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中央空调水循环变频节能控制系统的开发

作　者: 张敏
导　师: 王宜怀
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 中央空调水循环节能控制系统 USB通信 MODBUS协议
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文是在完成苏州某公司委托的一个嵌入式系统的实际应用项目基础上写成的,并获得计算机软件著作权登记证书。该项目的主要目标是实时控制中央空调水循环(Water Circulation of Central Air Conditioning,简称WCCAC)中风机和水泵的运行,通过进行设计状态设定、参数设定,实现继电器及变频器控制等功能。WCCAC变频节能控制系统的硬件部分以Freescale公司的MC68HC908GP32微控制器为核心,包含通过继电器控制的风机、指示系统状态的指示灯、控制变频器运行的RS485通信,与MCU实现数据传输的JB8模拟并口通信及给系统供电的电源模块。在硬件设计中,采用了硬件防干扰设计来保证控制系统中的信号稳定;采用光电隔离有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰;采用滤波并多次采集取平均值的方法稳定了传感器信号的接收。软件部分包括MCU方软件与PC方软件两个部分组成。MCU方软件遵循嵌入式软件编程规范进行设计,完成了系统初始化、数据采集、自动控制逻辑、继电器、变频器及通信等硬件驱动模块及主控软件的设计。PC方软件按照面向对象软件设计方法进行设计,完成了实时监控、设备测试、AD采集物理量校正、日志、能耗及系统配置等模块的设计,并对应这些模块,设计出相关界面,实时显示系统当前运行状态,方便用户维护和使用。在本课题完成系统的软硬件设计及测试等工作后,到苏州某公司进行初步现场调试,采用该技术后与空调平时运行相比,节电32%,节能效果明显,得到企业的肯定。本课题的主要应用创新点有:在系统设计中,充分按照软件工程原则,进行软、硬件设计,提高了系统的可维护性与可移植性;充分利用用户模式下的Flash在线编程,实现断电自动恢复,提高了系统健壮性和鲁棒性;充分考虑对PC界面进行动态设计,提高了系统管理的直观性和生动性;在MCU与PC方之间,充分使用用户自定义协议,提高了通信有效性和稳定性。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 中央空调水循环的相关概念  8-9
  1.2 我国中央空调节能发展与现状  9-11
    1.2.1 我国中央空调节能的发展  9-10
    1.2.2 我国中央空调节能的现状  10-11
  1.3 本文的主要工作和组织结构  11-14
    1.3.1 系统框架  11-12
    1.3.2 本文工作  12
    1.3.3 本文结构  12-14
第二章系统功能分析及相关技术概要  14-21
  2.1 中央空调水循环变频节能控制系统的组成  14-18
    2.1.1 系统主要设备的变频分析  14-15
    2.1.2 WCCAC 变频节能系统组成  15-18
  2.2 中央空调水循环变频节能控制的工作流程  18
  2.3 USB 1.1 基本原理  18-19
    2.3.1 USB 协议概述  18-19
    2.3.2 设备列举过程  19
  2.4 MODBUS 通信协议  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章 WCCAC 变频节能控制系统硬件设计  21-42
  3.1 控制系统需求分析  21-25
  3.2 控制系统主要芯片选型  25-30
    3.2.1 主控芯片的选型  25-29
    3.2.2 其它主要功能芯片选型及相关介绍  29-30
  3.3 MC68HC908GP32 最小系统设计与测试  30-32
    3.3.1 最小系统设计  30-32
    3.3.2 最小系统测试  32
  3.4 输入输出设计  32-33
    3.4.1 输入部分  32-33
    3.4.2 输出部分  33
    3.4.3 通信设计  33
  3.5 控制系统功能模块设计  33-39
    3.5.1 电源模块  33-34
    3.5.2 风机控制模块  34-35
    3.5.3 JB8 模拟并行通信模块  35-38
    3.5.4 RS485 通信模块（变频器通信模块）  38-39
    3.5.5 指示灯模块  39
  3.6 硬件系统防干扰设计  39-40
    3.6.1 晶振电路的抗干扰  40
    3.6.2 电源电路的抗干扰  40
    3.6.3 信号线的抗干扰  40
  3.7 硬件设计的难点和体会  40-41
  3.8 本章小结  41-42
第四章 WCCAC 变频节能控制系统MCU 方软件设计  42-55
  4.1 MCU 方控制流程  42-43
  4.2 GP32 主控芯片各模块头文件  43-45
  4.3 GP32 主控芯片各模块子程序的前导注释  45-48
  4.4 MCU 内存分配  48-50
  4.5 MCU 基本硬件对象模块设计  50-53
  4.6 MCU 方程序测试  53-54
  4.7 本章小结  54-55
第五章 WCCAC 变频节能控制系统PC 方软件设计  55-66
  5.1 PC 方数据结构  55-56
    5.1.1 定义发送和接受数据包的长度  55
    5.1.2 界面有关常量定义  55-56
  5.2 PC 和MCU 的通信协议  56-58
  5.3 PC 方软件模块  58-59
  5.4 PC 方程序界面  59-62
  5.5 软件设计与调试过程中遇到的问题与总结  62-64
    5.5.1 软件设计和调试过程中的问题  62-64
    5.5.2 WCCAC 变频节能软件设计的总结  64
  5.6 本章小结  64-66
第六章总结与展望  66-69
  6.1 总结  66-68
    6.1.1 WCCAC 变频节能系统现场调试情况总结  66-67
    6.1.2 本文工作总结  67-68
  6.2 研究展望  68-69
参考文献  69-71
附录A WCCAC 节能软件著作权登记证书  71-72
附录B WCCAC 变频节能控制系统印刷电路板  72-73
附录C MODBUS 协议的通信参数的地址定义  73-74
附录D 主程序代码  74-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文、著作及主要科研项目  79-80
致谢  80-81
详细摘要  81-83

中央空调水循环变频节能控制系统的开发

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