1、中北大學(xué)2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 中 北 大 學(xué) 信 息 商 務(wù) 學(xué) 院畢業(yè)論文學(xué) 生 姓 名：郭潤(rùn)強(qiáng)學(xué) 號(hào)：09050142X18學(xué) 院、系：信息商務(wù)學(xué)院、信息與通信工程系專(zhuān) 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)設(shè) 計(jì) 題 目：汽車(chē)車(chē)內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究起 迄 日 期:2013年2月23日2013年6月30日指導(dǎo)教師:楊湖 2013 年 2 月 23 日汽車(chē)車(chē)內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究摘要汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)具有熱工系統(tǒng)的性質(zhì)，幾十年來(lái)，汽車(chē)車(chē)室溫濕度控制策略主要以雙位控制為主。隨著汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈以及人民對(duì)溫濕度控制的精準(zhǔn)要求越來(lái)越高，汽車(chē)車(chē)內(nèi)溫濕度控制逐步向PID、模糊控制發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)汽車(chē)空調(diào)

2、工作原理和空調(diào)總成的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)了以AT89C52為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，并對(duì)控制器硬件電路部分做了設(shè)計(jì)。汽車(chē)車(chē)室的溫度主要由汽車(chē)車(chē)室熱負(fù)荷和汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的制冷量和制熱量影響。汽車(chē)車(chē)室熱負(fù)荷主要包括太陽(yáng)熱輻射熱、車(chē)身傳導(dǎo)熱、駕乘人員散發(fā)熱以及信封引起熱量差等；汽車(chē)空調(diào)的制冷、制熱量與風(fēng)道風(fēng)量、蒸發(fā)器和暖氣芯換熱系數(shù)等有關(guān)。建立以溫度誤差和誤差變化率為輸入，以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、混合風(fēng)門(mén)開(kāi)度、壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)、暖水閥開(kāi)關(guān)為輸出的車(chē)室溫度模糊控制器，仿真結(jié)果表明其客服了雙位控制時(shí)壓縮器、暖水閥開(kāi)關(guān)過(guò)于頻繁以及PID控制的調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。同時(shí)，針對(duì)普通模糊控制器存在穩(wěn)態(tài)誤差的缺點(diǎn)，采用辯論域的方法，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

3、和混合風(fēng)門(mén)開(kāi)度進(jìn)行自適應(yīng)模糊控制，取得更好的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。電子膨脹閥逐步取代熱力膨脹閥成為節(jié)流降壓元件，可以更好地控制蒸發(fā)器過(guò)熱度，從而控制蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度。根據(jù)通用的模糊規(guī)則，建立蒸發(fā)器過(guò)熱度模糊控制器，過(guò)熱度控制效果令人滿(mǎn)意。由于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中不采用主動(dòng)增濕措施，而是利用溫度對(duì)濕度的影響，對(duì)濕度進(jìn)行控制。其中濕度的計(jì)算借助美國(guó)供暖、制冷、空調(diào)工程師學(xué)會(huì)接觸的公式推導(dǎo)得出，建立以溫度誤差為主要參數(shù)，溫度誤差為修正參數(shù)的模糊控制器。關(guān)鍵詞：汽車(chē)空調(diào) 溫度 濕度 模糊控制 Design and research of temperature and humidity control sys

4、tem of vehicleAbstractProperties of automotive air conditioning system with thermal systems, for decades, mainly in the double control of temperature and humidity control strategy of vehicle. With the market competition becomes increasingly fierce and the people on the temperature and humidity contr

5、ol precision request more and more high, temperature and humidity control car gradually to PID, fuzzy control. In this paper, through the analysis of the principle and air-conditioning automobile assembly structure, the design of microcontroller control system with AT89C52 as the core, and the hardw

6、are circuit of the controller part of the design.Car room temperature mainly affected by vehicle room heat load and the automobile air conditioning system cooling capacity and heating capacity. Room heat load car mainly comprises a solar heat radiation heat, body heat, the occupants to loose heat an

7、d envelope caused by poor heat; automotive air conditioning refrigeration, heating and the air quantities, evaporator and heater core heat transfer coefficient. To establish the temperature error and error change rate as input, the fan speed, mixed air damper opening, compressor switch, warm water v

8、alve switch for output car room temperature fuzzy controller, the simulation results show that the customer service dual control compressor, warm water valve switch too frequent and long regulation time PID control. At the same time, in view of the existing shortcomings of the steady-state error of

9、ordinary fuzzy controller, by using the method of argument domain, the fan speed and throttle opening degree hybrid adaptive fuzzy control, has steady performance and better dynamic performance.Electronic expansion valve gradually replaced thermal expansion valve as throttle decompression element, c

10、an better control of evaporator superheat, evaporation temperature and control the evaporator. Based on the fuzzy rules of general, establishment of fuzzy control on evaporator superheat superheat, a satisfactory control effect.Because the active humidification measures are not used in automotive ai

11、r conditioning system, but the influence of temperature on humidity, to control humidity. The humidity of the United States is calculated by means of heating, refrigeration, Air Conditioning Engineers learn contact formula, to establish the temperature error as the main parameters, fuzzy controller

12、for temperature error correction parameters.Keywords: automobile air conditioningtemperatureand humidityfuzzy control 目 錄 1 緒論 1.1 論文的目的與意義1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2 1.3 汽車(chē)空調(diào)特點(diǎn)4 1.4 課題的提出及研究?jī)?nèi)容4 2 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)工作原理6 2.1 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理6 2.2 汽車(chē)空調(diào)總體結(jié)構(gòu)6 3 汽車(chē)空調(diào)硬件電路設(shè)計(jì)8 3.1 汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件8 3.1.1 工作原理8 3.1.2 硬件組成8 3.2 單片機(jī)的外擴(kuò)存

