基于STC單片機的汽車空調溫度控制器

魏冬至，張梅紅

(1. 鄭州市技師學院， 河南 鄭州 450007； 2河南工業(yè)貿易職業(yè)學院，河南 鄭州 450053)

1 問題的提出

目前，市場上中低檔轎車和許多貨運載重汽車，大多都是采用手動空調，通過一些機械傳動機構來完成空調的控制，不能對車廂內溫度進行精確的控制，有時忽冷忽熱，溫度控制效果不太好，尤其是在手動空調溫控系統(tǒng)出了問題以后，汽車的乘坐舒適性無法保障.

基于上述市場情況，筆者針對汽車空調的原理進行分析，設計出了基于STC單片機的汽車空調溫度控制器.本設計中的溫度控制器在不改變原車電路的情況下對其簡單的進行改裝，使乘坐舒適性得到了很大的提高.本溫度控制器可以直接更換，方便快捷，乘坐舒適性也有了很大的保障.

2 汽車空調溫度控制器的設計

2.1 汽車空調溫度控制器的功能介紹

本設計中的汽車空調控制器由STC11F04E作為主控芯片，通過DS18B20來采集車廂內的溫度，與預設溫度作對比，來控制壓縮機[1]21-25的工作，從而對汽車車廂的溫度進行自動調節(jié).控制器上有一個三位一體的數(shù)碼管，交替顯示車廂內實際溫度和預設溫度，兩個預設溫度的調節(jié)按鍵，一個警報蜂鳴器，一個電源總開關，和預留的紅外接收頭的座孔，當安裝不方便時，可以接上紅外接頭，用紅外遙控來進行預設溫度的調節(jié)，提高了安裝的靈活性.控制器還具有預設溫度自動記憶功能，當下次重新開啟的時候，就按照上次預設的溫度進行調節(jié)，不需要每次都重新設置.

2.2 汽車空調溫度控制器的硬件

主控芯片選用STC公司生產(chǎn)的STC11F04E，它是一款單時鐘機器周期高速，低功耗、超強抗干擾的新一代8051[2]4-7單片機.片內集成可靠復位電路、EEPROM、看門狗及R/C振蕩器，DIP-20封裝的零售價格在4元左右，性價比比較高.

溫度傳感器是利用單總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄S18B20，它無需任何外圍電路，只需一根數(shù)據(jù)線即可完成溫度值的傳輸，使用起來非常方便，另外配合半米左右的延長線，以便把DS18B20放到合適的位置進行溫度檢測.

顯示裝置是用一個三位一體0.4寸數(shù)碼管，用來交替顯示當前實際溫度和預設溫度.以便讓乘客根據(jù)實際情況來調節(jié)預設溫度.溫控板上不僅有一個溫度“加”和一個溫度“減”的按鍵，而且還有一個紅外接口，當控制器安裝的位置不方便時駕駛員用手操作時，可以利用紅外遙控來進行溫度的調節(jié)，以增強安裝的靈活性.

溫控器上還有一個蜂鳴器，在開空調和調節(jié)溫度時都會發(fā)出蜂鳴聲、以便于乘客確認操作是否正確執(zhí)行.

一個工作電壓為5V可承載24V1A的繼電器來控制壓縮機的繼電器，并且裝有一個LED壓縮機工作指示燈.可時刻讓乘客了解空調工作狀態(tài).

電源部分是采用L7805進行降壓，可提供5V、1A的工作電流，并有一個電源控制開關，來控制是否開啟控制器.

2.3 汽車空調溫度控制器的電路連接

使用5*6cm的雙面鍍錫的萬用板為載體，在兩個過孔之間可以焊接0805封裝的元件，大部分的電阻都通過0805封裝的直接焊在兩個過孔之間，以有效節(jié)約空間.數(shù)碼管的段選，除“f”段外，每個引腳各加了個750歐姆的限流電阻，之后連接至STC11F104E的P1.1～P1.7上.因為現(xiàn)實的溫度保留一位小數(shù)，所以只需中間的數(shù)碼管小數(shù)點亮就行了，為了節(jié)約一個I/O口，讓“f”引腳直接串聯(lián)上電阻接負極，這樣也就只有中間的小數(shù)點會亮起，不僅溫度數(shù)值可以正常顯示，而且還節(jié)約了一個I/O口.

