一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器

1.一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，由主要用于控制執(zhí)行輸出的主控制器和主要用于輸入控制信息的分控制器組成，其中主控制器包括主電源模塊、溫度檢測模塊、輸出驅(qū)動電路、主微電腦MCU，上述各組成功能模塊分別與主微電腦MCU的相應(yīng)端口連接；
分控制器包括按鍵檢測電路、分微電腦MCU、液晶顯示電路、分電源模塊，上述各組成功能模塊分別與分微電腦MCU的相應(yīng)端口連接；其特征在于，主微電腦MCU和分微電腦MCU上的相應(yīng)通訊端口分別連接有基于HBS通訊協(xié)議的總線通訊電路，兩總線通訊電路之間經(jīng)HBS總線進行直流載波的信息傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，其特征在于，還包括總線通訊電源供給電路，一路輸出作為總線電源直流載波的地線，另一路輸出作為直流載波總線電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，其特征在于，所述分控制器還包括用作分微電腦MCU工作狀態(tài)的指示燈電路，連接到微電腦MCU的相關(guān)信息指示輸出端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，其特征在于，所述主控器還包括用作通訊狀態(tài)指示的指示燈電路，連接到微電腦MCU的相關(guān)通訊信息指示輸出端口。

一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本實用新型涉及一種新風交換機控制器，特別涉及一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器。\n背景技術(shù)\n[0002] 新風交換機主要用于新風交換，送入室外新鮮空氣，排出室內(nèi)污蝕空氣，機內(nèi)儲有的活性炭，能有效清除二氧化硫、一氧化碳、氨、甲醛、二氧化碳等有害氣體，并通過負離子殺菌，殺除空氣中的病毒、細菌、螨蟲等有害生物。新風交換機有家用和商用之分，按其安裝方式又分有壁掛式、天花式等。而新風交換機的控制部分主要有機械式和電腦式這兩種。常用的電腦式的控制器主要由電源模塊、溫度檢測模塊、人機接口模塊和CPU模塊等組成。\n[0003] 家庭總線系統(tǒng)(Home Bus System，HBS)是由日本企業(yè)日立、三菱、松下、東芝等聯(lián)合提出的概念，由日本電子工業(yè)聯(lián)合會/無線工程電子協(xié)會HBS標準委員會制定。HBS以雙絞線或同軸電纜為通訊介質(zhì)，家用電器經(jīng)HBS總線互聯(lián)，組成一個完整的家庭網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議主要用于電器開關(guān)量以及簡單模擬量的控制，采用專用總線，具有抗干擾強，安全性高等優(yōu)點。\n實用新型內(nèi)容\n[0004] 本實用新型的目的是提供一種可采用HBS協(xié)議對新風交換機的開關(guān)量及簡單模擬量進行控制的新風交換機控制器。\n[0005] 本實用新型目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)：一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，由主要用于控制執(zhí)行輸出的主控制器和主要用于輸入控制信息的分控制器組成，其中主控制器包括主電源模塊、溫度檢測模塊、主微電腦MCU、輸出驅(qū)動電路，上述各組成功能模塊分別與主微電腦MCU的相應(yīng)端口連接；分控制器包括按鍵檢測電路、分微電腦MCU、液晶顯示電路、分電源模塊，上述各組成功能模塊分別與分微電腦MCU的相應(yīng)端口連接；其特征在于，主微電腦MCU和分微電腦MCU上的相應(yīng)通訊端口分別連接有基于HBS通訊協(xié)議的總線通訊電路，兩總線通訊電路之間經(jīng)HBS總線進行直流載波的信息傳輸。