汽車空調控制主講教師：呂世林《汽車單片機應用技術》汽車智能技術專業(yè)教學資源庫1、理解汽車空調的定義用組成；2、理解汽車空調的工作原理；3、掌握汽車空調系統的總成結構。知識目標1、會設計汽車空調電源電路；2、能設計溫度采集放大電路；3、能設計風門步進電機驅動電路；4、能完成汽車空調控制軟件設計。能力目標學習目標任務初步訓練設計一汽車空調控制系統的溫度采集、顯示及按鍵處理任務。強化訓練設計一汽車空調控制系統。學習任務任務相關知識1、汽車空調的定義2、汽車空調的組成3、汽車空調的工作原理4、汽車空調的總成結構任務相關知識（1）汽車空調的定義汽車空氣調節(jié)裝置簡稱汽車空調。用于把汽車車廂內的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動調整和控制在最佳狀態(tài)，為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，減少旅途疲勞；為駕駛員創(chuàng)造良好的工作條件，對確保安全行車起到重要作用的通風裝置。一般包括制冷裝置、取暖裝置和通風換氣裝置。這種聯合裝置充分利用了汽車內部有限的空間，結構簡單，便于操作，是國際上流行的現代化汽車空調系統。任務相關知識（2）汽車空調的組成現代空調系統由制冷系統、供暖系統、通風和空氣凈化裝置及控制系統組成。（1）通風系統：其作用是在汽車行駛時必須保證室內通風，即對汽車室內不斷沖入新鮮空氣，驅排混有塵埃、二氧化碳及來自發(fā)動機的有害氣體。在寒冷的冬季，還應對新鮮空氣進行加熱，以保證室內溫度適宜。（2）暖氣系統：其作用是對車室內的空氣或由外部進入車室內的新鮮空氣進行加熱，達到取暖、除濕的目的。（3）制冷系統：其作用是在車外環(huán)境溫度較高時降低車內溫度，使乘客感到涼爽、舒適。（4）空氣凈化系統：其作用是對引入的空氣進行過濾，不斷排除車室內的污濁氣體，保持車內空氣清潔。（5）控制系統：控制系統主要由電器元件、真空管路和操縱機構組成。其作用一方面是用以對制冷和暖風系統的溫度、壓力進行控制，另一方面是對車室內空氣的溫度、風量、流向進行操縱，以完善空調系統的各項功能。汽車空調一般主要由壓縮機、電控離合器、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統等組成。汽車空調分高壓管路和低壓管路。高壓側包括壓縮機輸出側、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側包括蒸發(fā)器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側和壓縮機機油池。任務相關知識（3）汽車空調的工作原理汽車空調制冷系統由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風機等組成。各部件之間采用銅管（或鋁管）和高壓橡膠管連接成一個密閉系統。制冷系統工作時，制冷劑以不同的狀態(tài)在這個密閉系統內循環(huán)流動，每個循環(huán)有四個基本過程：1、壓縮過程：壓縮機吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機。2、散熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量的熱量。3、節(jié)流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出膨脹裝置。4、吸熱過程：霧狀制冷劑液體進入蒸發(fā)器，因此時制冷劑沸點遠低于蒸發(fā)器內溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。上述過程周而復始，達到降低蒸發(fā)器周圍空氣溫度的目的。自動空調的功能包括車內溫度和濕度自動調節(jié)、回風和送風模式自動控制以及運轉方式和換氣量控制等功能。電控單元將根據駕駛員或乘客通過空調顯示控制面板上的按鈕進行的設定，使空調系統自動運行，并根據各種傳感器輸入的信號，對送風溫度和送風速度及時地進行調整，使車內的空氣環(huán)境保持最佳狀態(tài)。任務相關知識（4）汽車空調的總成結構汽車空調系統總成是采用冷暖完全合一型，其風道系統如圖2車內進風1車外進風