13、儲(chǔ)器選取9 3.2.1 SPCE061A的最小系統(tǒng)組成10 3.2.2 外擴(kuò)存儲(chǔ)器選擇11 3.3 電源電路設(shè)計(jì)12 3.4 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)12 3.4.1 溫度傳感器的選擇12 3.4.2 溫度傳感器采樣放大電路13 3.5 轉(zhuǎn)向器電路設(shè)計(jì)14 4 汽車(chē)空調(diào)人機(jī)接口的設(shè)計(jì)16 4.1 8255和A589C52的硬件連接16 4.2 LED顯示器17 4.3 鍵盤(pán)工作原理17 4.4 串行存儲(chǔ)及系統(tǒng)監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)18 4.4.1 監(jiān)控芯片X25045功能介紹18 4.4.2 X25045與單片機(jī)AT89C52的接口電路19 4.5 混合風(fēng)門(mén)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)20 4.5.1 SI-

14、73001功率驅(qū)動(dòng)原理20 4.5.2 PMM8713的特點(diǎn)及其管教功能20 4.6 串行通訊接口的設(shè)計(jì)21 4.6.1 串行數(shù)據(jù)通信概述21 4.6.2 單片機(jī)與PC機(jī)的串行接口及電路23 4.6.3 串行通訊的工作方式和波特率設(shè)置23 5 汽車(chē)空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)24 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述24 5.2 系統(tǒng)軟件的工作模式24 5.3 系統(tǒng)軟件的模塊化編程25 5.3.1 主程序模塊25 5.3.2 按鍵掃描處理子程序模塊28 5.3.3 FUZZY控制系統(tǒng)算法子程序模塊31 5.3.4 溫度信號(hào)采集子程序模塊32 5.3.5 模糊控制子程序模塊34 5.3.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制子

15、程序模塊35 6 結(jié)論36 參考文獻(xiàn)37 致謝391 緒論1.1 論文目的及意義汽車(chē)空調(diào)作為一種舒適性空調(diào)，不僅是人民生活水平提高的標(biāo)志，也是提高汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)空調(diào)的溫度控制性能提出了更高的要求。國(guó)外一些大汽車(chē)公司的高檔汽車(chē)上紛紛裝有全自動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)，而國(guó)內(nèi)大部分高檔汽車(chē)的空調(diào)控制器是進(jìn)口的，目前還沒(méi)有自主開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)空調(diào)自動(dòng)控制器?？傮w來(lái)看，我國(guó)目前汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的電子化程度較低，大多數(shù)仍采用手動(dòng)控制或簡(jiǎn)單的位式控制。手動(dòng)控制一方面會(huì)出現(xiàn)車(chē)內(nèi)溫度與乘員舒適要求相差很大，不能滿(mǎn)足舒適性和節(jié)能性的要求；另一方面容易分散

16、駕駛員的注意力，降低行車(chē)的安全性。手動(dòng)控制己成為汽車(chē)空調(diào)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。而國(guó)外一些高檔汽車(chē)上已經(jīng)配有全自動(dòng)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，并且對(duì)這些先進(jìn)的技術(shù)率先申請(qǐng)了專(zhuān)利，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行了保護(hù)，因此無(wú)法破解其核心技術(shù)，這樣就形成了引進(jìn)-落后-再引進(jìn)-落后的惡性循環(huán)，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)加入WTO和全球貿(mào)易大市場(chǎng)的形成，國(guó)外先進(jìn)的汽車(chē)空調(diào)控制技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)造成很大的沖擊和壓力，汽車(chē)工業(yè)又面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我們只有自主開(kāi)發(fā)適合我國(guó)交通、氣候的汽車(chē)空調(diào)全自動(dòng)控制器，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，制訂出汽車(chē)空調(diào)控制器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能提高我國(guó)汽車(chē)工業(yè)整體水平，否則就會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中失敗，因而 加緊

17、汽車(chē)空調(diào)全自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究勢(shì)在必行。目前，我國(guó)汽車(chē)保有量己超過(guò)1億萬(wàn)輛，汽車(chē)年產(chǎn)量約18000萬(wàn)輛，汽車(chē)空調(diào)市場(chǎng)有著廣闊前景。而現(xiàn)在進(jìn)口汽車(chē)空調(diào)控制器的價(jià)格較高，而實(shí)際的生產(chǎn)成本較低，隨著人民生活水平的提高和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，全自動(dòng)控制的空調(diào)汽車(chē)由于具有較好的舒適性和節(jié)能性以及方便駕駛員操作等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)越來(lái)越受到人們喜愛(ài)，因而我們必須不失時(shí)機(jī)地抓住這個(gè)機(jī)遇，自主開(kāi)發(fā)研制先進(jìn)的汽車(chē)空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展都具有促進(jìn)作用。在對(duì)全合一空氣混合型的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)模糊控制策略和軟硬件系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出汽車(chē)空調(diào)全自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心部分

18、智能溫控系統(tǒng)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)現(xiàn)有主要汽車(chē)空調(diào)生產(chǎn)廠家多家，其中絕大部分是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)設(shè)備，還有些是中外合資企業(yè)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)空調(diào)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)特別在自動(dòng)控制方面與國(guó)外的差距很大，由于沒(méi)有掌握核心技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，難以滿(mǎn)足整車(chē)企業(yè)的系統(tǒng)化、模塊化采購(gòu)。另外在溫度控制方法方面，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論適用于描述非線(xiàn)性系統(tǒng)。對(duì)模糊理論與傳統(tǒng)控制理論的關(guān)系學(xué)術(shù)界進(jìn)行了很多的討論1。國(guó)外一些大汽車(chē)公司的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)代表了全自動(dòng)空調(diào)的最高水平。目前，美國(guó)，歐洲，日本等汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)公司已經(jīng)相繼開(kāi)發(fā)出各自的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)2。通用汽車(chē)公司某型汽車(chē)車(chē)身

