基于單片機(jī)的微型汽車空調(diào)控制器設(shè)計與開發(fā)分析

吳小翠 史靜偉

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及各種高新技術(shù)的不斷提高，人們的生活變得越來越便利，汽車作為高科技的產(chǎn)物，由于其的便利好用性受到了全世界人們的喜愛。而隨著人們生活水平的不斷提高，人們對汽車的要求也在不斷提高。汽車，除了作為人們的交通工具以外，還要為人們出行提供一個舒適的環(huán)境。汽車空調(diào)系統(tǒng)作為汽車重要的組成部分，對汽車內(nèi)部環(huán)境的舒適度具有很大的決定性作用，因此它的性能受到人們廣泛關(guān)注。在此，本文將對單片機(jī)的微型汽車空調(diào)控制器的設(shè)計進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；微型汽車；空調(diào)控制器；設(shè)計

人民生活水平普遍提高，汽車作為主要的交通工具，已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶。汽車空調(diào)系統(tǒng)可以對汽車內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速以及清潔度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，從而決定車內(nèi)舒適度。隨著人們對汽車舒適度要求提高，汽車空調(diào)控制器的設(shè)計也受到汽車生產(chǎn)廠家的重視。但是我國在汽車空調(diào)控制器設(shè)計方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，因此在進(jìn)行生產(chǎn)時常常需要引進(jìn)外來技術(shù)，但是卻得不到其核心技術(shù)，面對這樣的現(xiàn)狀，我國加強(qiáng)對該技術(shù)的研究勢在必行。

1 汽車空調(diào)技術(shù)簡述

1.1 汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展概述

汽車空調(diào)技術(shù)最早發(fā)展于國外，美國在20世紀(jì)30年代便開始該技術(shù)的研究，經(jīng)過30多年的發(fā)展，使得該技術(shù)日益成熟，從僅僅可以進(jìn)行取暖，到僅僅可以進(jìn)行制冷，以及后來的冷暖一體化、自動控制甚至現(xiàn)在的微處理器控制，發(fā)展地越來越完善。與美國相比，我國汽車空調(diào)技術(shù)起步甚晚，我國于20世紀(jì)60年代才開始汽車空調(diào)技術(shù)的研究，70年代以后才逐漸應(yīng)用于汽車中，發(fā)展比較緩慢，直到引進(jìn)國外技術(shù)后，我國該技術(shù)才迅速發(fā)展起來，并產(chǎn)生了一些具有代表性的汽車空調(diào)生產(chǎn)廠家。但是，我國在汽車空調(diào)技術(shù)方面還存在很多不足，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后許多發(fā)達(dá)國家，需要相關(guān)人員不斷研究改進(jìn)。總的來說，目前全球汽車空調(diào)技術(shù)正朝著以下幾個方向發(fā)展，即日趨自動化、舒適化、高效化、經(jīng)濟(jì)化以及環(huán)?；?。

1.2 汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理

汽車空調(diào)系統(tǒng)有采暖和制冷的作用，可以使得汽車內(nèi)保持舒適的溫度，更高級的空調(diào)系統(tǒng)還有清潔空氣的作用。汽車空調(diào)系統(tǒng)主要是由采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩大部分組成，下面將分別進(jìn)行詳細(xì)的介紹。整個采暖系統(tǒng)由采暖加熱器、熱水閥、鼓風(fēng)機(jī)等組成。其中，加熱器將熱交換而產(chǎn)生的高溫氣體通過鼓風(fēng)機(jī)送入汽車內(nèi)，達(dá)到提高車內(nèi)溫度的目的；熱水閥具有加熱升溫通道和高溫制冷劑的作用，可以對汽車內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；鼓風(fēng)機(jī)則主要起到將熱空氣送進(jìn)車內(nèi)的作用。制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、儲液干燥器、蒸發(fā)器及相應(yīng)的連接管組成，且整個制冷過程由壓縮過程、散熱過程、節(jié)流過程和吸熱過程組成。其中，壓縮過程是將制冷氣體壓縮成高壓高溫氣體排出壓縮機(jī)；散熱過程是將壓縮成高壓高溫的制冷氣體進(jìn)行冷凝，形成液體，這個過程是放熱過程；節(jié)流過程就是將通過膨脹器的高溫高壓制冷劑的溫度和壓力變小，最終使其以霧狀的形式排出；吸熱過程就是使制冷劑被蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣體，最后進(jìn)入壓縮機(jī)，這個過程是吸熱過程。

