电子密码钥匙控制空调器的使用

电子密码钥匙控制空调器的使用

陈厚照

（广东 TCL智能暖通设备有限公司）

摘要：现在企业的空调不方便管理，员工随意开关空调、改变设置温度，特别是在仓库的场所，没有WIFI网络，无法通过APP远程控制，耗电极大，也容易损坏空调，通过插入使用USB接口的电子密码钥匙（master-key），可以随时控制空调的开关、设置温度等

关键词：空调；USB接口；EEPROM ;密码

The electronic code key controls the use of the air conditioner

Chen HouZhao

(Guangdong TCL intelligent HVAC Equipment Co., Ltd)

Abstract: At present, the air conditioner of the enterprise is inconvenient to manage. Employees can switch on and off the air conditioner and change the set temperature at will. Especially in the warehouse, there is no WiFi network, which can not be controlled remotely through app. It consumes a lot of power and is easy to damage the air conditioner. By inserting the master key using USB interface, the switch and set temperature of the air conditioner can be controlled at any time

Keywords: Air-conditioner；USB interface；EEPROM; Password

1引 言

空调是耗电大户，特别是企业，一个夏季过去，电费高的惊人。电子密码钥匙，U盘外形大小，简称master-key，使用稳定可靠的EEPROM芯片，存储开机密码、设定温度等，配合带有控制功能的空调，当插入master-key，自动按存储的设定温度开机，拔掉master-key后，空调关机、锁定，不允许操作，非常便捷管理企业空调使用

2电子密码钥匙控制空调器的使用的意义

空调是一个成熟产品，市场规模达到5000万台，竞争激烈，各种专用空调不断推出，如汽车空调、电梯空调等，通过此类细分市场，实现产品创新和技术优势是最好的突围。综观市场，有很多潜在的产品，基本上所有的办公室都会安装空调，但是空调的管理又是一件头疼的事，小的企业不可能专门请一个人专门管理空调，或者像仓库，多数没有WIFI网络，无法通过APP远程控制，而空调本身是耗电大户，整天不关机运行，一个夏天下来会导致企业用电成本剧增，而通过一个小小的master-key实现高效管理，每一个员工都会简单操作，节约成本，减少电费

3电子密码钥匙在空调器上的实现

1）电子密码钥匙的外形如图1所示：

图1 电子密码钥匙外观

U盘外形，小巧灵活，易于携带。可以在表面印上企业LOGO，标准的USB接口，防呆设计使用时候不会反插。为了方便查看电子密码钥匙通电正常，可以增加一颗LED灯作为状态显示

图2 电子密码钥匙的电路原理图

2）电子密码钥匙的内部电路：

①图2左边电子密码钥匙内部有一个EEPROM存储器件，EEPROM (Electrically Erasable Programmable read only memory)是指带电可擦除可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，在使用的时候可频繁地反复编程，简称E方

E方包含一条双向串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL

②电路里有4个电阻和一个电容，其中R79、R80是限流电阻，保护MCU对应的时钟线SCL和数据线SDA不受电流过大损坏，R77、R178是接地电阻，降低信号干扰；电容C15是确保E方在工作的时候，电源稳定，不会导致数据读取和写入时候异常

③电子密码钥匙内部有VCC（电路图里面注明的是5V，也可以是3.3V，该电压要与空调电路板的MCU对应的工作电平一致）、GND、SCL、SDA 4根连接线，其中VCC、GND提供电子密码钥匙电源，由插入的对应设备提供

④一个标准的USB 公头

3） 电子密码钥匙录入数据操作：

所需设备：E方烧录器、PC端专用的录入数据软件、USB转串口线

电子密码钥匙连接到通用的USB母头，USB母头然后接到E方烧录器，最后通过接入USB转串口线连上PC，使用专用的PC录入数据软件设置好开机密码、设定温度、风速等数据，然后下载到电子密码钥匙的EEPROM存储芯片

4）空调电路板设计方案：

①图2右边是装在空调里面的电路板，带有通用的USB母头，电路板里面的MCU有两个I/O端口，一个是时钟线SCL，配置为输出状态，一个是数据线SDA，根据程序的运行，过程中可以配置为输出状态或者输入状态，分别对应电子密码钥匙的时钟线SCL和数据线SDA两根线，实现数据交换

②电路板使用MCU的内置E方或者数据闪存（根据不同的MCU确定，有的提供内部E方，有的提供数据闪存，甚至会使用内部的flash通过软件模拟E方），在出厂的时候，烧录与电子密码钥匙同样的密码，和电子密码钥匙一起配套使用

③电路板程序具有低功耗、正常运行等模式，制冷、制热、除湿和送风等功能，带有显示器和操作面板，也可以接收遥控器信号，使用标准的I2C协议读取和写入E方数据

④电路板编写密码比较程序

⑤电路板编写密码比较不符合报警显示代码

5）电子密码钥匙的工作流程：

①空调通电正常后，开始处于锁定状态，当操作空调面板按键或者按遥控器时，空调响一声，无法操作，显示器闪烁提示插入 “KEY”，当没有插入电子密码钥匙的时候，过一段时间后空调会自动进入低功耗模式，关闭显示，处于最佳省电状态。当空调电路板插入电子密码钥匙后,空调会自动唤醒，退出低功耗模式，进入正常运行模式，程序通过I2C总线向E方发出数据读取指令，E方收到指令后，回传电路板要求的数据。然后空调电路板启动密码校验程序，调用内置的密码与读取的E方存储的密码比较，当密码比较通过时，显示E方传输过来的设定温度，空调处于解锁状态，并且自动调用电子密码钥匙里面的运行模式、风速等参数执行开机命令；并允许操作空调面板按键或者遥控器，可以调整运行模式、设定温度、风速等，并且当调整参数完成后，电路板自动向E方发出数据写入指令，覆盖之前的旧的数据，作为掉电记忆使用；当密码比较不通过，空调发声报警，显示器显示“ERROR”，只有拔出电子密码钥匙后，才停止发声报警，这时可以再一次插入电子密码钥匙，但如果连续5次密码比较不通过，空调一直发声报警，显示器显示“DANGER”，必须要断电，再重新上电才能恢复正常

②可以在电子密码钥匙增加定时时间功能，设定工作时间段，在有效的时间内，空调允许运行，当超过时间，空调自动关机，重新锁定，必须复位电子密码钥匙才能恢复正常

4元件选型的注意事项

E方存储器件：选用上海复旦微公司的 FM24C02，可以存储256个字节数据，擦写寿命100万次，数据保存时间100年，SOP贴片封装，体积小巧，选用国产芯片，货源保证正常

电阻选型：电容：R79、R80为100欧，R77、R178为1000欧，选用国产知名品牌，比如风华等，贴片封装，保证质量和生产工艺

电容选型：电容C15 0.1uF，选用国产知名品牌，比如风华等，贴片封装，保证质量和生产工艺

5结束语

通过一个小小的想法，以较低的成本，设计一个简单的电路，实现空调的企业管理功能，既可以满足产品的细分市场要求，又能在市场激烈竞争的时代，脱颖而出，有效提升产品的销量

参考文献

1. 上海复旦微电子集团股份有限公司 FM24C02A二线制串行EEPROM 技术手册

2. 王洪艳 基于I2C总线协议的E2PROM读写器设计

3. 段桂英，陈飞 浅析数据总线接口标准USB与IEEE139