19、計(jì)算機(jī)模塊(BCM)控制的空調(diào)系統(tǒng)是較典型自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。高模塊監(jiān)視高壓管路、低壓管路的溫度以及蓄壓罐的壓力發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫等信號(hào)。如果系統(tǒng)不在設(shè)定的范圍內(nèi)工作，BCM將壓縮機(jī)電磁離合器脫離。該系統(tǒng)用一個(gè)雙向電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)混合風(fēng)門(mén)開(kāi)度，并用5個(gè)操縱機(jī)構(gòu)分別控制各個(gè)模式風(fēng)門(mén)和加熱器熱水閥，還用功率模塊控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)駕駛員輸入的溫度、車(chē)室內(nèi)外溫度及制冷劑低壓管路溫度，BCM計(jì)算出氣流分送模式，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及混合風(fēng)門(mén)開(kāi)度，然后進(jìn)行相應(yīng)的控制3。而克萊斯勒公司的某些汽車(chē)空調(diào)還以占空比的方式對(duì)壓縮機(jī)離合器進(jìn)行控制。日本豐田某型汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)監(jiān)測(cè)車(chē)內(nèi)外溫度、蒸發(fā)器溫度、冷卻水水箱溫度以及陽(yáng)光輻射強(qiáng)度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)

20、速等參量，通過(guò)控制壓縮機(jī)磁吸、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度混合風(fēng)門(mén)、新風(fēng)風(fēng)門(mén)和模式風(fēng)門(mén)的伺服電機(jī)，進(jìn)行車(chē)室溫度調(diào)節(jié)。自動(dòng)功能下該空調(diào)ECU(電子控制單元)首先計(jì)算送風(fēng)溫度，并根據(jù)送風(fēng)溫度控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、混合風(fēng)門(mén)開(kāi)度、壓縮機(jī)啟停及送風(fēng)模式4。模糊控制在國(guó)外發(fā)展非常迅速，在IEEE上有關(guān)于模糊系統(tǒng)的專(zhuān)刊，而且定期舉行模糊系統(tǒng)協(xié)會(huì)國(guó)際會(huì)議。在歐美、日本等地，模糊控制理論迅速應(yīng)用到了商業(yè)產(chǎn)品中去，其中就包括日本把模糊控制成功應(yīng)用到地鐵和各種家電產(chǎn)品的實(shí)例5?，F(xiàn)在在國(guó)外的模糊控制理論研究基本上在每個(gè)領(lǐng)域上都取得了成功，當(dāng)中包括工業(yè)溫度控制，大型空調(diào)系統(tǒng)控制和電冰箱溫度等。在多輸入輸出非線(xiàn)性系統(tǒng)領(lǐng)域取得了驕人的成功，突破

21、了傳統(tǒng)控制方法的局限6。從市場(chǎng)占有情況看，由于目前大多數(shù)汽車(chē)空調(diào)生產(chǎn)未上規(guī)模，加上總類(lèi)繁多，國(guó)內(nèi)汽車(chē)空調(diào)銷(xiāo)售市場(chǎng)僅為幾家所壟斷。比較而言，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)空調(diào)控制要稍遜一些。廣州標(biāo)致汽車(chē)空調(diào)的電子控制系統(tǒng)根據(jù)車(chē)內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、蒸發(fā)器溫度、送風(fēng)溫度及人為設(shè)定值、通過(guò)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)離合器開(kāi)合及熱水閥大小來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。奧迪100汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)模式風(fēng)門(mén)是手控的，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由繼電器控制，壓縮機(jī)離合根據(jù)蒸發(fā)器溫度控制。奧拓汽車(chē)空調(diào)就更為簡(jiǎn)單，沒(méi)有舒適性控制用的傳感器，對(duì)室溫靠人為控制。另外一些形式的汽車(chē)空調(diào)還未產(chǎn)品化。有人認(rèn)為光線(xiàn)的入射角會(huì)對(duì)熱負(fù)荷影響很大，而對(duì)此制定了一套相適應(yīng)的控制策略。也有這種研

22、究如何通過(guò)計(jì)算確定送風(fēng)量、送風(fēng)溫度的分布是很不均勻的，并且均勻分布的溫度場(chǎng)也會(huì)由于人的舒適感不同而產(chǎn)生舒適性差異。對(duì)此有人研究針對(duì)前排、后排車(chē)座的雙蒸發(fā)器運(yùn)行情況，并進(jìn)行相應(yīng)的控制。還有人針對(duì)司機(jī)和乘客的個(gè)體舒適性用不同出口進(jìn)行控制。通過(guò)控制壓縮機(jī)啟停來(lái)控制車(chē)廂內(nèi)溫度也需進(jìn)行相應(yīng)的控制才能達(dá)到更優(yōu)。國(guó)內(nèi)80年代就參加到模糊控制領(lǐng)域的研究討論當(dāng)中，到了90年代和最近幾年，己經(jīng)在模糊控制等智能控制領(lǐng)域得到了較成熟的發(fā)展。在理論研究方面國(guó)內(nèi)研究涉及了基于傳統(tǒng)PID的模糊控制，基于神經(jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)模糊控制和時(shí)空混沌的自適應(yīng)模糊控制等?？梢哉f(shuō)國(guó)內(nèi)的理論研究已經(jīng)朝縱深發(fā)展，理論體系也比較完善7。而在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)

23、域，模糊控制在近幾年幾乎涉及到各個(gè)重、輕工業(yè)領(lǐng)域。在空調(diào)制冷系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和各種家庭小電器中都可以看見(jiàn)用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理的應(yīng)用文章8。國(guó)內(nèi)汽車(chē)空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)如何利用電子技術(shù)提升傳統(tǒng)空調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)含量走上專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?；?jīng)營(yíng)之路，將成為我國(guó)未來(lái)幾年汽車(chē)空調(diào)業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。 1.3 汽車(chē)空調(diào)的特點(diǎn) 與一般建筑空調(diào)相比，汽車(chē)空調(diào)有其特殊性。首先，汽車(chē)是個(gè)移動(dòng)物體，外界氣候條件變化大，車(chē)外熱負(fù)荷變化大，以至于難以確定標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)外設(shè)計(jì)參數(shù)。其次，由于汽車(chē)車(chē)室內(nèi)乘員密度大，人體熱量大，要求的制冷能力大，汽車(chē)開(kāi)啟空調(diào)與乘員進(jìn)入車(chē)內(nèi)往往是同一時(shí)刻，乘客要求一進(jìn)入車(chē)室，在很短的時(shí)間內(nèi)就享受到空調(diào)效果

