基于單片機(jī)的電動(dòng)汽車空調(diào)控制器設(shè)計(jì)

王雷　周莉　姜國(guó)強(qiáng)

【摘 要】研究了一種基于單片機(jī)的電動(dòng)汽車空調(diào)控制器，具有成本低、車內(nèi)溫度控制準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、方便，節(jié)能無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用與發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車；單片機(jī)；空調(diào)控制器

新能源汽車逐步取代傳統(tǒng)石油能源汽車是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]，電動(dòng)汽車作為其中的典型代表，近年來(lái)獲得了迅猛的發(fā)展。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)車內(nèi)環(huán)境舒適度的要求也越來(lái)越高。其中，汽車空調(diào)作為汽車舒適度的重要指標(biāo)之一，具有很好的研究與發(fā)展前景。本文研究了一種基于單片機(jī)的電動(dòng)汽車空調(diào)控制器，本控制器具有成本低，使用很方便，易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文所述空調(diào)控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，從圖中可以看出，本控制器主要由飛思卡爾單片機(jī)、車內(nèi)車外溫度傳感器、吹臉吹腳溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、功能按鍵、混合模式內(nèi)外循環(huán)執(zhí)行器、鼓風(fēng)機(jī)模塊、壓縮機(jī)模塊等組成，控制器與壓縮機(jī)，控制器與整車控制單元（VCU）之間都采用CAN通訊協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。

圖1 控制器的結(jié)構(gòu)框圖

該空調(diào)控制器可工作在手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。當(dāng)用戶按下AUTO按鍵時(shí)，并且通過(guò)按鍵設(shè)置好目標(biāo)溫度，空調(diào)工作在自動(dòng)模式，控制器根據(jù)車內(nèi)溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)不斷調(diào)節(jié)壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，直到車內(nèi)溫度達(dá)到用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度為止。當(dāng)用戶沒(méi)有按下AUTO按鍵時(shí)，空調(diào)默認(rèn)工作在手動(dòng)模式，用戶需手動(dòng)選擇鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及混合風(fēng)門旋鈕的開度，以控制空調(diào)出風(fēng)口風(fēng)量大小以及冷熱風(fēng)的比例。

2 硬件設(shè)計(jì)部分

2.1 傳感器測(cè)溫電路

車內(nèi)溫度傳感器、車外溫度傳感器、吹臉溫度傳感器、吹腳溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器等傳感器都為電阻型溫度傳感器，傳感器測(cè)溫電路的原理是外部電阻型傳感器與已知大小的電阻串聯(lián)，構(gòu)成分壓電路[2]。分壓得到的反饋電壓值。單片機(jī)通過(guò)AD口采集反饋電壓值，通過(guò)計(jì)算，可以獲得外部傳感器的電阻值，并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度。

2.2 電源電路

本設(shè)計(jì)需要12V和5V電源，由于車載電源可以提供直流24V電源輸出，故需要設(shè)計(jì)24V轉(zhuǎn)12V和12V轉(zhuǎn)5V的電路。24V轉(zhuǎn)12V電路主要給鼓風(fēng)機(jī)等12V設(shè)備供電，采用LM2596-12電源芯片，當(dāng)24V輸入從芯片1引腳輸入，在2引腳就會(huì)輸出5V電壓[3]。

5V電源主要給單片機(jī)以及混合、模式、內(nèi)外循環(huán)等風(fēng)門執(zhí)行器供電。LM78L05是一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片，可以將輸入的12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓輸出[4]，故將12V電源接入芯片，即可得到5V輸出。

2.3 按鍵采集電路

本控制器主要包含AUTO自動(dòng)空調(diào)按鍵，溫度調(diào)節(jié)按鍵、內(nèi)外循環(huán)按鍵、模式選擇按鍵、溫度選擇按鍵、風(fēng)量選擇等按鍵。將電阻電容串聯(lián)后的電路一端接地，一端接5V電源，然后在此電容兩端并聯(lián)按鍵。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，5V電源對(duì)電容充電，單片機(jī)采集的是高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)采集到低電平，因此單片機(jī)可以通過(guò)采集電容非接地端的電平來(lái)判斷按鍵是否按下。

2.4 其他電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制器采用飛思卡爾MC9S08LG32單片機(jī)，并根據(jù)芯片datasheet搭建最小系統(tǒng)[5]。模式、混合、內(nèi)外循環(huán)等風(fēng)門執(zhí)行器采用NCV7708驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。NCV7708包含6路半橋，可以組成三路全橋控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

3.1 軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)

本次設(shè)計(jì)MC9S08LG32單片機(jī)需要完成的任務(wù)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）讀取AUTO自動(dòng)空調(diào)按鍵，溫度調(diào)節(jié)按鍵、內(nèi)外循環(huán)按鍵、模式選擇按鍵、溫度選擇按鍵、風(fēng)量選擇等按鍵的值。（2）輸出不同占空比的PWM波，控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。（3）空調(diào)工作在自動(dòng)模式時(shí)，通過(guò)各種溫度傳感器，自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使室內(nèi)溫度達(dá)到用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度。（4）控制NCV7708電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，從而控制模式、混合、內(nèi)外循環(huán)三個(gè)風(fēng)門執(zhí)行器。

3.2 程序設(shè)計(jì)流程圖

系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。

4 總結(jié)

本文研究了一種基于單片機(jī)的電動(dòng)汽車空調(diào)控制器，本控制器有成本低、車內(nèi)溫度控制準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、方便，節(jié)能無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，能很好的應(yīng)用在電動(dòng)汽車上，具有很好的發(fā)展與應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]鮑磊.基于單片機(jī)的微型汽車空調(diào)控制器設(shè)計(jì)與開發(fā)[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程，2016（17）：256+258.

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint