一款用于暖通空调系统的控制及传输的硬件模块设计

【摘要】：随着技术的进步，原来分散在楼宇住宅各处的暖通空调的控制器已经可以通过无线网络实现互联互通成为一个完整的系统；另一方面智能电网技术和云技术方兴未艾，将暖通空调的控制系统与这两个技术整合将会打开一个全新的市场。为了实现这个目标，需要开发一款设备，以便支持现有产品与国际互联网的互联互通。这个设备将会把私有无线协议网络中的消息解析，然后重新打包发往互联网上的特定服务器以实现各种高附加值的功能。 本文介绍了设备开发过程中硬件设计的相关工作。主要包含产品框图设计，电路原理设计，电源完整性分析及设计，产品设计中碰到的技术问题及解决方法。产品功能框图设计包括元器件的选型，如主控制芯片，外部动态随机存取存储器，以太网驱动芯片等；同时产品还需要能够实现应用现场的软件升级，因此产品功能框图在这方面也有相应的考虑。另外产品功能框图的设计也需要考虑未来几年产品功能增加的要求。电路原理设计完成了整个电路的细节设计，同时包括系统电源功耗估算，并根据系统电源功耗的大小设计电源容量，为了保证系统各芯片正常进入工作状态设计了相应的上电时序，复位时序。电源完整性设计针对产品开发过程中发现的电源问题，分析产品的电源完整性，最终提高了产品的可靠性。产品设计中还碰到了一些技术问题也一并做了介绍，包括产品静电放电试验失败及解决办法，还有网络通信超时及解决办法。 在产品的设计过程中使用了Mathcad，SPICE等设计工具，综合运用蒙特卡罗仿真，电路时域分析和频域分析等多种分析方法，提高了设计质量。 【关键词】：以太网 硬件设计 电源完整性 静电放电
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 市场现状7-13
• 1.1.1 传统家居环境控制产品7-10
• 1.1.2 智能电网及其对温控器产品的影响10-12
• 1.1.3 云计算技术及其对温控器产品的影响12-13
• 1.2 环境温度控制器的未来发展趋势13
• 1.3 课题简介13-15
• 第二章 产品系统框图及主要应用技术15-24
• 2.1 无线跳频技术及其在产品中的应用15-17
• 2.1.1 无线跳频技术的基本原理15-16
• 2.1.2 FCC对跳频技术的要求,以及产品工作频段选择16-17
• 2.2 以太网技术及其在产品中的应用17-18
• 2.2.1 以太网技术的基本原理17-18
• 2.3 电路功能框图18-24
• 2.3.1 电路设计的需求18-20
• 2.3.2 主要元件选型及结构框图20-24
• 第三章 电路原理设计24-47
• 3.1 主要接口电路设计24-35
• 3.1.1 外部总线接口电路设计24-26
• 3.1.2 媒体独立接口电路设计26-33
• 3.1.3 外部闪存电路设计33-34
• 3.1.4 BSL接口电路设计34-35
• 3.2 电源电路设计及热仿真分析35-38
• 3.3 复位和上电时序电路设计38-42
• 3.4 上电电路瞬态分析42-47
• 第四章 电源完整性设计47-57
• 4.1 电源完整性设计47-57
• 4.1.1 电源完整性简介47-49
• 4.1.2 电源完整性建模49-53
• 4.1.3 产品的电源完整性评估及改善53-57
• 第五章 产品开发工程中遇到的其它问题及解决办法57-62
• 5.1 静电放电问题57-61
• 5.1.1 静电放电试验简介57-58
• 5.1.2 直接放电问题描述及解决办法58-60
• 5.1.3 间接放电问题描述及解决办法60-61
• 5.2 网络升级失败问题61-62
• 5.2.1 问题简介61
• 5.2.2 问题分析及解决办法61-62
• 结束语62-63
• 参考文献63-65
• 发表论文和参加科研情况说明65-66
• 附录66-73
• 致谢73

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