\n[0006] 本實用新型還包括總線通訊電源供給電路，一路輸出作為總線電源直流載波的地線，另一路輸出作為直流載波總線電源。\n[0007] 本實用新型所述分控制器還包括用作分微電腦MCU工作狀態(tài)的指示燈電路，連接到微電腦MCU的相關(guān)信息指示輸出端口。\n[0008] 本實用新型所述主控器還包括用作通訊狀態(tài)指示的指示燈電路，連接到微電腦MCU的相關(guān)通訊信息指示輸出端口。\n[0009] 本實用新型通過專用HBS芯片來承載數(shù)據(jù)和控制信號，可實現(xiàn)HBS協(xié)議對新風交換機的開關(guān)量及簡單模擬量進行控制。\n附圖說明\n[0010] 圖1為本實用新型的分控制器原理框圖；\n[0011] 圖2為本實用新型的主控器原理框圖；\n[0012] 圖3為本實用新型的分控制器電路原理圖；\n[0013] 圖4為本實用新型的主控器電路原理圖；\n[0014] 圖5為本實用新型的分控制器主程序流程框圖；\n[0015] 圖6為本實用新型的主控器主程序流程框圖。\n具體實施方式\n[0016] 本實用新型一種基于HBS通訊協(xié)議的新風交換機控制器，包括用于總線供電、驅(qū)動具體對象作為系統(tǒng)控制者的主控器和用于控制指令輸入、顯示控制指令執(zhí)行結(jié)果的分控制器，所述主控器和分控制器通過接插座和兩根電纜連接。\n[0017] 上述主控器包括：電源模塊、溫度檢測模塊、主微電腦MCU、指示燈電路、總線通訊電路、總線通訊電源供給電路、負載輸出電路，上述各功能電路模塊與微電腦MCU的相應(yīng)功能管腳連接。電源模塊由開關(guān)電源電路實現(xiàn)；所述溫度檢測模塊包含溫度采樣電路；主微電腦MCU還有其外圍晶振時鐘電路和復位電路。\n[0018] 分控制器包括：電源模塊、按鍵檢測電路、分微電腦MCU、指示燈電路、液晶顯示電路。上述各功能電路模塊與微電腦MCU的相應(yīng)功能管腳連接。所述電源模塊由電源供給電路實現(xiàn)；所；所述微電腦MCU還有其外圍晶振時鐘電路和復位電路。\n[0019] 下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。\n[0020] 如圖1所示，為本實用新型的分控制器原理框圖，分控制器是信息的輸入通道，用于控制指令輸入?？刂浦噶钣捎脩艋騻鞲衅鹘?jīng)分控制器發(fā)出，控制指令的執(zhí)行結(jié)果也在分控制器上顯示。分控制器包括微電腦MCU及其外圍晶振時鐘電路和復位電路、按鍵檢測電路、液晶顯示電路、指示燈電路、電源供給電路，總線通訊電路組成，上述各功能電路與微電腦MCU上相應(yīng)的功能管腳連接。\n[0021] 如圖2所示，為本實用新型的主控器原理框圖，主控器是系統(tǒng)控制者，除了負責總線供電外，還負責執(zhí)行器功能，負責驅(qū)動具體的對象。主控器包括有：微電腦MCU及其外圍晶振時鐘電路和復位電路、開關(guān)電源電路、指示燈電路、總線通訊電路、總線電源供給電路、溫度采樣電路、和輸出驅(qū)動電路，具體在產(chǎn)品安裝中輸出驅(qū)動電路包括節(jié)氣閥驅(qū)動電路、負離子發(fā)生器驅(qū)動電路、高、低風速驅(qū)動電路等。上述各功能電路與微電腦MCU的相應(yīng)功能管腳相接。