摘  要： 针对空调系统开发过程中涉及的设备较多、开发过程复杂，而工业生产需要高效率以及灵活性而引入了面向对象分析方法。通过实验证实了该方法的设计结果的可行性，用面向对象的方法分析和实现的系统不但灵活且易于维护，大大提高了开发以及纠错的速度。
关键词： 空调系统；面向对象；复杂控制；电机控制

　空调即空气调节器，是为空间区域（一般为密闭）提供处理空气的机组。它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。
空调基本上已经是人们生活中的必须品，其更新换代也很快。因此在开发系统的时候需要有一套完整的方案，且开发出来的产品要有很强的拓展性，方便功能模块的添加和系统移植。
1 空调功能分析
　大部分民用空调分为挂机和柜机两种机型，无论是哪一种机型都有室内机和室外机两个机体。空调有两种基本系统：单冷系统和冷热两用系统。详细区分又有如下一些基本功能：
　（1）制冷、制热（单冷机不具备）、除湿、风速和风向控制功能。这是系统的最基本功能，是构成空调系统的基础。
　（2）空气清理功能。此功能是空调发展的产物，将空气清理器的功能集中到了空调中，主要作用是净化室内环境，排除空气中的有害物质。
　（3）数据采集功能。作为空气调节器，必须有实时的数据才能够准确地把握调节的力度，此功能是系统完成各种运作的根本。
　（4）信号接收与显示功能。该功能是用户控制系统的途径。
2 空调系统工艺要求
　空调系统要求要有“手动”和“自动”两种运行模式。“自动”模式下系统可以根据室内空气的情况判断运行方式，整个过程不需要用户的命令，系统将自动把室内环境调节到最佳；如果用户对“自动”模式下调节的结果并不满意，希望系统按照自己的意愿运行，则可以运用“手动”模式来操作系统，此时系统除电机保护运行方式外的所有运行都按照用户的命令进行。在任一时刻，系统只能工作在一种模式下。系统中的电机都是相互配合的，不能孤立出来运行在另一种模式下，当系统中的基本电机设备（例如：压缩机、四通阀、温度传感器等）出现故障时，系统要停止运行；如果是对整个系统的基本功能运行无阻碍的辅助设备出现故障（例如：显示器，蜂鸣器等），系统可以继续运行。
3 分析方案
　要完成一个完整的系统设计必须要有一套完善、可行、细致的设计方案，方案中要明确系统功能、服务对象，充分考虑到用户要求和产品的针对性。根据产品需要规划出一套适合的硬件与软件系统的设计方案，方案描述要明确、简洁、易懂[1]。
　面向对象分析方法是现在工程中使用最为广泛的分析方法，无论是从认识论的角度还是与传统的分析方法相比较，都有它显著的优点，因此选用面向对象分析方法无疑是最适合的[2]。
　一个完整的空调系统，首先要有能够实现功能的基本设备（例如：压缩机、四通阀、风机等），虽然种类比较多，但是在控制上的基本逻辑大多大同小异，因此运用面向对象的方法从这一系列的设备中抽象出一个类，并将其定义为“电机类”。电机类都有统一的属性，在操作上可以采用统一的命令来控制不同的电机工作，实现对所有电机控制方式一致化。其次，要使电机配合运转需要一个完整的控制体系和保护体系，而控制体系和保护体系同样有着对象的特点，例如压缩机被选中后，经过保护时间然后启动、运行、关闭，以及压缩机启动后某个电机的联锁保护运作等。同样运用面向对象的方法抽象出类：控制类和保护类。将与控制系统运作相关的控制都集中在控制类中，而与系统设备保护相关的控制都集中在保护类中。在系统运行的时候，控制类与保护类并不会直接作用在电机设备上，而是通过系统向设备对象发送指令来间接控制。如此与电机类一样，控制类与保护类都由统一的命令来控制[3]。
　根据以上分析可以得出一个空调系统结构如图1所示。

　在进行具体的设计之前先要建立一个系统用例图，用例建模是从用户的角度描述系统功能，指出各个功能的操作者，实际上也就是规范了系统的功能模块。在系统设计的初期进行用例建模是十分必要的，因为它能为程序研发提供约束和准绳[4]，可以确定系统的功能之间的关系空调系统用例图如图2所示。
在图2中可以看到当用户下达命令后，系统会对命令进行分析然后判断得到运行方案，这个过程属于控制类；然后启动电机保护，其控制过程属于保护类；最后电机运作完成功能，此过程则属于电机类，这个过程描述的是“手动”模式，但“自动”模式也只是少了用户命令这一步，依然包括了功能判断、保护措施和功能实现。

4 空调系统功能实现
　空调系统的设计是以电机为基础，由功能实现控制和电机保护两种逻辑控制，也就是说系统可以分为两个部分，一个是专门控制电机的基本部分，一个是用于判断电机运行方式和保护措施的逻辑判断部分，因此在硬件上可以采用双MCU的形式来实现硬件功能[5]，如图3所示。

　这两个MCU分别负责系统的两个部分：操作面板和电源板。操作面板指用于判断电机运行方式和保护措施的逻辑判断部分；电源板指专门控制电机的基本部分。两个MCU通过相互之间通信来交换信息，如此实现系统功能。然后在硬件的基础上来完成软件设计。
　在软件设计中要具体考虑到空调的功能，根据一款空调的开发说明，本空调的主要功能有：制冷、制热、除湿、空气清理，此外还有很多的附加功能，例如定时、童锁、调节风速等。系统运行接收到命令后如何反应，这就需要功能判断来实现，然后根据运行模式来开启电机保护功能，之后运行电机。系统序列图如图4所示。系统结构明朗、易懂[6]。

　在“自动”模式下操作面板和电源板的工作序列不变。
　以上设计方案已成功运用于企业空调开发设计。面向对象分析方法的使用使整个系统的实现变得简单，程序也不会出现杂乱的情况，分工清晰，工作量少效率高，而且易读且维护起来更加简单。在同一系列的空调中往往是在某一个功能上有差别，采用面向对象分析方法设计出来的系统有很强的移植性、再组合性且修改起来也非常方便，因此适合企业生产系统产品时使用，可以大大节约开发的时间，提高效益，在电子产品设计中有很广阔的应用前景。
参考文献
[1] 毕忠东，刘启明.面向对象的软件工程与面向对象的建模方法[J].福建电脑，2007（8）：54-55.
[2] 许勇.面向对象的机电一体化系统原理方案表达[J].机械设计与研究，2010，26（6）：50-53.
[3] 陈博通，刘松.面向对象的方法在风送控制系统中的应用[J].自动化仪表，2010，31（3）：29-31.
[4] 王锴.面向对象思想在PLC编程中的应用[J].山西科技，2010，25（6）：48-49.
[5] 张辉，翟红生.基于UML建模的通用传感器测控系统开发[J].微计算机信息，2007，23（12）：147-149.
[6] 周志锋，徐博，孙广富.UML建模的嵌入式系统开发方法研究[J].单片机与嵌入式系统应用，2011（1）：17-20.