24、；而汽車(chē)車(chē)身在開(kāi)空調(diào)之前的蓄熱量是很大的。這幾種因素導(dǎo)致汽車(chē)空調(diào)所要求的負(fù)荷大，要求降溫(或升溫)迅速。因此，汽車(chē)空調(diào)機(jī)組的制冷(或采暖)能力應(yīng)該比房間空調(diào)大的多。另外，汽車(chē)是高速移動(dòng)的物體，與外界對(duì)流熱交換量大，而且車(chē)身隔熱困難，玻璃門(mén)窗所占面積又大，車(chē)室內(nèi)得熱量(或失熱量)大。如果汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間直接暴露在太陽(yáng)下(或風(fēng)雪下)，進(jìn)入車(chē)室的熱負(fù)荷(或冷負(fù)荷)比一般房間要大得多。夏季汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間停在烈日下，車(chē)內(nèi)溫度會(huì)上升到50以上。汽車(chē)的使用環(huán)境非常嚴(yán)酷，這些環(huán)境因素往往造成汽車(chē)電子裝置的性能惡化，甚至不能完成規(guī)定的功能或損壞，出現(xiàn)可靠性故障。因此與一般控制系統(tǒng)相比，汽車(chē)空調(diào)控制系統(tǒng)也有其特殊要求9。首

25、先，要滿(mǎn)足溫度環(huán)境的要求。汽車(chē)外部的環(huán)境溫度最高為50，最低為-40，但汽車(chē)內(nèi)的工作環(huán)境卻因部件的位置不同而相差極大。其次，要滿(mǎn)足振動(dòng)沖擊環(huán)境要求，汽車(chē)零部件必須承受由不良路面引起的較大的振動(dòng)和沖擊。 還有，要滿(mǎn)足電氣環(huán)境要求。汽車(chē)電源波動(dòng)和瞬時(shí)過(guò)電壓等將形成較壞的電氣環(huán)境。 1.4 課題的提出與研究?jī)?nèi)容 本課題的研究是針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有高檔汽車(chē)上裝置的自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)基本上依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化自動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車(chē)系統(tǒng)中的應(yīng)用性研究較少，迫切需要對(duì)汽車(chē)空調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化、國(guó)產(chǎn)化為目標(biāo)而產(chǎn)生的。因此，本課題的研究?jī)?nèi)容為： 1) 通過(guò)對(duì)汽車(chē)空調(diào)工作原理和空調(diào)總成的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)了以AT89C52為核心的

26、單片機(jī)控制系統(tǒng)，并對(duì)控制器硬件電路部分做了設(shè)計(jì)。 2) 建立實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的控制系統(tǒng)10。闡述了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化模糊控制。 3) 溫度的檢測(cè)采用高精度的集成溫度傳感器MF51實(shí)現(xiàn)。 4) 編程過(guò)程中，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)各個(gè)子模塊分別進(jìn)行編程、調(diào)試，再按控制要求將它們連接起來(lái)，進(jìn)行調(diào)試、分析。 2 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)工作原理2.1 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車(chē)空調(diào)基本功能是通過(guò)人為的方法使車(chē)廂的溫度降低和升高，達(dá)到使人體感到舒適的溫度環(huán)境。高級(jí)汽車(chē)空調(diào)還包括對(duì)車(chē)廂內(nèi)空氣凈化、控制二氧化碳含量和控制空氣濕度等高級(jí)功能。一般汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)都可以分為采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分11。 制冷

27、系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其制冷原理是利用液態(tài)制冷劑吸熱產(chǎn)生冷效應(yīng)。首先，低壓(低溫)液態(tài)制冷劑進(jìn)入用來(lái)冷卻車(chē)內(nèi)空氣的蒸發(fā)器，制冷劑加熱在定壓下氣化。由于制冷劑在管內(nèi)氣化時(shí)的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動(dòng)地吸取車(chē)內(nèi)空氣中的熱量，使空氣溫度降低，產(chǎn)生冷效應(yīng)。然后，氣化了的制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)壓縮，變成高于車(chē)外空氣的高溫高壓氣體。這時(shí)，制冷劑通過(guò)在冷凝器將熱量釋放到車(chē)外，制冷劑放熱就變成了高壓液態(tài)冷凝劑。最后，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，恢復(fù)到低壓(低溫)液態(tài)。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行制冷時(shí)，必須開(kāi)啟壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)，從而降低車(chē)內(nèi)溫度。采暖系統(tǒng)是由暖風(fēng)散熱器、暖水閥和風(fēng)機(jī)組成。由于汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)

28、產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車(chē)空調(diào)都采用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱采暖。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水通過(guò)暖水閥流入暖風(fēng)散熱器，從而升高通過(guò)暖風(fēng)散熱器的空氣。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時(shí),必須開(kāi)啟暖水閥。2.2 汽車(chē)空調(diào)的總體結(jié)構(gòu)2車(chē)內(nèi)進(jìn)風(fēng)1車(chē)外進(jìn)風(fēng)3內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門(mén) 4鼓風(fēng)機(jī)5混合風(fēng)門(mén)6制冷蒸發(fā)器9除霜風(fēng)口10下吹風(fēng)口7暖風(fēng)散熱器11前吹風(fēng)口8風(fēng)向風(fēng)門(mén)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)總成是采用冷暖完全合一型，其風(fēng)道系統(tǒng)如圖2.1所示12。圖2.1 全合一型汽車(chē)空調(diào)結(jié)構(gòu)內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門(mén)由內(nèi)外循環(huán)電磁閥控制，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥閉合時(shí)，汽車(chē)空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候只有車(chē)內(nèi)回風(fēng)能夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道。反之，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥開(kāi)時(shí)，空調(diào)處于外循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候不僅僅車(chē)內(nèi)回風(fēng)能