\n[0022] 微電腦MCU的串口管腳連接總線通訊電路，微電腦MCU通過串口將數(shù)據(jù)傳送到總線通訊電路，通過總線通訊電路可將微電腦MCU輸出的控制信號附加到HBS總線的直流載波進行傳輸。同樣微電腦MCU也可通過總線通訊電路經(jīng)由串口接收到由主控器發(fā)出的控制信號。\n[0023] 所述分控制器、主控器其電路分別在一塊線路板上實現(xiàn)，分控制器電路實現(xiàn)為控制板，主控器電路實現(xiàn)為主控板，兩者通過接插座和通訊電纜連接相應(yīng)的接口?？刂瓢逯饕撠熡脩艚缑嫒绨存I、顯示，以及控制邏輯和輸入的采集量處理。控制板主要負責采集如溫度的監(jiān)測量及輸出驅(qū)動控制和總線電源的供給。\n[0024] 如圖3所示，為本實用新型的分控制器電路原理圖，主要包括：\n[0025] 總線通信電路(1)，主要由電阻R202-R207、R210，穩(wěn)壓二極管ZD201-ZD204，電感L202，L203，電容C205-C209，C211和通信芯片IC2組成，所述IC2的第16腳、第15腳分別通過所述電阻R202、R203與電容C205、C206串聯(lián)后接入HBS總線P1、P2處；所述IC2的第9腳、第10腳分別通過所述電感L203、L202接所述電容C209、C208后接入HBS總線P1、P2處；所述IC2的第12腳、第14腳分別接所述穩(wěn)壓二極管ZD203、ZD201的陰極，所述穩(wěn)壓二極管ZD203、ZD201的陽極與所述穩(wěn)壓二極管ZD204、ZD202的陽極連接，所述穩(wěn)壓二極管ZD204、ZD202的陰極接地；所述電阻R204接于所述IC2的第9、14腳之間；所述電阻R206接于所述IC2的第10、12腳之間；所述電阻R205一端接于L202與C208之間，另一端接于L203與C209之間；所述通信芯片IC2選用MM1192。\n[0026] 所述IC2的第1腳，第5腳和第6腳與微電腦MCU的相應(yīng)功能管腳相連。。本電路從攜帶信息的HBS總線P1、P2處提取控制信息，通過電平轉(zhuǎn)化成CMOS電壓信號經(jīng)由IC2的第1腳輸出到微電腦MCU的第43腳。將微電腦MCU的第44腳輸出的信號經(jīng)由IC2的第\n6腳輸入到總線通訊電路，將CMOS電壓信號轉(zhuǎn)換成適用于總線傳輸?shù)目偩€電壓信號。所述IC2的第15、16腳通過阻容電路連接到HBS總線P1、P2，接受HBS總線信息，所述IC2的9、\n10腳經(jīng)感容串聯(lián)電路連接至HBS總線，將適用于總線傳輸?shù)目偩€電壓信號傳輸至HBS總線P1、P2。\n[0027] 電源供給電路(2)，主要由變電感L201、二極管D201-D204、電容C201-C204、電阻R201、穩(wěn)壓管IC201組成，接至HBS總線。所述變壓器L201的3、4腳分別接HBS總線P1、P2，所述電感L201隔離開附有控制信號的系統(tǒng)總線電源的控制信號，隔離開電源電路對總線上控制信號的干擾，并提取其12V直流載波部分，通過由所述二極管D201-D204組成的全波整流電路和由所述電容C201、C202并聯(lián)接地組成的濾波電路再經(jīng)所述電阻R201接入所述穩(wěn)壓管IC201，所述IC201的輸出端接所述電容C203、C204并聯(lián)接地組成的濾波電路后將12V直流轉(zhuǎn)換成5V直流電壓供微電腦MCU用。\n[0028] 復位電路(3)，主要由電阻R208、電容C212-C214組成，5V電源通過所述電阻R208連接到微電腦MCU的第12腳，微電腦MCU的第12腳通過所述電容C213接地，5V電源通過所述電容C212、C214并聯(lián)接地組成的濾波電路后連接微電腦MCU的第5、15腳。