林 勇 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：介紹了基于can總線的中央空調(diào)控制系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及軟、硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析及討論。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高精度溫度、濕度的自動(dòng)控制。

     關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線

     can總線 單片機(jī) 控制系統(tǒng)

     中央空調(diào)控制系統(tǒng)是智能建筑中不可缺少的組成部分。傳統(tǒng)的控制方法是采用ddc（直接數(shù)字控制器）方式，將各個(gè)溫度、濕度檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)連接到一臺(tái)或多臺(tái)ddc上，實(shí)行多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于現(xiàn)代智能建筑樓層較多，多個(gè)空調(diào)風(fēng)機(jī)位于不同樓層，溫、濕度檢測(cè)點(diǎn)分布于各個(gè)房間，采用ddc方式進(jìn)行控制具有引線過長、施工不便、系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性和可靠性不高等缺點(diǎn)。

     在各種通信方式中，面向工業(yè)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是目前解決工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信問題的最佳方案�，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是在二十世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制技術(shù)。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，從根本上突破了傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式的模擬信號(hào)或數(shù)字-模擬信號(hào)控制的局限性，為真正的“分散式控制，集中式管理”提供了技術(shù)保證。

     現(xiàn)場(chǎng)總線的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提供的開放系統(tǒng)互連模型（iso/osi）來制定的。本系統(tǒng)所采用的can總線是最早在我國得到應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，它采用iso/osi七層框架中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。can總線標(biāo)準(zhǔn)采用多主方式，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均可主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，網(wǎng)絡(luò)工點(diǎn)可按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求分成不同的優(yōu)先級(jí)。數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個(gè)字節(jié)，易于糾錯(cuò)。發(fā)送期間丟失仲裁或出錯(cuò)的幀可自動(dòng)重新發(fā)送，故障節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)脫離總線。can總線標(biāo)準(zhǔn)支持全雙工通信，傳輸介質(zhì)采用雙絞線和光纖，傳輸速率可達(dá)1mbps，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)。其最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。其容錯(cuò)能力和抗干擾能力強(qiáng)，傳輸安全性高。

     1 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的整體構(gòu)成

     中央空調(diào)控制系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。圖中，上位機(jī)采用ibm-pc兼容機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制的接收與管理、控制命令的發(fā)送、系統(tǒng)工作過程的實(shí)時(shí)顯示等。各單元控制器作為下位機(jī)，采用atmel公司生產(chǎn)的at89c51單片機(jī)作為微處理器，負(fù)責(zé)本單元內(nèi)空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)以及工作狀態(tài)的控制等。單元控制器仙的can總線控制器sja1000負(fù)責(zé)接收來自can總線的數(shù)據(jù)以及通過can總線向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。上位機(jī)通過插在pc總線擴(kuò)展槽內(nèi)的智能can總線通信適配卡連接can總線，并通過can總線與各單元控制器相連接。單元控制器也可以脫離上位機(jī)，直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。

     系統(tǒng)的工作原理為：各單元控制器對(duì)單元的各檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)按照can總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送給上位機(jī)；上位機(jī)通過智能can總線通信適配卡接收各單元控制器上傳的數(shù)據(jù)，根據(jù)操作者的指令或系統(tǒng)軟件預(yù)選設(shè)定控制程序向各單元控制器發(fā)送控制命令，由單元控制器對(duì)各空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。若脫離上位機(jī)，單元控制器將根據(jù)軟件設(shè)定的控制參數(shù)直接對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)控制。操作者可通過單元控制器上的小鍵盤對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修改。

     2 硬件設(shè)計(jì)

     系統(tǒng)硬件主要包括智能can總線通信適配卡和單元控制器。圖2為智能can總線通信適配卡的原理框圖。它提供了上位微機(jī)和can總線的接口，采用高性能的嵌入式微處理器80c188、can總線控制器82c200和ca線收發(fā)器82c250負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換和通信處理。82c200是philips公司的產(chǎn)品，可完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。電子控制單元（ecu）的應(yīng)用層由微處理器提供，82c200為其提供一個(gè)多用途的接口。雙口ram

     idt7230作為pc機(jī)與can總線控制器的數(shù)據(jù)共享區(qū)，可提供兩種相互獨(dú)立的端口，每個(gè)端口均有各自的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線，并且具有兩套相互獨(dú)立的中斷邏輯來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)cpu之間的握手控制信號(hào)。通過軟硬件設(shè)置將雙口ram映射成pc機(jī)的物理存，使收發(fā)數(shù)據(jù)相當(dāng)于直接向內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)交換速率，并保證兩個(gè)cpu同時(shí)對(duì)同一內(nèi)存單元進(jìn)行讀寫操作時(shí)數(shù)據(jù)的正確性。