數(shù)碼管的位選有三個SOP-23封裝的三極管驅動，分別由STC15F104E的P3.4、P3.7和P1.1進行控制.兩個12cm*12cm的四角按鍵，分別連接在P3.0和P3.1上，來對預設溫度進行調整.在P3.2口，接的是紅外接收頭的信號線，有10K的上拉電阻.P3.3接DS18B20的信號線，有10K上拉電阻.則繼電器是由SOP-23封裝的三極管驅動，由P3.5口進行控制.

2.4 汽車空調溫度控制器的安裝方法

溫控器上留有四個接口，左邊是一路繼電器常開引腳接口，用以控制壓縮機繼電器回路，安裝時只需用兩個線接至繼電器與搭鐵之間即可.左邊第二個為12V電源輸入接口.需要兩根線接至汽車電源正極和搭鐵.右邊第二個為DS18B20溫度傳感器接口，只需把18B20延長線末端插入此接口，把18B20放置到鼓風機進風口周圍即可.最右邊為紅外接收頭插孔，如果安裝的位置不方便手動調節(jié)則可接上這個紅外接收頭，使用紅外遙控器進行溫度設置.以滿足不同車型應用的要求.

首先，12V汽車電源有電源接口引入，經(jīng)過一個在正極上串聯(lián)的1N4007二極管到控制板總開關，因二極管的單向導電性，所以即使是電源線和搭鐵接反，也傷害不到控制板，可有效保護板上的電路電源經(jīng)開關和10uF的電容濾波后送至L7805輸入端，輸出端由104瓷片電容和10uF電解電容濾波器后，為STC11F04E蜂鳴器、繼電器、指示燈提供穩(wěn)定的5V電源.這樣整個板子的工作電壓就建立起來了.

3 汽車空調溫度控制器的工作過程

由STC11F04E控制18B20溫度傳感器檢測鼓風機進口處溫度，送至三位數(shù)碼管進行顯示，并與預設的溫度作對比.當檢測溫度比預設溫度高1攝氏度以上時，便控制繼電器閉合，使壓縮機進入制冷工作狀態(tài)；當檢測到溫度下降至比預設溫度低1攝氏度時，斷開繼電器使壓縮機停止工作，當溫度回升到超過預設溫度1攝氏度以上時，閉合繼電器實現(xiàn)制冷工作，就這樣形成一個閉環(huán)控制來對車內溫度進行調節(jié).繼電器的斷開、閉合受控于溫度判斷，在溫度判斷時留有兩度的溫度差，這樣可以有效的減少壓縮機的通斷頻率，從而延長壓縮機等配件的使用壽命，而人體對這兩度溫差感覺并不明顯，所以并不會影響乘坐的舒適性.

控制板上的兩個按鍵可以隨時調節(jié)預設溫度的大小，并且每調節(jié)一次蜂鳴器便會響一下，被修改后的預設溫度隨即被寫入片內EEPROM中，以供下次上電時作為預設溫度使用.

4 結語

這款汽車溫度控制器設計簡單，成本費用低，在使用過程中可以采用雙面板來設計，全部使用貼片元件封裝，很大程度上縮小控制板的體積，并且可以為其設計個外殼，放在車廂內看上去也很美觀.還可以更改程序之后，用在其他溫控系統(tǒng)之中，應用范圍很廣，推廣的價值比較高.

參考文獻：

[1] 郝 軍.汽車空調[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.

[2] 李文華.單片機應用技術：C語言版[M].北京：人民郵電出版社,2011.