\n[0029] 指示燈電路(4)，主要由電阻R209和發(fā)光二極管HIP組成，5V電源通過所述電阻R209和所述發(fā)光二極管HIP串聯(lián)連接到微電腦MCU的第1腳，以所述發(fā)光二極管HIP的工作狀態(tài)顯示電源的工作狀態(tài)，用作電源指示。\n[0030] 按鍵檢測電路(5)，主要由按鍵S201-S209組成，連接到微電腦MCU的第13、14、\n16-22腳。\n[0031] 液晶顯示電路(6)，主要由液晶屏LCD組成，連接到微電腦MCU的第23-41腳。\n[0032] 晶振時鐘電路(7)，主要由晶振XT201，XT202和電容C215-C218組成主時鐘電路和副時鐘電路，連接到微電腦MCU的第7、8、10、11腳。\n[0033] 微電腦MCU(8)。\n[0034] 如圖4所示，為本實用新型的主控器電路原理圖，主要包括：\n[0035] 開關(guān)電源電路(9)，主要由保險管FUSE，壓敏電阻ZR101，電容C1、EC101、EC102、E103-E106、C101-C107，電阻R151-R163，二極管D101-D104、D111、D121、D122，開關(guān)電源芯片IC101，光感耦合隔離IC102，開關(guān)變壓器T2，穩(wěn)壓管IC103，芯片IC105組成，提供12V和\n5V工作電源。\n[0036] 復位電路(10)，主要由電阻R122、電容C108、C109、EC107組成，5V電源通過所述電阻R122連接到微電腦MCU的第12腳，微電腦MCU的第12腳通過所述電容C109接地；5V電源通過所述電容C109、EC10并聯(lián)接地組成的濾波電源后連接微電腦MCU的第5、15腳。\n[0037] 指示燈電路(11)，主要由電阻R123和發(fā)光二極管LEDA組成，5V電源通過所述電阻R123和發(fā)光二極管LEDA串聯(lián)組成的電路后連接到微電腦MCU的第1腳，用作通訊狀態(tài)指示。\n[0038] 微電腦MCU(12)。\n[0039] 晶振時鐘電路(13)，主要由晶振XT1和電容C119，C120組成主時鐘電路，連接到微電腦MCU的第7腳，第8腳。\n[0040] 總線通訊電路(14)，主要由電阻R102-R107、R124，穩(wěn)壓二極管ZD101-ZD104，電感L101、L102，電容C114、C115、C110、C111、C131、C132，通訊芯片IC104組成。所述電路元件以與分控制器中的總線通信電路(1)相同的電路結(jié)構(gòu)連接，所述通信芯片IC104選用MM1192。\n所述IC104的第1、5、6腳與微電腦MCU的相應(yīng)功能管腳相連。本電路從攜帶信息的HBS總線Pa和Pb處提取控制信息，并通過電平轉(zhuǎn)化成CMOS電壓信號經(jīng)由IC104的第1腳輸出到微電腦MCU的第43腳，將微電腦MCU的第44腳輸出的信號經(jīng)由IC104的第6腳輸入到總線通訊電路，將CMOS電壓信號轉(zhuǎn)換成適用于總線傳輸?shù)目偩€電壓信號。所述IC104的第15、\n16腳通過阻容電路連接到HBS總線Pa、Pb，接受HBS總線信息，所述IC2的9、10腳經(jīng)感容串聯(lián)電路連接至HBS總線，將適用于總線傳輸?shù)目偩€電壓信號傳輸至HBS總線Pa、Pb。\n[0041] 總線通訊電源供給電路(15)，主要由二極管D105，三極管Q102，電阻R112、R113、R115，變壓器L103，濾波器L104和插座X8A組成。由開關(guān)電源電路輸出的12V接所述二極管D105的陽極，所述D105的陰極與所述電阻R112和所述電容C113的一端、所述變壓器L103的第1腳相連；所述電阻R112和C113的另一端與所述電阻R113的一端相連，所述電阻R113的另一端與所述三極管Q102的集電極連接，所述三極管Q102的集電極接所述變壓器L103的第3腳；由所述開關(guān)電源電路(9)輸出的+5V電源通過所述電阻R115接所述三極管Q102的基極；所述三極管Q102的發(fā)射機極接地。