2.微型汽車自動空調(diào)基于單片機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1總體方案

單片機(jī)為控制核心的手動控制模式可以自動調(diào)節(jié)空調(diào)控制系統(tǒng)，還能實現(xiàn)自動化模式的控制。手動加自動化模式的實現(xiàn)，使駕駛員在駕駛時更能靈活運(yùn)用。單片機(jī)可以對汽車內(nèi)溫度參數(shù)信號實現(xiàn)運(yùn)算，模糊推理等，單片機(jī)通過指令程序化的功能驅(qū)動各個項目執(zhí)行工作，以實現(xiàn)控制目的。

2.2自動控制器控制原理

利用空調(diào)ECU可以對溫度傳感器收集的溫度信號.操作信號.設(shè)定參數(shù)轉(zhuǎn)換等，這時會產(chǎn)生一個控制信號對混合閥.風(fēng)門電機(jī)等進(jìn)行控制，同時液晶顯示屏可以顯示空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。空調(diào)ECU判斷發(fā)動機(jī)是否能夠正常工作，若能就氣動空調(diào)系統(tǒng)，開啟制冷壓縮機(jī)，這是向發(fā)動機(jī)ECU發(fā)送一定數(shù)量的請求信號。

3.穩(wěn)壓電源電路設(shè)計

原車載的蓄電池工作電源設(shè)置為12V，同時當(dāng)電源電路正常工作時，電壓的波動會比較大。汽車空調(diào)控制器中的電源電壓共有2種，分別是12V和15V。點(diǎn)電源是5V時主要是應(yīng)用單片機(jī)，而且溫度傳感器模塊種的電壓是15V。

3.1鍵盤電路設(shè)計

空調(diào)控制的面板上的功能主要包括8個，按鍵一共有11個。鍵盤電路設(shè)計中選擇鍵盤是非編碼鍵盤，配置鍵盤有12個，預(yù)留鍵1個，通過單片機(jī)掃描每個按鍵，當(dāng)按下不同的鍵會執(zhí)行對應(yīng)的操作。

3.2LCD顯示及其驅(qū)動電路

本文的顯示屏選擇的是汽車空調(diào)專用的LCD顯示屏，這個顯示屏中的功能包括了溫度的設(shè)定，選擇送風(fēng)方式，制冷運(yùn)行方式選擇以及調(diào)節(jié)風(fēng)量等功能，將LCD驅(qū)動器外接，控制通過單片機(jī)實現(xiàn)。

4.汽車空調(diào)系統(tǒng)的硬件及其軟件設(shè)計

4.1軟件設(shè)計

汽車控制系統(tǒng)的軟件部分主要包括主程序設(shè)計、溫度采集子程序、按鍵掃描子程序、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制子程序、溫度顯示子程序等組成。其中，主程序為整個控制系統(tǒng)的核心，用于支配其他子程序；溫度采集子程序則是經(jīng)系統(tǒng)讀出的溫度發(fā)送至顯示器；按鍵掃描子程序采用編程掃描方式，確認(rèn)按鍵是否正確；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制子程序通過脈沖信號改變風(fēng)機(jī)兩端電壓值，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；溫度顯示子程序顯示汽車內(nèi)的設(shè)定溫度和實際溫度。

4.2抗干擾措施

汽車在行駛的過程中，加速、剎車等操作以及一些突發(fā)的狀況都會對空調(diào)控制系統(tǒng)的原件產(chǎn)生干擾。硬件抗干擾措施有：采用電解電容濾波、原件的位置和電線的布置要合理、相互有關(guān)的原件盡可能的布置在一起、布置線路時要避免90度折線，以免線路損壞等。軟件抗干擾措施有冗余技術(shù)和設(shè)置軟件陷阱等。

4.3系統(tǒng)測試

在汽車的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)都設(shè)計完成之后，還要對系統(tǒng)進(jìn)行測試。系統(tǒng)測試是十分必要的一部分，通過系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的不足并及時解決存在的問題，提高空調(diào)系統(tǒng)的安全性，這一過程需要試驗平臺的支持。

參考文獻(xiàn)：

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