一种多功能联网型热泵控制系统的设计与实现
3．2．1 轮询法多任务调度
轮询法多任务调度模仿了实时系统(Real-timeOperating System，RTOS)的原理。实时系统的特点是，如果逻辑和时序出现偏差，将会出现严重的后果，这一点与热泵系统具有繁多任务的特点相符。轮询法多任务调度的宗旨是使各个任务尽快地执行，不要求限定某一任务在多长时间内完成。轮询法多任务调度中，各个任务具有同样的优先级。允许一个任务优先确认一段时间，然后切换给另一个任务。其中，时间段的计时由软定时器来实现，具体实施方法如下。
在水箱控制器以及热泵控制器中，包含多项子设备的控制。该系统针对每个独立子设备的控制设计了专门的软件控制模块，工程应用中可根据实际需要裁剪所需的模块组合，如图12所示。每个软件功能模块，都采用状态机的方式，每次运行至某一个模块，如果该模块的当
前状态未完成，则切换至另一个模块，直到下次切换回该模块，且当前状态完成，才进入下一状态继续运行。每个挂载在主程序中的功能模块，等于是程序中的任务，对于不同任务之间的管理与调度，关乎程序的执行效率。程序中，考虑到任务切换的问题，所以给每个任务每一状态分配的代码执行时间不长，任务内部也并不需要进行占用资源较大的运算等操作。大多数时间任务处于延时等待状态，因此，当某一任务进入延时进程中，控制程序就可以去查询执行其他的任务，等延时完成再执行该任务的处理程序即可。由此可以实现在短时间内的任务循环切换。功能模块内部状态机结构如图13所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/162187.htm
3．2．2 软定时器算法的实现
在该系统中，延时也是系统输出的一个重要部分。但是在传统的延时算法里面，大多是让CPU执行空语句，这样非常浪费系统资源。这里采用单循环队列定时器算法。理论上可以把一个定时器扩展成任意多个定时器，以满足系统需求。
单循环队列计时原理如下：
可以通过声明一个具有n个元素的数组来拓展得到n个软件定时器。同时，定义一个指向数组元素的循环计时队列指针。每当定时中断发生时，循环计时队列指针所指向的定时器元素减1，并且移向下一个元素。当某个元素(软件定时器)的值减到0时，置位与该元素相应的定时器标志位，以便在程序中查询定时时间是否已到。当然，也可以在程序中通过查询该数组元素是否为0来确定。由上可见定时器的定时时间计算如下：
定时时间=中断时间间隔×定时器元素数量
一个软件定时器的简单例子如图14所示。
该系统所采用的这种单循环队列定时器算法，实现简单，而且每个计时周期只需进行一次减法操作，突破了硬件定时器中的数量限制。从系统资源占用的角度来看，是最有效的定时器算法。
4 系统抗干扰措施
在该系统中，压缩机、水泵、外风机等都是大功率强电设备，而且距离控制器比较近，这就使得控制板工作在一个比较恶劣的电磁环境中；另外，各控制器一般都是安装在户外环境，容易受到环境因素的影响，一个突出的影响来自雷电。因此，增强控制板的抗干扰能力是提高系统稳定性的重要途径。
为此，该系统采用了隔离技术，即CPU通过继电器隔离控制交流接触器；而水箱控制板，热泵控制板分别具有3个电平区域，包括单片机电平区(5 V)、通信电平区(5 V)、继电器控制电平区(24 V)，它们之间均设置了光耦进行隔离。
另外，该系统中采用了多种保护器件，包括自恢复保险丝PPTC、瞬变电压抑制器TVS和压敏电阻MOV。
在RS 485通信模块中，采用TI公司的75LBC184。该芯片与普通的RS 485收发器相比的显著特点是片内A、B引脚接有高能量顺变干扰保护装置，可以承受峰值为400 W的过压顺变，因此能显著提高器件的可靠性。其驱动器设计成限斜率方式输出，使输出信号边沿不会过陡，有效的抑制传输线上的噪声高频分量。而且该芯片能承受高达8 kV的静电放电冲击，具有一定的防雷能力。对一些环境比较恶劣的现场，可直接与传输线相接而不需要任何外加保护元件。而CAN总线自身抗电磁干扰性高，传输距离远和可靠的错误处理和检测机制，也加强了系统通讯的可靠性。该系统采用自带CAN总线控制模块的dspic30F5011，以及PCA82C250作为CAN收发器。
5 结语
基本完成了整个热泵空调控制系统的硬件和软件的实现。通过RS 485或CAN通信实现了远距离的通信控制，做到真正的大规模联网。对机组外部环境的多种因素进行探测，设计出一套根据实际情况进行模式转换，关机报警等动作的可靠系统。轮询法多任务调度以及软件定时器的引入提高了系统效率，突破了中央处理器的硬件局限。多种抗干扰措施更增强了系统对恶劣外部环境的适应能力。
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