嵌入式多设备节能控制系统设计与实现

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 嵌入式多设备节能控制系统设计与 实现 摘 要： 针对传统的嵌入式设备 节能控制系统无法实现高效节能的问题， 设计并实现嵌入式多设备节能控制系统， 其由应用端、输出端和控制端组成。应 用端对嵌入式设备信息进行监控和分析， 获取到监控结果和分析结果并传输到终 端。终端的网关服务器利用 TCP/IP 协 议对监控结果和分析结果进行接收，通 过 RS 485 总线将这些信息传输到控制 端。控制端对终端传输来的监控结果和 分析结果进行接收和控制，根据线路和 环境信息特点制定嵌入式设备的节能控 制指令。仿真实验证明，所设计的系统 节能效果较高。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中国论文网 /8/view-12916209.htm 关键词： 嵌入式设备； 多设备； 节能控制系统； 系统设计 中图分类号： TN245?34； TM92 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（ 2017）08?0173?03 Design and implementation of embedded multi?device energy?saving control system SHEN Yuxia， HAO Xiaohui （Jiyuan Vocational and Technical College， Jiyuan 459000， China） Abstract： Since the traditional embedded device energy?saving control system cant realize the high?efficiency energy saving， an embedded multi?device energy?saving control system was designed and implemented. The system is composed of the application terminal， output terminal and control terminal. The application terminal monitors and analyzes the information of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 the embedded device， and transmits the monitored results and analyzed results to the system terminal. The gateway server of the system terminal receives the monitored results and analyzed results by means of the TCP/IP protocol， and transmits them to the control terminal through the RS 485 bus. The control terminal receives and controls the monitored results and analyzed results from the system terminal， and formulates the energy?saving control instruction of the embedded device according to the characteristics of circuits and environmental information. The simulation experiment results show that the designed system has high energy?saving effect. Keywords ： embedded device； multi?device； energy?saving control system； system design 0 引 言 嵌入式设备是一种将软件与硬件 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 有机结合起来进行独立工作的设备1?3， 其在人们的日常生活、工作中应用很广。 随着网络技术的不断发展，人们对嵌入 式设备的能耗要求也越来越高，节能控 制系统随之出现4?6 。传统的嵌入式 设备节能控制系统如下：文献7设计基 于监控器的嵌入式设备节能控制系统； 文献8基于分布式管理设计嵌入式设备 节能控制系统；文献9基于 EMS 设计 嵌入式设备节能控制系统；文献10基 于通信协议融合技术设计嵌入式设备节 能控制系统，但这些系统维护成本较高， 不适合应用于嵌入式设备较多区域的节 能。为了克服传统方法的缺陷，设计并 实现了一种新的嵌入式多设备节能控制 系统。 1 框架下的嵌入式设备节能控制 系统设计 1.1 系统整体架构设计 所设计的框架下嵌入式设备节能 控制系统由应用端、终端和控制端组成， 如图 1 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 分析图 1 可知，嵌入式多设备节 能控制系统的终端主要进行嵌入式设备 信息的统计、分析和通信，其核心元件 是网关服务器；应用端主要进行嵌入式 设备的监控和分析；控制端基于嵌入式 理念，应用硬件与软件相结合的自动控 制方式，实现对嵌入式设备的高效节能。 1.2 传输端设计 传输端是整个嵌入式设备节能控 制系统的传输核心，其中的网关服务器 可通过传输控制协议/因特网互联协议与 应用端进行信息互传，并利用 RS 485 总线传输与控制端相连，是应用端、终 端端和控制端的通信“ 纽带 ”，图 2 是 RS 485 总线传输串口图。 分析图 2 可知，嵌入式设备信息 是经由应用端采集到的，终端利用 TCP/IP 协议对这些信息进行接收，并经 由 RS 485 总线传输串口传输到控制端。 