(nèi)置電荷泵,外接一個0.1uF的電容就可正常工作,由其構(gòu)成的RS232接口電路.S3C2440A具有2個獨立的USB通道,其接口比較簡單,只需幾個電阻便可方便與CPU進行連接.32信息系統(tǒng)工程12011.6.20二,嵌入式中央空調(diào)智能

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