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基于GSM的中央空调末端控制器研究

发布时间:2020-06-30 19:56:29 阅读: 来源:蔬菜清洗机厂家

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[1,2]。这种由中央空调控制系统集中的固定调度算法,虽然控制系统容易实现,但它只适用于负荷和作息时间固定的用户,如何根据用户的实际需求来调整末端送风装置调度时间,是节能和保持舒适度的关键。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。而蓝牙的有效传输距离短,以太网又布线复杂,受地域、环境、经济条件等影响的限制[3]。为了解决以上问题,本文设计实现了一种基于手机SIM卡GSM网络的中央空调末端风阀异地控制模块。GSM除语音业务外,另有短消息数据传输业务[4-8]。该模块不但可以完成室内温度信息通过GSM网络以短信息的形式报告用户,同时也可以由用户通过该模块发送期望设定室内温度给末端控制器,完成远程控制。 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。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[9]。SIM300芯片的外围电路采用了芯片的典型连接,利用阻容充电和施密特触发器整形获得上电后大约1.5 s低电平延时来启动。(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。16C550芯片的虚拟地址为0xdb000000,工作在带中断的FIFO方式;其波特率设置为115200,传输无校验,8位数据位,1位停止位,忽略输入BREAK、帧错误和奇偶校验错,使用标准模式传输。(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。该单元包括S3C2410微控制器的最小系统、时钟电路、复位电路等部分。(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。

本文引用地址: 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-0.43,2,gcc-4.0.2,glibc-2.3.5,glibc-linuxthreads-2.3.5,linux-libc-headers-2.6.12.0,gdb-6.5,生成交叉编译工具为arm-9tdmi-linux-gcc。其中短消息通信线程的初始化和主循环共分为以下4个步骤:(1)完成串口初始化。系统启动并完成初始化后,开始反复读取16C550芯片发来的串口数据。当GSM模块收到新短信后,通过串口向处理器发送1个字符串。该字符串格式、长度及内容都是固定的,以+CMTI开头,以此为依据判断是否新短信到来。(2)向SIM300模块发送读取短消息的AT指令,判断短消息内容。首先通过手机号来判断短消息是否由用户发来。如果短消息由用户发来,则判断用户发送的指令,否则直接删除。(3)如果用户发送的内容是“设定温度XX”(XX代表二位温度值),则将“XX”通过解码函数解码成ASCII字符,再通过换算得到用户期望设置的温度发送给温度控制模块,最后删除该信息。如果用户发送的内容是“查询状态”,则将当前温度值和室内状态以短消息的形式发送给用户手机,最后同样删除该信息。(4)处理器继续读取串口数据。短消息通信程序流程如图2所示。

处理器通过串口与GSM模块通信,串行通信的基本参数有:波特率、数据位、停止位及校验方式等。串口驱动程序实现了对串口的读写操作,给应用程序提供发送接收数据的接口。串口正常工作之前,需要进行初始化设置,选择串口工作方式,设置波特率、数据格式及中断,建立数据队列和信号量。应用程序只要调用相应的函数,就可以实现相应的功能。以串口发送一个字符串为例介绍发送程序,其中buf表示要发送的字符串,nbytes表示字符的个数:int tty_write(char*buf,int nbytes){int i;for(i=0;inbytes;i++) {write(tty_fd,buf[i],1);usleep(100); } return tcdrain(tty_fd);}pid控制器相关文章:pid控制器原理

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