图 4.13 太阳辐射强度检测电路
4.4.3 控制节点
4.4.3.1 电机启停控制电路
当蒸发器中的温度足够低时，则系统需要停止压缩机的运行，相反，则需要控制压缩机的运行。由于控制节点上的微控制器MSP430的I/O口的输出电流较小，不能直接驱动继电器电路，需要加驱动电路。考虑到继电器可能会出现反向电压的现象，采用能耐高反向电压的三极管作为驱动元件，继电器选用12V的JZX-18F小型电磁继电器，最大工作电流为3A，具有体积小、动作迅速等特点。电路设计如图4-11所示。
图 4.14 电机启停控制电路
CTRL1信号接在MSP430单片机的P3.0口，这里为了加强抗干扰能力和增加驱动能力，单片机的控制信号输出通过光电耦合电路和NPN型三极管电路送给继电器。当P3.0口输入高电平时，光耦输入端有电流产生，光耦内部的发光二极管开始发光，输出端的光敏三极管导通，最终继电器线圈通电，触点得以闭合。当P3.0口为低电平时，光耦输入端无电流产生，继电器线圈没有通电，因此触点断开，与继电器相连的二极管可以释放继电器线圈中的反电势电流，起到了续流的作用，保护继电器安全工作。
4.4.3.2风门开度控制电路
风门开度控制电路用于控制冷热风混合风门、出风口风门的挡板开度，从而控制出风的温度和风向。而挡板开度的控制其本质就是控制电机的转动角度，这种控制方式非常适合使用步进电机来进行控制。
步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它 实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输 出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱 动，用途很广。 使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲 信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各相绕组。每输入一个脉冲到脉冲 分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距 角）。 正常情况下，步进电机转动总的角度和输入的脉冲个数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受 电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入，所以 特别适合于微机控制。总体上说，步进电机有如下优点：
1．不需要反馈，控制简单。
2．与微机的连接、速度控制（启动、停止和反转）及驱动电路的设计比较简单。
3．没有角累积误差。 4．停止时也可保持转距。
5．没有转向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。 6．即使没有传感器，也能精确定位。
7．根椐给定的脉冲周期，能够以任意速度转动。
综合以上考虑，本设计采用一个两相四线步进电机作为风门开度控制电机，为了电路必须保证步进电机的绕组有足够的电压、电流和正确的波形，同时也要保证驱动电路功率放大器件的安全运行，这里选用集成芯片 L298N 作为步进电机的驱动芯片。L298N 是 SGS 公司为控制和驱动电机而设计的双通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片 IC 之中，使外围器件成本
降低，整机可靠性提高。其具体的电路连接如下图所示：
图 4.15 风门开度控制电路
4.4.3.3 鼓风机控制电路
由于鼓风机节点需要实现的是风速的调节，也就是控制直流电机的转速。而MSP430单片机的内部定时器可以实现PWM波的输出，因此，可以利用这一特性，对直流电机进行脉宽调制（PWM）的方式来实现转速的调节。
由于内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。因此，这里还是采用L298N作为直流电机调速的驱动芯片，其电路连接图如下所示：
图 4.16 鼓风机控制电路
这里，由于只需要控制电机的转速，无需控制电机的正反转，因而IN1、IN2不再连接到单片机的IO口，而是直接固定接高电平或低电平，从而是电机始终保持一种转向。ENA则与单片机的PWM输出口相连，单片机通过输出不同占空比的PWM波来调节电机的转速。
第5章 系统软件结构设计 5.1 系统软件的整体分析和设计
本设计中CAN主节点要接收多个子CAN节点的信息，并做复杂的模糊PID运算，并根据运算结果向控制CAN子节点发出控制指令，而CAN子节点仅仅只需采集传感器的数据并通过CAN总线发送，或者接受CAN主节点的控制。由此可见，主节点与子节点的任务规模和复杂度相差很大，因而，本设计中主节点采用Linux操作系统的来实现，而子节点只需要采用传统的大循环加中断的裸机程序结构。
主节点采用的基于ARM920T核的S3C2440芯片搭配64M的SDRAM和256M的NAND FLASH,再加上ARM9内带的内存管理单元（MMU）的支持，可以实现Linux的移植。其程序的开发在PC端的虚拟Linux系统完成，并通过多种接口将编译完成的可执行代码下载到ARM端的Linux系统运行。
子节点的程序开发也是在PC端的IAR集成开发环境中完成，并通过JTAG接口将程序下载到MSP430的FLASH中运行。
5.2 主节点程序设计
主节点的工作主要包括接收信息采集子节点通过CAN网络传输的传感器采用信息、接收按键输入的设定温度、根据用户设定温度以及传感器的采样信息进行模糊PID运算、向控制子节点发出控制信息、在TFT液晶屏上实时显示当前的温度和光照等状态信息。由于S3C2440芯片在正常工作前必须对系统进行正确的配置和代码搬运等一些前期的工作，而Linux系统的启动也同样需要一小段代码去引导，因而，首先必须完成启动代码的移植，接着还需移植操作系统内核和根文件，完成这些，应用程序的运行平台才算建立。整个程序开发的过程如下图所示：