29、夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道，車(chē)外空氣也進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道，也就制冷(加熱)處理前空氣是車(chē)內(nèi)回風(fēng)和車(chē)外新鮮空氣的混合氣體。鼓風(fēng)機(jī)由鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電路控制，其作用是推動(dòng)空氣在空調(diào)風(fēng)道里流動(dòng)，在全和一型空調(diào)中，它同時(shí)也起了是制冷蒸發(fā)器風(fēng)扇和暖風(fēng)散熱器風(fēng)扇的作用。制冷蒸發(fā)器連接制冷壓縮機(jī)，壓縮抓由壓縮機(jī)電磁閥控制。當(dāng)壓縮機(jī)電磁閥吸合，壓縮機(jī)開(kāi)始工作，蒸發(fā)器就能從流過(guò)的空氣中吸取熱量，從而使空氣降溫?；旌巷L(fēng)門(mén)開(kāi)度由混合風(fēng)門(mén)電機(jī)控制?；旌巷L(fēng)門(mén)負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過(guò)兩種處理空氣的混合程度。暖風(fēng)散熱器由暖水電池閥控制，當(dāng)暖水電磁閥吸合，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過(guò)暖風(fēng)散熱器，這樣就可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱進(jìn)行熱交換，

30、將經(jīng)過(guò)散熱器的空氣加熱?；旌巷L(fēng)門(mén)開(kāi)度由混合風(fēng)門(mén)電機(jī)控制?；旌巷L(fēng)門(mén)負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過(guò)兩種處理空氣的混合程度。風(fēng)向風(fēng)門(mén)由風(fēng)向風(fēng)門(mén)電機(jī)控制。風(fēng)向風(fēng)門(mén)可以控制空調(diào)出風(fēng)口的出風(fēng)方式，也就是控制經(jīng)過(guò)處理的空氣從除霜風(fēng)口、下吹風(fēng)口和前吹風(fēng)口吹出。綜上所述，整個(gè)汽車(chē)空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過(guò)六個(gè)受控裝置來(lái)控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風(fēng)機(jī)電路，混合風(fēng)門(mén)電機(jī)、壓縮機(jī)電磁閥、暖水電磁閥和風(fēng)向風(fēng)門(mén)電機(jī)。全合一空氣混合型的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，其類(lèi)型是制冷與加熱使用一套溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)混合風(fēng)門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)冷熱空氣的混合?；旌巷L(fēng)門(mén)是全合一空氣混合型汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)最重要的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，起作用是將

31、一定量空氣按不同比例分配后分別流經(jīng)制冷蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器，然后再混合，從而調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度。因此，將對(duì)混合風(fēng)門(mén)的開(kāi)度調(diào)節(jié)作為汽車(chē)空調(diào)溫度調(diào)節(jié)的主要手段。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件3.1.1 工作原理汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器實(shí)際上就是根據(jù)人們對(duì)空調(diào)控制器的設(shè)定值，控制汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，使車(chē)廂內(nèi)空調(diào)環(huán)境達(dá)到設(shè)定目標(biāo)的電子控制設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)空調(diào)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制控制，必須要對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境狀況做出監(jiān)控。一般是采用安裝在車(chē)內(nèi)不同位置的各種傳感器經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再傳到微處理進(jìn)行檢測(cè)和決策。微處理根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值進(jìn)行決策處理后，通過(guò)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)空調(diào)執(zhí)

32、行機(jī)構(gòu)的改變，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境的改變13。3.1.2 硬件組成汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器的核心部分，是由微處理器為核心的電子線(xiàn)路系統(tǒng)。包括主機(jī)和I/O接口設(shè)備。主機(jī)包括中央處理器，主機(jī)依靠I/O接口設(shè)備來(lái)輸入信息(鍵盤(pán)、傳感器信號(hào))，輸出指令控制命令、顯示等14。智能溫控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。由圖可知，智能溫控系統(tǒng)的硬件主要由單片機(jī)、溫度信號(hào)采集電路、人機(jī)接口電路、串行存儲(chǔ)及系統(tǒng)監(jiān)控電路和串行通信接口電路等幾部分組成。SPCE061A顯示鍵盤(pán)傳感器電源步進(jìn)電機(jī)風(fēng)門(mén)位置控制制PWM輸出風(fēng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制風(fēng)機(jī)外擴(kuò)存儲(chǔ)器圖3.1 全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件組成圖3.1的中心框SPCE061A是中

33、央控制處理單元，它根據(jù)程序儲(chǔ)存器中存儲(chǔ)的程序，一步步執(zhí)行程序所規(guī)定的工作。這些工作包括:1) 各種數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯分析判斷。運(yùn)算分析的原始數(shù)據(jù)可從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出，運(yùn)算分析的中間結(jié)果和最終結(jié)果都可以存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。2) 從輸入接口中讀出經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后的各種傳感器的輸入信號(hào)，并將這些信號(hào)以數(shù)字的形式存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。傳感器可以有模擬量、開(kāi)關(guān)量等多種方式的輸出信號(hào)，輸入接口將這些信號(hào)都可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，隨時(shí)供CPU讀出。3) 根據(jù)控制要求和存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中的分析計(jì)算結(jié)果，將對(duì)執(zhí)行器的操作命令送到輸出接口，輸出接口根據(jù)所連接的執(zhí)行器的種類(lèi)將這些輸出命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)形式，使執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的