所述變壓器L103的第2腳、所述濾波器L104的第3腳接入HBS總線Pa；所述變壓器L103的第5腳、所述濾波器L104的第\n2腳接入HBS總線Pb；所述濾波器L104的第1、4腳分別接所述插座X8A的第3、1腳；所述X8A為主控器與分控制器之間的接口。\n[0042] 本實用新型的總線電源為12V直流，通過+5V電壓通過電阻R115來驅(qū)動三極管Q102，使其飽和導通，導通壓降為0.3V左右，用來作為總線電源直流載波的地線，不直接采用電源地，避免通訊對電源地的干擾。+12V電源通過二極管，再通過所述變壓器L103，用來作為總線電源直流載波的正電源，避免繼電器吸合時對總線電源的影響，從而保證通訊質(zhì)量不受干擾。\n[0043] 溫度采樣電路(16)，主要由電阻R121、R100，二極管D106、D107，電容C112和插座X1A組成。5V電源接入所述插座X1A的第1腳；所述二極管D106、電阻R100、電容C112并聯(lián)，并聯(lián)后所述二極管D106陽極接地，陰極接所述二極管D107的陽極，同時接入所述插座X1A的第2腳；所述二極管D107的陰極接5V電源；所述插座X1A的第2腳通過所述電阻R121與微電腦MCU的第22腳相連。\n[0044] 負載輸出驅(qū)動電路(17)，主要由驅(qū)動芯片IC107，繼電器HT1-HT3，插座X5A、X2A、X1A、X3A組成，所述驅(qū)動芯片IC107的第1-7腳與微電腦MCU的第31-37腳相連，IC107的第8腳接GND，第9腳接12V，第10腳接繼電器HT3，用于控制負離子發(fā)生器，第11腳接繼電器HT2，用于控制高風速電機，第12腳接繼電器HT1，用于控制低風速電機，第13-16腳接插座X2A，用于控制節(jié)氣閥；所述驅(qū)動芯片IC107可采用ULN2003。如圖5所示，為本實用新型的分控制器主控程序流程框圖，所述分控制器的軟件控制流程為：分控制器接通電源后微電腦MCU將進入上電復位，初始化各寄存器及變量，然后進入主程序。主程序中的按鍵處理模塊，主要是判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵操作，則根據(jù)相應(yīng)的按鍵功能進行設(shè)定工作狀態(tài)，再處理下一功能模塊。如果沒有按鍵操作，直接處理下一功能模塊。串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊，將分控制器的當前狀態(tài)按照約定的協(xié)議進行通訊，傳送到主控器。串口接收數(shù)據(jù)處理模塊，接收處理主控器回傳的信息，并更新當前的交換模式。顯示處理模塊，主要是根據(jù)當前的狀態(tài)標志位來顯示當前狀態(tài)。\n[0045] 如圖6所示，為本實用新型的主控器主控程序流程框圖，所述主控器的軟件控制流程為：主控器接通電源后微電腦MCU將進入上電復位，初始化各寄存器及變量，然后進入主程序。主程序中的溫度采樣處理模塊，主要通過微電腦MCU對溫度傳感器的電壓采樣，根據(jù)采樣得到的AD值進行判斷當前室外溫度，若室溫0度以上，則新風交換機工作于交換模式，當溫度處于0度與-7度之間，則進入除霜模式，溫度處于17度以下，則進入換氣模式，若檢測為傳感器故障，則進入故障狀態(tài)。串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理模塊，將主控器的當前工作模式按照約定的協(xié)議進行通訊，傳送到分控制器中。串口接收數(shù)據(jù)處理模塊，接收處理分控制器傳過來的信息，并更新負載輸出狀態(tài)表。負載輸出處理模塊，主要是利用當前的負載輸出狀態(tài)表來控制每個輸出的驅(qū)動。