所设计的 RS 485 总线传输串口经由射 频差分无线传输方式与控制端进行半双 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 全工通信，并利用 SN65LB 芯片对嵌入 式设备信息的监控结果和分析结果的传 输进行控制。SN65LB 芯片能够实现高 达 128 个嵌入式设备信息的同时传输， 其传输准确率非常高，可间接保障系统 节能效果。 1.3 应用端设计 嵌入式设备节能控制系统中，应 用端负责对嵌入式设备信息的监控和分 析，嵌入式设备信息包括系统线路、设 备能耗和设备周边环境的信息。本文选 择 AT91SAM9260 处理器作为应用端核 心部件，其为基于 ARM9 单片机的针脚 兼容处理器，具有 64 MB 实时存储器、 2 MB 非易失闪存器和 128 MB 非线性 宏单元存储器，可为嵌入式设备节能控 制系统提供加速、总线控制、显示处理 等运算功能，具有强大的编程处理能力， 且价格低廉，能够满足大众的消费水平， 图 3 是 AT91SAM9260 处理器结构图。 分析图 3 可知，AT91SAM9260 处理器拥有 3 个拓展接口，主要进行计 时电路、复位电路和锁相滤波电路等的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 连接，也可连接具有特殊功能的管控元 件。AT91SAM9260 处理器必须进行外 接的元件是振荡器，且需要至少两个振 荡器进行协同作业。主振荡器负责嵌入 式设备信息处理的整体计时，频率通常 选择为 15 MHz，副振荡器则负责精细 计时，频率选择为 33 kHz。AT91SAM9260 处理器在进行嵌 入式设备信息的分析过程中，也将把主 振荡器的计时结果标记到嵌入式设备信 息中。 1.4 控制端设计 终端先向控制端发送节能指令， 再将应用端的监控结果和分析结果传输 到控制端，控制端对这些信息进行接收 和控制，并根据线路和环境信息特点制 定嵌入式设备的节能控制指令。控制端 选用的核心控制元件是 SG6742MRS 控 制芯片，该芯片是一种具有基于双列直 插设计的标准操作程序，其额定电压为 30 V，最大工作电流和频率分别为 20 mA 和 80 kHz，可在-40 ，120 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 h 境下进行工作，并能够为所设计的嵌 入式设备节能控制系统提供超强的运算 能力，图 4 是 SG6742MRS 控制芯片结 构图。 由图 4 可知，SG6742MRS 控制 芯片是嵌入式设备节能控制系统中最重 要的部分，其拥有电源电路、串口电路、 复位电路、时钟电路等外围电路。图 4 中给出的外围电路均是实现系统高效节 能设计必不可少的。同时， SG6742MRS 控制芯片还设有基于非易 失闪存技术监控下的内存卡和指令设计 接口。SG6742MRS 控制芯片将监控结 果和分析结果存储于内存卡中，利用指 令设计接口对内存卡中的数据进行有序 调用。 2 框架下的嵌入式设备节能控制 系统软件设计 本文设计的嵌入式设备节能控制 系统，对节能控制指令的实施需要经由 控制软件实现，控制软件是一种在线指 令实施网页，该网页的设计界面简单易 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 懂且流程明确，其能够实现对所需节能 场所中所有嵌入式设备进行节能控制， 如图 5 所示。 分析图 5 可知，在线指令实施网 页的界面分为 4 个模块。按用户的使用 顺序来分：第 1 模块可实现嵌入式设备 节能控制系统的用户注册、登录和退出； 第 2 模块可实现嵌入式设备的区域（房 间）查询，用户也可在此模块中修改个 人信息、学习系统使用方法；第 3 模块 可实现对所需节能场所中所有嵌入式设 备信息进行汇总，由应用端采集到的各 类监控信息将在此模块中进行展示；第 4 模块是系统软件的核心，此模块将会 对控制端给出的嵌入式设备节能控制方 案进行展示，用户可以选择是否接受该 方案，也可在第 2 模块的用户信息中， 将节能控制的接受方式改为“自动接受” 。 在第 4 模块中，系统的节能控制成果也 可以被用户实时查看到。 所设计的嵌入式设备节能控制系 统对嵌入式设备的控制代码设计如下： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 Mold circumscription architecture _ArcNetFile unsigned defineHold20； unsigned defineStatus5； unsigned defineHandle4； unsigned defineUnittype2 ； unsigned defineFeature2； unsigned defineYardman10； unsigned defineOutputvalue118； ArcNetFile， *PArcNetFile； if（REVISE_YES=g_McaMgr.GainFirst Mca（ m_unHandleControl， pMca， 108） ） 3 实验分析 实验通过对比方式，对本文系统 的节能效果进行分析。用于对比的嵌入 式设备节能控制系统为基于分布式管理 的节能控制系统，以及基于通信协议融 合技术的节能控制系统。选择三台嵌入 式设备作为实验对象，令三台设备正常 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 运行 48 h 并记录下实际能耗见表 1。 利用本文系统、传统的基于分布 式管理的节能控制系统和基于通信协议 融合技术的节能控制系统分别作用于三 台实验对象，并进行 48 h 的节能控制， 实验结果输出曲线如图 6 所示。 分析图 6 可知，本文系统输出的 对三种嵌入式设备节能控制成果曲线， 始终位于三个系统曲线的最低位置。说 明本文系统的节能效果要明显高于传统 的基于分布式管理的节能控制系统和基 于通信协议融合技术的节能控制系统。 由于曲线图仅能展示出系统的瞬时节能 效果，对于整体节能效果的梳理并不清 晰，因此，将图中数据汇总成表进行对 比，如表 2 所示。分析表 2 中的数