34、動(dòng)作。4) 讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，得到使用者的鍵盤(pán)操作狀態(tài)，對(duì)它進(jìn)行分析處理。根據(jù)程序要求或使用者的鍵入命令將相應(yīng)的數(shù)據(jù)送到顯示單元。3.2 單片機(jī)的和外擴(kuò)存儲(chǔ)器選取本系統(tǒng)選用臺(tái)灣凌陽(yáng)公司的AT89系的SPEC061A ，SPEC061A單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能微控制器，具有豐富的資源：RAM大，ROM空間大，指令周期短，運(yùn)行速度快，低功耗，低電壓，可編程音頻處理，易于編寫(xiě)等特點(diǎn)。SPCE061A 是繼系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。SPCE

35、061A微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。   該單片機(jī)的主要性能icro;nSP微處理器； 工作電壓(CPU) VDD為2.43.6V (I/O) VDDH為2.45.5V CPU時(shí)鐘：0.32MHz49.152MHz ； 內(nèi)置2K字SRAM； 內(nèi)置32K FLASH； 可編程音頻處理； 晶體振蕩器; 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2µA3.6V； 2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)； 2個(gè)10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道； 32位通用可編程輸入/輸出端口； 14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A

36、/ B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； 具備觸鍵喚醒的功能； 使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)； 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘； 7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器； 聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能； 具備串行設(shè)備接口； 具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能； 內(nèi)置在線(xiàn)仿真電路ICE（In- Circuit Emulator）接口； 具有保密能力； 具有WatchDog功能。 3.2.1 SPCE061A的最小系統(tǒng)組成SPCE

37、061A的最小系統(tǒng)組成圖如圖2所示，由圖可見(jiàn)，其接線(xiàn)比較簡(jiǎn)單，在OSCO、OSCl端接上晶振及諧振電容，并在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容和電阻即可工作。在其它不用的電源端和地端接上01YF或1001F的去耦電容可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。3.2.2 外擴(kuò)存儲(chǔ)器選擇SPCE061a中的FLASH只有32Kword，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序比較多，要存放大量的數(shù)據(jù)，就要考考慮對(duì)外擴(kuò)存儲(chǔ)器進(jìn)行外圍擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng)公司的SPR4096芯片對(duì)儲(chǔ)存器擴(kuò)展。SPR4096是一個(gè)高性能的4M-bit總線(xiàn)FLASH，分為256扇區(qū)，分為256個(gè)扇區(qū)，擦除的時(shí)候，每個(gè)扇區(qū)為2K-byte。SPR4

38、096還有內(nèi)置一個(gè)4K×8-bit的SRAM.在進(jìn)行FLASH的變成可以并發(fā)執(zhí)行SRAM的讀寫(xiě)。SPR4096內(nèi)置了一個(gè)總線(xiàn)存儲(chǔ)器接口和一個(gè)串行接口，它允許單片機(jī)通過(guò)8-bit并行模式訪問(wèn)FLASH存儲(chǔ)區(qū)。本設(shè)計(jì)使用串行模式，串行接口的工作頻率為5MHZ.SPR4096有兩個(gè)電源輸入端VDDI和VDDQ是給內(nèi)部FLASH和控制邏輯供電的：VDDQ是專(zhuān)門(mén)為I/O供電的。串行接口模式的選中是通過(guò)設(shè)置CF2-CF0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)成分CF2-CF0均接高電平時(shí)，選中的就是串行接口模式。在串行接口模式中，CF7為低電平時(shí)選中FLASH,高電平選中SRAM.設(shè)計(jì)中，SCLK接IOB0，SDA接IO

39、B1，CF2-CF0接高電平，選擇串行接口模式：CF7接低電平，選中FLASH3.3 電源電路設(shè)計(jì)汽車(chē)空調(diào)控制器需要兩路電源：5v和12v電源。5v電源用于SPCE061A單片機(jī)供電，12v電源用于需要大電流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等。由于汽車(chē)蓄電池供電只有12v并且工作期間有很大波動(dòng)。綜合考慮，本系統(tǒng)選用了電源芯片LM2596，將車(chē)載電源轉(zhuǎn)換為所需電源。如下圖所示+12VLM2596L1330uHHHR5R62K2KC11330uFD5C10100uF14532圖3.3 汽車(chē)空調(diào)電源電路3.4 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)3.4.1 溫度傳感器的選擇溫度傳感器的功能是進(jìn)行溫度信號(hào)的測(cè)量，在本文中采

40、用溫度傳感器AD590 15。AD590是美國(guó)ANALOGDEVCIE公司生產(chǎn)的專(zhuān)用集成溫度傳感器，屬于電流輸出型傳感器。在一定溫度范圍內(nèi)，它相當(dāng)于一個(gè)高阻抗恒流源，其電流溫度靈敏度為1A/K。它不易受接觸電阻、引線(xiàn)電阻、電壓噪聲等的干擾。此外，它還具有體積小、測(cè)溫精度高、線(xiàn)性度好和互換性強(qiáng)等特點(diǎn)。傳輸線(xiàn)上的壓降不影響輸出電流值，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。因此，它具有使用方便，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，特別適用于較遠(yuǎn)距離的溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。其主要技術(shù)指標(biāo)為:1) 測(cè)溫范圍:-551502) 電流輸出: 1A/K3) 電源電壓:430v(直流)4) 精度:0.55) 重復(fù)性:±0.16)

41、 輸出阻抗:約為10M7) 長(zhǎng)期漂移:±0.1/月3.4.2 溫度傳感器采樣放大電路溫度傳感器采集的溫度信號(hào)是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。某些結(jié)型半導(dǎo)體器件，例如二極管和三極管對(duì)溫度呈現(xiàn)出敏感性，因而可用作溫度敏感元件，因此可以利用這個(gè)特性，從它的輸出電量的大小直接換算，而得到絕對(duì)溫度值。AD590便是根據(jù)此原理制造的一種半導(dǎo)體集成溫度傳感器。單片機(jī)SPCE061A的輸入信號(hào)是電壓值，電壓范圍是OV5V，而AD590采集的溫度信號(hào)是電流信號(hào)，電流的量值是微安級(jí)，所以AD590傳感器采集的溫度信號(hào)還不能直接輸入到單片機(jī)中，需要進(jìn)行電流/電壓的轉(zhuǎn)換，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并且對(duì)電壓