3內外循環(huán)風門4鼓風機5混合風門6制冷蒸發(fā)器9除霜風口10下吹風口7暖風散熱器11前吹風口8風向風門全合一型汽車空調結構任務相關知識內外循環(huán)風門由內外循環(huán)電磁閥控制，當內外循環(huán)電磁閥閉合時，汽車空調處于內循環(huán)狀態(tài)，這個時候只有車內回風能夠進入空調風道。反之，當內外循環(huán)電磁閥開時，空調處于外循環(huán)狀態(tài)，這個時候不僅僅車內回風能夠進入空調風道，車外空氣也進入空調風道，也就制冷(加熱)處理前空氣是車內回風和車外新鮮空氣的混合氣體。鼓風機由鼓風機調速電路控制，其作用是推動空氣在空調風道里流動，在全和一型空調中，它同時也起了是制冷蒸發(fā)器風扇和暖風散熱器風扇的作用。制冷蒸發(fā)器連接制冷壓縮機，壓縮抓由壓縮機電磁閥控制。當壓縮機電磁閥吸合，壓縮機開始工作，蒸發(fā)器就能從流過的空氣中吸取熱量，從而使空氣降溫?；旌巷L門開度由混合風門電機控制?；旌巷L門負責控制空氣經過蒸發(fā)器和暖風散熱器的量，也就是控制經過兩種處理空氣的混合程度。任務相關知識暖風散熱器由暖水電池閥控制，當暖水電磁閥吸合，發(fā)動機冷卻水流過暖風散熱器，這樣就可以通過發(fā)動機余熱進行熱交換，將經過散熱器的空氣加熱?；旌巷L門開度由混合風門電機控制?；旌巷L門負責控制空氣經過蒸發(fā)器和暖風散熱器的量，也就是控制經過兩種處理空氣的混合程度。風向風門由風向風門電機控制。風向風門可以控制空調出風口的出風方式，也就是控制經過處理的空氣從除霜風口、下吹風口和前吹風口吹出。綜上所述，整個汽車空調控制系統可以通過六個受控裝置來控制，它們分別是內外循環(huán)電磁閥、鼓風機電路，混合風門電機、壓縮機電磁閥、暖水電磁閥和風向風門電機。全合一空氣混合型的汽車空調系統，其類型是制冷與加熱使用一套溫度控制系統，通過混合風門的開度來調節(jié)冷熱空氣的混合?；旌巷L門是全合一空氣混合型汽車空調系統最重要的溫度調節(jié)機構，起作用是將一定量空氣按不同比例分配后分別流經制冷蒸發(fā)器和暖風散熱器，然后再混合，從而調節(jié)出風溫度。因此，將對混合風門的開度調節(jié)作為汽車空調溫度調節(jié)的主要手段。初步訓練初步訓練設計一汽車空調控制系統的溫度采集、顯示及按鍵處理任務，具體要求為：利用溫度采集電路采集溫度當前值，并與設定值比較，完成按鍵掃描及顯示部分的設計。任務分析：

