智能空调控制电路设计

智能空调控制电路设计

张晓东

身份证号码：440602198604031814

摘要:智能中央空调控制电路设计,主要是对现代中央空调智能化特点而设置的,它可以按照用户所设置的环境温度、时间等各种技术参数,进行智能控制。为实现对中心空调监控的智慧管理工作,在剖析了现有中心空调监控管理系统缺陷的基础上,选择了STC89C54单片式微机管理系统作为中心空调红外学习与发送的管理工作内核,借助运用web云端、智能手机终端APP、手机短信、话音等多个平台,并采用GPRS、internet网络、蓝牙等无线通信手段,实现了智慧中央空调管理系统的建立,用户可以借助普通手机或装有监控软件的智能手机、平板电脑、计算机网页浏览器等多种终端平台,完成对中央空调系统的本地与远程管理。实验表明,该控制系统安全平稳,使用方便,有很大的现实使用价值。

关键词:智能空调;控制;电路;设计

引言

随着科技的迅速发展,以及小型电脑智能控制的日益完善,它在家电生产上的运用也日益深入。为使日本家庭产品走向更高效率、节能和自动化的发展,逐步抛弃了老式中央空调的简单功能的空气检测电路,并引进了智能监控芯片,日本智能空气检测电路的发展也将可以实现自动化管理的目的。该集成电路在执行机构(空调机)和被控参数(环境温度、持续时间等)相互之间形成一闭环控制。硬件电路上实现采用二种技术参数(时刻、环境温度)的管理方法。通过合理编写各种类型的控制程序,人们可以灵活使用空调机的运行方法。

1空调智能控制系统设计

该控制系统主体是由STC89C54单片机小系统模组、红外线教学与发射命令模组、GPRS模组、手机、蓝牙模组、显示器模组和电力控制模块构成,利用单片机小系统与红外线模块构成的智能外接设备,作为中间媒介来教学与发射红外线命令并遥控中央空调,再结合上述各无线模块,该设备在上电后就得以自动接通移动用户的GPRS网路,然后再经过移动网关连接互联网的云端主机,在该主机上得以挂载由自己设定的中央空调web控制网页,同时使用者也得以透过数个网络平台同时登陆该网页实现对中央空调的控制。另外,控制系统采用了在智能终端上发布的应用程序(APP),可对使用者的空调应用习惯以及语音指令等进行了解,从而完成了家中和室外对中央空调系统的参数选择和语音控制,使传统中央空调系统具备了智能管理功能。另外,在显示屏部分采用了LCD1602型液晶屏模组,用以系统工作状况的信息反馈。而电力管理系统则包含了系统Li电池的充放电回路、5V升压回路、3.3V稳定回路,用以给控制系统的其他功能供给适当电力。

2系统硬件设计

2.1主控电路设计

控制系统中使用了STC89C54单片机和红外线交换集成电路作为中央空调遥控的核心集成电路,此型嵌入式单片机特性平稳,品质可靠性,并有相应的片内flash储存所学到的红外编码。而主控集成电路中主要是完成接受原有的中央空调遥控信息,完成学习任务,并将所学到的红外线编码信息保存在单片机片内flash位置中,并形成了相应的编码协议表。并且接受来源于GPRS模组、智能手机、蓝牙无线通信模块的控制指令,并通过对命令进行算法处理与判断后,将单片内微型计算机flash位置中相应的红外编码提取并发送,实现对中央空调的本地和遥控。而主控电路中的红外交换集成电路则包含了发出和收到二部门。

2.2GPRS通信模块设计

GPRS,是指采用GSM网络中的无线分组交换方式,进行端对端的、大范围的无线IP业务。它也是在GSM移动电话中提出的一项移动数据业务,是第二代移动通讯中的主要信息传输方式。由于GPRS与以往的全频段信息传送的方法有所不同,是采用闭包方式进行信息传送,所以控制空调所支付的代价是按其传送时间单位计费,并且使用了全频段,而控制空调所执行的指令信息量也非常小,因此成本也更低廉。另外,利用部署在各客户端上的应用程式,还可以更便捷的实现对多系统的远程管理。该芯片中,通过自己研制的GPRSA六模组与主控电路实现大数据流量下的短消息数据传输,A6采用了一款同时具有GSM,GPRS等四频道功能的GSM模组,同时实现了GPRS数据服务,最高数据传输速率是下载85.6Kbps,最高上传42.8Kbps,并采用了二个串口,一只下载串口,一只AT指令口,其中的AT指令串口与主控电路上的大数字了串相连接,进行信息的交换。

