基于RTOS的太陽能熱水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹通過在單片機(jī)內(nèi)嵌入實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS來實(shí)現(xiàn)太陽能熱水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。文中包含主控制端（主端）與數(shù)據(jù)采集端（從端）的功能模塊圖及說明，對(duì)存在的多個(gè)任務(wù)進(jìn)行解釋分析，并給出實(shí)現(xiàn)主從通信所定義的幀結(jié)構(gòu)和使用I2C總線在EEPROM存儲(chǔ)器中讀寫數(shù)據(jù)的程序代碼解析。

    關(guān)鍵詞：RTOS RTX51TNY 太陽能熱水控制 EEPROM

引言

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展與壯大，越來越多的單片機(jī)在使用中實(shí)現(xiàn)了RTOS（Real Time multi-tasking Operation System）的嵌入，采用多任務(wù)機(jī)制來提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率和縮短響應(yīng)所用的時(shí)間。由于嵌入式工業(yè)的基礎(chǔ)是以應(yīng)用中心的芯片設(shè)計(jì)和面向應(yīng)用的軟件開發(fā)，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)進(jìn)入嵌入式工業(yè)的意義不亞于歷史上機(jī)械工業(yè)采用三視圖的貢獻(xiàn)，對(duì)嵌入式軟件的標(biāo)準(zhǔn)化和加速知識(shí)創(chuàng)新是一個(gè)里程碑。RTOS具有下述優(yōu)點(diǎn)。

①RTOS是一個(gè)可靠性和可信性很高的實(shí)時(shí)內(nèi)核，將CPU時(shí)間、中斷、I/O、定時(shí)器等資源都包裝起來，留給用戶一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API，并根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU時(shí)間。

②RTOS作為軟件開發(fā)平臺(tái)是十分可取的，基于RTOS上的C語言程序具有極大的可移植性。據(jù)專家測(cè)算，優(yōu)秀RTOS上跨處理器平臺(tái)的程序移植，只需要修改1%～5%的內(nèi)容。

    ③RTOS的引入，解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件比重不斷上升、應(yīng)用程序越來越大，對(duì)開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理將成為一個(gè)大的課題。引入RTOS相當(dāng)于引入了一種新的管理模式，對(duì)于開發(fā)單位和開發(fā)人員都是一個(gè)提高。

本方案從如何更好解決小區(qū)和樓群內(nèi)居民的生活用熱水問題出發(fā)，利用綠色環(huán)保的太陽能為主要能量來源，以樓為單位綜合控制，為用戶提供生活熱水。這不僅方便了生活，摒充了傳統(tǒng)的獨(dú)立式熱水器存在的安全隱患，也便于業(yè)主集中管理和規(guī)劃。

1 系統(tǒng)工作概況

本太陽能熱水控制系統(tǒng)以太陽能為能源，加熱位于戶外屋頂上集熱器中的水。被加熱升溫后的水，通過循環(huán)閥進(jìn)入大水箱，再經(jīng)由重力到達(dá)小水箱，小水箱中設(shè)有輔助能源保持水溫的恒定，再通過升壓裝置將熱水送到各家各戶。該系統(tǒng)在缺省狀態(tài)下，以自動(dòng)控制模式判斷四個(gè)閥門（主要控制點(diǎn)）的工作狀態(tài)，也可根據(jù)需要由工作人員進(jìn)行手動(dòng)控制。工作人員通過主端的操作控制面板完成人與系統(tǒng)的交互。位于面板上的顯示屏?xí)��?shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作情況和各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，供工作人員參考。水箱高度和需要開啟加熱閥門時(shí)的溫度等十二個(gè)系統(tǒng)參數(shù)，既可以在控制箱內(nèi)的操作控制面板上設(shè)置和通過顯示裝置查看，也可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控的計(jì)算機(jī)界面上

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