42、信號(hào)進(jìn)行放大。以適應(yīng)ADC0809芯片的輸入要求。因此，本文采用10K電阻與AD59O串聯(lián)對(duì)傳感器進(jìn)行電壓取樣。在電阻上得到與絕對(duì)溫度成正比的電壓輸出Vo(1mV/K)。當(dāng)溫度變化時(shí)，AD59O會(huì)產(chǎn)生變化的電流，而且AD590的輸出是與絕對(duì)溫度(K)成正比的，其在0時(shí)輸出電流為273.2uA，為了使AD590的輸出與攝氏溫度()成比例關(guān)系，作如下處理。經(jīng)OPA1將電流轉(zhuǎn)換成電壓，再由OPA2做零位調(diào)整，最后由OPA3反向放大10倍。放大電路如圖4.2。第一個(gè)步驟:先調(diào)AD59O的可變電阻器VR1。如以0為參考值，則應(yīng)使電壓輸出為2.73V；第二個(gè)步驟:調(diào)整VR2，使0時(shí)OPAZ的輸出為2.73

43、-2.73=OV(反相，零位調(diào)整)；第三個(gè)步驟:調(diào)VR3，使此時(shí)OPA3放大10倍。圖4.2 采樣放大電路另外，出于經(jīng)濟(jì)性和數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)的考慮，本文決定采用多路開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)4路傳感器信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采集，這樣可以使4路信號(hào)共用一個(gè)放大器，而又不影響電路的特性。模擬開(kāi)關(guān)CD4051的選通地址A0A2單片機(jī)的控制。就完成了從溫度電流信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。前面已談到AD590及其測(cè)量調(diào)理電路如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸出，該電壓信號(hào)為模擬量，為了溫度信號(hào)的引入，必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。對(duì)于單片機(jī)接口的模擬信號(hào)采集，軟件設(shè)計(jì)為對(duì)每個(gè)端口進(jìn)行分時(shí)采集。3.5 轉(zhuǎn)向器控制電路設(shè)計(jì) 與家用空調(diào)不同，汽車(chē)空調(diào)制

44、冷制熱是靠風(fēng)道的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制熱模式轉(zhuǎn)向制熱風(fēng)道，風(fēng)從裝有水箱的風(fēng)道吹出，水箱中的水是發(fā)動(dòng)動(dòng)的冷卻水，含有熱量：當(dāng)處于制冷模式是，轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向制冷風(fēng)道，壓縮機(jī)工作，蒸發(fā)器溫度降低，風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)通過(guò)蒸發(fā)器，達(dá)到制冷的目的。在汽車(chē)內(nèi)，外風(fēng)循環(huán)和除霜運(yùn)行，分別通過(guò)兩轉(zhuǎn)向器來(lái)控制。每個(gè)轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部都有小電機(jī)，通過(guò)內(nèi)部的蝸桿，齒輪等傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)與齒輪相配合的擺臂，這個(gè)擺臂又與外部的連桿機(jī)構(gòu)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)門(mén)。齒輪上裝有磁極，它與轉(zhuǎn)向器內(nèi)部電路板得霍爾元件來(lái)決定轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，從而確定風(fēng)門(mén)所轉(zhuǎn)的角度。 轉(zhuǎn)向器工作電壓為+12V，“WAY”和“D”是轉(zhuǎn)向器的控制端，“H1”和“H2”是轉(zhuǎn)向器位置反饋信號(hào)。單片機(jī)

45、的“IOB4”通過(guò)轉(zhuǎn)向器“D”控制轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)，“IOB7”通過(guò)轉(zhuǎn)向器的“WAY”控制正反轉(zhuǎn)， “IOA15” “IOA14”分別接受來(lái)自轉(zhuǎn)向器 “H1” “H2”的霍爾位置反饋信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)該反饋信號(hào)，控制轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。DWAYVCCH1H2P03P02P014 人機(jī)接口的設(shè)計(jì)LED顯示和簡(jiǎn)易鍵盤(pán)是汽車(chē)空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的人機(jī)接口，車(chē)廂內(nèi)的測(cè)量溫度和設(shè)定溫度由LED顯示,通過(guò)鍵盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“軟關(guān)機(jī)”和恢復(fù)“正常運(yùn)行狀態(tài)”，可以切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”工作模式。在“自動(dòng)模式”下能夠通過(guò)輸入溫度設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)；而在“手動(dòng)模式”下可以直接改變混合風(fēng)的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)車(chē)廂溫度的人工調(diào)

46、節(jié)。用8255擴(kuò)展并行I/O接口構(gòu)成的鍵盤(pán)和四位七段LED顯示器接口電路。另外，接在P1.2上的指示燈L0工作于混合風(fēng)門(mén)的手動(dòng)控制的模式下，當(dāng)其發(fā)光時(shí)，表示風(fēng)門(mén)處于最大開(kāi)度位置。4.1 8255和A589C52的硬件連接8255是一種可編程的并行I/O接口芯片，其內(nèi)部含有三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口A、B、C，都可以選擇作為輸入或輸出。有A組和B組兩組控制電路，A組控制電路控制端口A和端口C的上半部分(PC7PC4)；B組控制電路控制端口B和端口C的下半部分(PC3PC0)。8255中的三個(gè)端口以及內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器，由A1、A0來(lái)加以選擇。另外，8255有三種工作方式:基本輸入/輸出方式(方式0)，這