2.3电源管理模块设计

电源管理模块主要为系统中各个功能实现不同的供电方式,本芯片主要采用3.7V的锂电池供电,同时需要5V和3.3V二个电流。在系统中可以使用不需极少外围元器件的RN9521移动电源芯片,而RN9521实现了同步5V升压、充电等的多种保护能力,并拥有92%的充电转化效能和95%的升压转化效能。在适配器模式下,可以实现边充边放。3.3V电流,通过DC-DC降压的三端高效线性稳压器为AMS1117芯片,而AMS1117专门设计用来输出1A的电流,且工作压力可低至1V。

3系统软件设计

3.1软件设计及流程图

整个系统正在着手实现一台多控制系统的智能中央空调运行功能,具体的软件内容除了专门为硬体模块编写的驱动程序设计之外,还有上层运行过程,包含了跨网络平台的云端网页软件以及移动客户端软件,GPRS模块可以通过定期阅读网页软件端数据库的最新空调信息来给主控操作系统传输数据信息,另外,GPRS模块还接受了来自移动网络运行商发出的中央空调服务短信命令。蓝牙操作系统在与移动终端软件配对后,实时收到由APP发出的经编码后的空调语音控制指令,并对主控电路实现遥控。

3.2web云端应用程序的设计

WEb技术应用最主要的特点就是跨网络平台,而网络信息技术则是一种soa的模型,它既是不依靠程式语句,不依靠操作系统,也能够进行不同的程式句子之间的互相运用,通过因特网浏览器实现与具有http协定的应用之间的实时沟通。该体系的web网页前端主要采用了HTML与JavaScript的方式进行设计,HTML为网页内容的主要载体,内容即是空调控制系统的相关按键数据,并同时采用JavaScript方式为网页提供了相应的动态效果,而空调按键控制指令则采用了PHP方式与后台MySQL数据库实现了交换,并同时提供给空调控制器后端GPRS的无线数据业务进行访问数据库。MySQL是一个开放源代码的关系式数据库系统(RDBMS),MySQL数据库管理系统采用最常见的数据库体系信息管理编程语言—结构化查询语言(SQL)实现的信息库管理体系。

3.3智能手机端APP的设计

智能中央空调监控APP为了达到与终端使用者的"实时通话",专门采用AndroidStudio办法开发和设计了安卓端的中心空调语音监控APP,具有手机APP功能的手机利用在蓝牙晶片组和主控电路串行端口上的HC负五蓝牙透传模块进行点对点通讯,手机APP的主页面使用者可以根据点击网页中的圆形区域进行语句录入,接着利用AndroidIntent类办法重新调出第三方语句进行服务,将这些Intent类的方式设定为ACTION_RECOGNIZE_SPEECH,接着选择一些带返回效果的方法,将确定后的语言文本和红外编码协议一致,最后再由主控电路发送对应的空调红外线遥控器讯息。

4结语

实施多平台统一管理的智慧中央空调控制系统,通过设计先进硬件控制系统和软件,选用STC89C54单片机和红外交换集成电路为主控制单元,并通过GPRS、蓝牙、internet云端服务等控制高新技术,完成对中央空调的本地话音、远程短信和网络云端管理,控制系统电路和应用级软件的性能较稳定、安全性高、运维成本也较低廉。使用实践证明,本设计方案切实可行,能简单的对目前的普通空调进行智能升级,并具备很大的现实使用价值。

参考文献：

[1] 吴水男, 吴博. 中央空调智能控制系统:, CN202598763U[P]. 2012.

[2] 周红, 刘华. 中央空调智能控制器设计[J]. 机械制造与自动化, 2002(6):3.

[3] 王文涛. 基于PIC的汽车空调智能控制器的设计[D]. 河北工业大学, 2011.