1、溫度采集電路設計溫度傳感器采集的溫度信號是模擬信號，需要進行A/D轉換。某些結型半導體器件，例如二極管和三極管對溫度呈現出敏感性，因而可用作溫度敏感元件，因此可以利用這個特性，從它的輸出電量的大小直接換算，而得到絕對溫度值。AD590便是根據此原理制造的一種半導體集成溫度傳感器。當溫度變化時，AD59O會產生變化的電流，而且AD590的輸出是與絕對溫度(K)成正比的，其在0℃時輸出電流為273.2uA，為了使AD590的輸出與攝氏溫度(℃)成比例關系，作如下處理。經OPA1將電流轉換成電壓，再由OPA2做零位調整，最后由OPA3反向放大10倍。放大電路如圖。初步訓練采樣放大電路初步訓練2、顯示設計LED顯示器采用8255的PA口作為段選碼，PB0和PB1是溫度設定值的十位和個位的位選碼，PB2和PB3是溫度測量值的十位和個位的位選碼。8255的DO～D7接AT89C52的PO口，AO、Al經74LS373接P0.0和P0.1，CS經74LS373接P0.7。所以8255的地址編碼為:命令狀態(tài)口--FF7FH，AP口--FF7CH，BP口--FF7DH，PC口--FF7EH。設定8255的PA口和PB口為輸出口，PC口為輸入口，故命令控制字為89H。采用動態(tài)顯示方式，即某一時刻只讓某一位處于選通狀態(tài)，同時在段選線上輸出要顯示的字形碼。初步訓練顯示程序流程圖初步訓練3、按鍵掃描設計按鍵掃描程序按鍵掃描程序的功能包括以下3個方面的內容:1）判別鍵盤上有無鍵閉合。判別方法為外部中斷申請輸入端，有沒有向CPU發(fā)送中斷請求。若有，進入中斷服務子程序，即鍵盤上有鍵處于閉合狀態(tài)。2）去除鍵的機械抖動。掃描鍵盤中斷服務程序里除了要識別閉合鍵的鍵號外，還要排除鍵抖動引起的誤操作，以及避免對同一個鍵的一次閉合作多重處理的錯誤。按鍵消抖措施分硬件和軟件兩種，本系統采用軟件消抖措施，方法為判別到鍵盤上有鍵閉合后，延遲10ms，再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍然有鍵閉合，則認為鍵盤上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，否則就認為是鍵的抖動。3）判別閉合鍵的鍵號。按鍵采用硬件中斷請求與軟件查詢相結合的方法，查詢順序即為優(yōu)先順序，依次讀P0.0～P0.2的狀態(tài)，則與變?yōu)榈碗娖降囊_相應的按鍵是閉合的。為了便于查詢，中斷信號請求方式為電平觸發(fā)方式。初步訓練按鍵掃描子程序流程圖初步訓練操作步驟1、將單片機VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、按接線要求完成硬件電路連接。3、打開KeiluVision4軟件，根據流程圖進行編程，并調試通過，生成HEX文件。4、將生成的HEX文件下載到單片機中。5、觀察采集到的溫度值與設定值的差別并檢測各按鍵狀態(tài)。6、完成實訓操作，關閉電源，拆除接線，整理歸位。7、完成任務工單中相關題目。強化訓練強化訓練任務分析采用安裝在車內不同位置的各種傳感器經過A/D轉換成數字量，再傳到微處理進行檢測和決策。微處理根據檢測的數據和溫度設定值進行決策處理后，通過各個執(zhí)行機構的驅動模塊實現空調執(zhí)行機構的改變，從而最終實現對車內環(huán)境的改變?；旌巷L門步進電機驅動電路根據PMM8713與SI-7300A組合的步進電機的功率驅動電路，設計出混合風門四相步進電機的功率驅動系統。PMM8713采取單脈沖輸入、1-2相勵磁方式，DP控制端為SI-7300A的輸入電流I。調節(jié)端，可懸空或接高電平，接高電平時可適當提高SI-7300A的輸出電流，在本應用系統中懸空使用。PMM8713的時鐘脈沖輸入信號和旋轉方向控制信號由AT89C52的Pl.0和P1.1輸出，系統采用四相混合式步進電機，驅動電壓為直流24V。設計一汽車空調控制系統，具體要求為：根據對空調控制器的設定值，控制汽車空調系統各個環(huán)節(jié)，使車廂內空調環(huán)境達到設定目標。強化訓練1）SI-73001功率驅動原理SI-73001采用PWM恒流斬波的驅動方式，是高性能步進電機集成功率放大器，為單極性四相驅動，能獲得很高的性能指標.步進電機使用較高電壓電源，可使繞組電流幾乎階躍地上升到預定值，流過Rs的檢測電流去控制斬波控制電路關斷，繞組電路在續(xù)流回路(回路L、T2、Rs、Dl)中續(xù)流并下降，當電流下降規(guī)定時間后(達到某一電流值)由脈沖電路產生脈沖至斬波控制電路使T，接通，如此反復控制，由T1反復開關繞組電流，進行斬波控制，使電流平均值趨向于維持恒定。外接穩(wěn)壓二極管D1、D3用作鉗位保護和內部集成續(xù)流回路(需外接檢測電阻Rs)以保護T1免受因T1的開關動作引起的感應電動勢造成的尖峰電壓損害。2)PMM8713的特點及其管教功能PMM8713是步進電機脈沖分配器，采用DIP16封裝，適用于控制三相或四相步進電機。控制三相或四相步進電機時，可以擇3種勵磁方式，每相最小灌入與拉出電流為20mA，滿足后級功率放大器的輸出要求，PMM8713在其所有輸入端子上內嵌有施密特電路，噪聲容限大。由時鐘選通設定步進電機正反轉脈沖的輸入方法。脈沖輸入方法有雙脈沖輸入法和單脈沖輸入法兩種。雙脈沖輸入法，CU、CD分別控制步進電機正反轉脈沖；而單脈沖輸入法，CK脈沖輸入，正反轉方向由C/D的電位高低決定；激勵方式控制決定選擇何種勵磁方式(1相勵磁、2相勵磁、1-2相勵磁3種勵磁方式之一)，可采用1-2相勵磁方式，故EA和EB都接高電平；激勵方式判斷用于檢測可逆環(huán)形計數產生步進電機在選定的勵磁方式下的各項通斷的時序邏輯信號。強化訓練管腳號符號功能1CU正轉時鐘輸入2CD反轉時鐘輸入3CK時鐘脈沖輸入4旋轉方向切換，0-反轉，1-正轉5EA勵磁模式切換00—2相；01、10—1相；11—1-2相6EB7ΦC3、4相切換0-3相；1-4相8Ess地9R

復位14Em勵磁檢測15CO輸入脈沖檢測16VDD電源+4V～18VPMM8713管腳功能強化訓練主程序流程圖訓練習題1、什么叫汽車空調？2、現代空調系統由

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及控制系統組成。3、汽車空調制冷系統工作時，制冷劑以不同的狀態(tài)在這個密閉系統內循環(huán)流動，每個循環(huán)有四個基本過程：

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