47、種方式下，A、B、C端口任何一個(gè)都可以作簡(jiǎn)單的輸入/輸出操作，不需要應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)；輸入/輸出方式(方式l)，端口A、B、C借助于C口一些引腳選通或應(yīng)答或聯(lián)絡(luò)信號(hào)；帶選通的雙向總線(xiàn)輸入/輸出方式(方式2)，此方式只適用A口，由PC3PC7提供選通、聯(lián)絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)化傳送。為了簡(jiǎn)化接口，且不必引入反饋閉環(huán)控制，故本文采用方式0工作。在此，單片機(jī)的P0口線(xiàn)既作地址線(xiàn)使用又作為數(shù)據(jù)線(xiàn)使用，具有雙重功能，因此需采用復(fù)用技術(shù)，對(duì)地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，為此在構(gòu)造地址總線(xiàn)時(shí)要增加一個(gè)8位鎖存器，本文采用的地址鎖存器是74LS373。首先由鎖存器暫存并為系統(tǒng)提供低8位地址，其后P0線(xiàn)就作為數(shù)據(jù)線(xiàn)使用。即

48、AT89C52的P0口輸出的低8位地址增加74LS373后再與8255的AD0AD7相接，地址鎖存用ALE在74LS373鎖存。其中，8255的端經(jīng)鎖存器接P0.7，A1、AO經(jīng)鎖存器接P0.1和P0.0。當(dāng)P2.7為低電平時(shí)，訪問(wèn)8255的I/O口16。4.2 LED顯示器1) LED的動(dòng)態(tài)顯示 本文中控制系統(tǒng)的顯示器采用四位七段LED顯示器17，其中前兩位用于顯示溫度設(shè)定值，后兩位用于顯示溫度測(cè)量值。另外，LED顯示有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種顯示方式，其中靜態(tài)顯示方式的編程較容易，但占用口線(xiàn)資源較多。在本論文的設(shè)計(jì)中，四位七段LED顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示方式。段選線(xiàn)接8255的PA口，位選線(xiàn)接8

49、255PB口的PB0PB3。由于各位的段選線(xiàn)并聯(lián)，段選碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，在同一時(shí)刻，如果各位的位選線(xiàn)都處于選通狀態(tài)的話(huà)，四位LED將顯示同樣的字符；如果采用掃描顯示方式，在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)，其他各位處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在段選線(xiàn)上輸出該位要顯示的字符的字型碼，這樣在此時(shí)四位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他三位是熄滅的。同樣在下一時(shí)刻只讓下一位處于選通狀態(tài)，其他的處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)段選線(xiàn)輸出該位要顯示字符的字型碼，在這一時(shí)刻只有選通的位有輸出。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出要顯示的字符，雖然這些字符不是同時(shí)出現(xiàn)，但由于人的視覺(jué)留現(xiàn)象，只要各位的顯示間隔

50、足夠短，則會(huì)造成同時(shí)顯示的假象。2) LED顯示的驅(qū)動(dòng)技術(shù) LED顯示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)重要的問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)能力不夠，顯示亮度就低，驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行則容易損壞。對(duì)于靜態(tài)顯示,LED的驅(qū)動(dòng)較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示的工作電流相匹配即可，而且只須考慮段的驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示則不然，由于一位數(shù)據(jù)的顯示由段和位選信號(hào)共同完成的，必須同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)，段的驅(qū)動(dòng)能力決定了位的驅(qū)動(dòng)能力:當(dāng)段驅(qū)動(dòng)能力確定后，要考慮極端的情況，即該位中各個(gè)段全部點(diǎn)亮，則位的驅(qū)動(dòng)電流為各段驅(qū)動(dòng)電流之和。選擇晶體三極管C9013為驅(qū)動(dòng)器，各個(gè)三極管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)段、位選通時(shí)，C9013的飽和壓降約為0.3V，LED的壓

51、降近似為1.5V，取限流電阻60，則段的峰值電流為:(50.31.50.5)/6050mA，因顯示器為四位LED顯示，所以平均電流為50/412.5mA，顯示器為七段，故位驅(qū)動(dòng)電流為50×7=350mA，滿(mǎn)足七段LED顯示的要求。4.3 鍵盤(pán)工作原理簡(jiǎn)易鍵盤(pán)中的“UP”鍵、“DOWN”鍵和“AUTO”鍵跨接在8255相應(yīng)的PC0PC2線(xiàn)上，此時(shí)，8255的PC口為輸入。同時(shí)，3個(gè)按鍵的行線(xiàn)通過(guò)一個(gè)與門(mén)接到CUP的外部中斷引腳上，當(dāng)鍵盤(pán)上沒(méi)有鍵閉合時(shí)，列線(xiàn)都輸出高電平，引腳也為高電平。一旦鍵盤(pán)上有鍵閉合，引腳就變?yōu)榈碗娖?，向CUP發(fā)出中斷請(qǐng)求。再用軟件查詢(xún)的方法判別是否真的有鍵按下和確

52、定是哪個(gè)鍵被按下。另外，系統(tǒng)的軟開(kāi)關(guān)按鍵“ON/OFF”鍵接AT89C52的P1.3引腳，按鍵在沒(méi)有閉合時(shí)，P1.3引腳處于高電平，該按鍵采用掃描查詢(xún)的工作方式，當(dāng)檢測(cè)到氏輸入為低電平時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在“正常運(yùn)行模式”和“軟關(guān)機(jī)模式”之間切換。4.4 串行存儲(chǔ)及系統(tǒng)監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)4.4.1 監(jiān)控芯片X25045功能介紹為提高單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，采用帶看門(mén)狗定時(shí)器、帶上電復(fù)位和電源電壓監(jiān)控的電路成為一種趨勢(shì)。另外，在單片機(jī)系統(tǒng)中常常需要在線(xiàn)進(jìn)行某些參數(shù)的設(shè)置和修改，且掉電后數(shù)據(jù)保持不變，往往會(huì)用到串行EERPOM。Xicor公司生產(chǎn)的X25045芯片將看門(mén)狗定時(shí)器、上電復(fù)位、電源電壓監(jiān)控和串行EEPROM集成在一片8只引腳的芯片內(nèi)，與單片機(jī)的