HBS现场总线技术在多联式空调器中的研究

论文摘要

随着现代网络技术、电子技术、计算机技术、软件技术等信息技术为代表的高新技术的工程应用,未来的建筑发展方向,必定是集楼宇自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统于一体的智能建筑。其中楼宇自动化系统是以建筑物为基础,结合水暖电以及运营和服务等多方面进行的系统集成,管理者可通过系统管理软件监控管理智能建筑中的各个子系统。多联式空调器目前在公寓、住宅、别墅已普遍使用。它可以自由的进行多台室内机和室外机的识别和通信互联,能实现各个空调区域的灵活控制,可以根据负荷变化或个人的要求自行设定不同室内机的环境温度,可以通过HARC实现空调器与电脑的通讯,通过电脑上的管理软件方便的对空调的运行进行检测和管理,以上特点,也使得多联式空调器的国内市场发展非常迅猛。在多联式空调器中,关键的技术之一就是通信技术。与普通的家用空调机中室内、外机之间短距离、一对一通讯方式不同,多联式空调器中的通信技术具备通讯距离长、数据量大、传输速率高的通讯特点,必须解决多台设备间的多点通信、不同设备的自动识别以及实现与管理软件进行连接和数据传输等问题。本文通过对多联式空调器系统中的通信上的特点了进行分析,在把握国际现场总线技术的现状和发展动向的基础上,通过对不同种类现场总线的技术特点进行比对,最后选定使用HBS (Home Bus)的通讯协议,使用MM1192芯片作为适配器芯片。该芯片在系统互连(OSI)七层模型的基础上进行了精简,有物理层、数据链路层和网络层三层结构,在设计也进行了相应的处理。硬件设计部分围绕物理层设计展开,详细分析芯片,并阐述了关键技术问题的解决方案：时序图分析；外围电路设计；器件的设计选型；如何进行阻抗匹配解决由于阻抗失配导致的误码率和通讯距离缩短的问题；对于无时钟输出的通用单片机如何实现软硬件模拟进行了探讨。数据链路层工作重点是通信协议中帧结构的设计,根据波特率、位构成的定义,介绍了控制策略的主副机定义,为解决同一系统内多台设备之间的识别问题,设定的地址识别和数据数据重新发送的规则,是国内同类产品较为完善的解决方案。对数据结构进行了简要介绍,并整理了整个通信过程操作；对软件部分的主要函数和软件流程进行了介绍。随网络技术的发展,使用Web浏览器作为系统管理软件界面的好处无容置疑,本文对Web实现管理的技术进行了描述,空调器设备作为楼宇自控的系统集成中的一个子系统,通过集中控制器进行空调集控管理,实现了现场总线与楼宇自控管理系统软件的连接问题。本论文论述的通信技术,作为多联式空调器的核心技术之一,解决了困扰企业发展的关键技术问题,已经计划进行推广使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 现场总线的产生
• 1.3 现场总线现状
• 1.3.1 现场总线市场特点
• 1.3.2 主流现场总线简介
• 1.3.3 现场总线的应用
• 1.4 现场总线在空调机中的应用前景分析
• 1.5 工作内容和论文结构说明
• 第二章 多联式空调器中现场总线选型
• 2.1 空调器在各国发展的差异性
• 2.2 多联式空调器特点说明
• 2.3 方案论证
• 2.3.1 HOME BUS的特点
• 2.3.2 HOME BUS的优点
• 2.3.3 HOME BUS的缺点
• 2.3.4 HOME BUS在同行业中的使用现状
• 第三章 硬件电路的设计
• 3.1 通信电路构成
• 3.2 通信电路工作原理
• 3.3 通信电路的详细分析
• 3.3.1 通信电路工作时序
• 3.4 各部分电路分解说明
• 3.4.1 信号接收电路
• 3.4.2 信号发送电路
• 3.4.3 送信侧AC耦合电路
• 3.4.4 信号驱动回路
• 3.4.5 负电压保护电路
• 3.4.6 收信侧AC耦合电路
• 3.4.7 模拟时钟输出电路
• 3.4.8 阻抗匹配电路
• 第四章 构建通信协议
• 4.1 通信方式定义
• 4.2 通信软件控制规则
• 4.2.1 主副机基本约定
• 4.2.2 数据处理
• 4.2.3 通讯故障处理
• 4.3 格式规定
• 4.4 基本数据
• 第五章 软件设计
• 5.1 主芯片异步通讯端口功能
• 5.1.1 主控芯片简介
• 5.1.2 主控芯片的资源及外围功能
• 5.1.3 串行通信接SCI3说明
• 5.1.4 串行通信接SCI寄存器
• 5.1.5 异步模式软件实现方法
• 5.2 软件流程说明和函数
• 5.2.1 物理层程序的函数构成
• 5.2.2 软件说明及流程图
• 5.2.3 协议层程序的函数构成
• 5.2.4 软件说明及主程序流程图
• 第六章 现场总线技术和WEB技术基础上的系统集成
• 6.1 WEB技术简介
• 6.2 多联式空调器与计算机的的连接
• 6.3 WEB技术架构
• 6.4 系统集成
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表