【正文】 第五個(gè)階段，微機(jī)控制。 完善的汽車空調(diào)系統(tǒng)一般由制冷系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)四大部分組成。制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器、冷凝器散熱風(fēng)扇、制冷管道、制冷劑等組成。取暖系統(tǒng)由加熱器、水閥、水管、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液組成。配氣系統(tǒng)由進(jìn)氣模式風(fēng)門、鼓風(fēng)機(jī)、混合氣模式風(fēng)門、氣流模式風(fēng)門、導(dǎo)風(fēng)管等組成。電器控制電路包括點(diǎn)火開關(guān)、 A/C開關(guān)、電磁離合器、鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)及調(diào)速電阻器、各種溫度傳感 器、制冷劑高低壓力開關(guān)、溫度控制器、送風(fēng)模式控制裝置、各種繼電器。如圖 21 畢業(yè) 論文 2 圖 2–1 完整的空調(diào)系統(tǒng) 汽車空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述 手動(dòng)控制的空調(diào)系統(tǒng)，它只按駕駛員所設(shè)定的鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速去運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)的通與斷動(dòng)作變化只按駕駛員所設(shè)定的溫度去動(dòng)作。它不能依據(jù)車內(nèi)外溫度的變化對(duì)冷氣負(fù)荷作出任何任何修正動(dòng)作。配氣系統(tǒng)各個(gè)風(fēng)門位置的變化也是由面板功能鍵通過拉索與風(fēng)門剛性連接完成。 為了減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，避免手動(dòng)調(diào)節(jié)麻煩，現(xiàn)代汽車安裝了空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)。它能根據(jù)駕駛員所設(shè)定的溫度不斷監(jiān)測(cè)車內(nèi)的溫度、濕度等， 自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保持車內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，有些還可以進(jìn)行進(jìn)氣控制，氣流方式控制和壓縮機(jī)控制等。 壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機(jī)；高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)管路流入冷凝器后，在冷凝器內(nèi)散熱、降溫 、 冷凝成高溫高壓的液態(tài)制冷劑流出；高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)管路進(jìn)入干燥儲(chǔ)液器內(nèi)，經(jīng)過干燥、過濾后流進(jìn)膨脹閥；高溫高壓液態(tài)制冷畢業(yè) 論文 3 劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流，狀態(tài)發(fā)生急劇變化，變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。低溫低壓液態(tài)制冷劑立即進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣熱量，使空氣溫度降低，吹出冷風(fēng)，產(chǎn)生制冷效果，制冷 劑本身因吸收了熱量而蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)管路被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)行壓縮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，只要壓縮機(jī)連續(xù)工作，制冷劑就在空調(diào)系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán)，產(chǎn)生制冷效果；壓縮機(jī)停止工作，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑隨之停止流動(dòng)，不產(chǎn)生制冷效果。 畢業(yè) 論文 1 3 汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作的原理 本系統(tǒng)采用 8 位單片機(jī) AT89C52 為控制核心，通過溫濕傳感器 SHT1車速傳感器 NS43NCT1 和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 SE02 采集信號(hào)，送往單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)將數(shù)據(jù)送往顯示器 LM016L 顯示。 當(dāng)車內(nèi)的溫度高 于用戶設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)就控制壓縮機(jī)運(yùn)行，汽車空調(diào)制冷開始，當(dāng)車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到用戶設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)就會(huì)控制空調(diào)自動(dòng)關(guān)閉，并延遲風(fēng)扇的工作時(shí)間。溫濕傳感器 SHT1車速傳感器 NS43NCT1 和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 SE02 實(shí)時(shí)監(jiān)控車內(nèi)的溫度。汽車車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并在顯示器LM016L 顯示出來。 用戶可以通過鍵盤設(shè)定所需要的值，并通過 E2PROM 保存 用戶 設(shè)置，數(shù)據(jù)掉電不丟失，避免 用戶 重復(fù)設(shè)置，為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，鍵盤設(shè)定是采用中斷處理方式，不占用系統(tǒng) 多少 時(shí)間。 系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能 （ 1）利用延時(shí)電路使 空調(diào)壓縮機(jī)先關(guān)閉，風(fēng)扇繼續(xù)工作，這樣可以使空調(diào)通氣道吹干，減少細(xì)菌的滋生。 （ 2）停車自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)。利用單片機(jī)配合車速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使停車之前空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。 （ 3）自動(dòng)控制車內(nèi)溫濕度。利用單片機(jī)配合數(shù)字溫濕傳感器對(duì)車內(nèi)溫濕進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使溫度實(shí)時(shí)控制在用戶的設(shè)置范圍內(nèi)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 由于汽車空調(diào)工作在一個(gè)特殊的環(huán)境中，空調(diào)系統(tǒng)又工作在一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境中，所以設(shè)計(jì)要符合以下原則： (1)可靠性。在任何系統(tǒng)中都要保證這個(gè)原則，根據(jù)環(huán)境在設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過硬件軟件的設(shè)計(jì)，盡量不讓系統(tǒng)受到干擾，進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)或者數(shù)字濾波等。 (2)控制的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)要根據(jù)幾大傳感器的信號(hào)來確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，所以需要信號(hào)的準(zhǔn)確性，避免控制偏差。 (3)響應(yīng)的快速性。系統(tǒng)響應(yīng)的快慢決定其工作效率的好壞。 畢業(yè) 論文 2 (4)可維護(hù)性。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)易方便，以盡可能少的原件實(shí)現(xiàn)多功能的控制，避免原件的多而帶來的維護(hù)不方便。 系統(tǒng)的性能指標(biāo) 該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的性能指標(biāo)： (1) 車內(nèi)的溫度誤差為 177。1℃ ，濕度誤差為 177。5℃ 。 (2) 蒸發(fā)器表面低于 177。0℃ 不結(jié)冰。 (3) 能在汽車熄火前自動(dòng)關(guān)閉 空調(diào)。 (4) 能在空調(diào)關(guān)閉的時(shí)候延遲風(fēng)扇工作時(shí)間。 (5) 能手動(dòng)設(shè)置車內(nèi)的溫 濕 度、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 (6) 能顯示出溫 濕 度、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 方案 1 采用溫濕傳感器、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)車內(nèi)的溫濕度、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，然后將采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)字傳感器進(jìn)行處理，再送入單片機(jī)進(jìn)行處理，用液晶顯示器把車內(nèi)的溫濕度顯示出來，駕駛員可以通過按鍵把溫濕度設(shè)置在一定范圍內(nèi)，車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是出廠設(shè)置好的，經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和關(guān)閉。還能延時(shí)風(fēng)扇工作時(shí)間。此方案 使用的是數(shù)字溫濕傳感器精度較高，而且連接簡(jiǎn)單， LED 的顯示的內(nèi)容較多，并減少了很多 I/O接口。如下圖： 圖 3–1 系統(tǒng)方框圖 1 畢業(yè) 論文 3 方案 2 采用集成數(shù)字傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，通過相應(yīng)的總線送入單片機(jī)進(jìn)行處理，采用 LCD 顯示器顯示車內(nèi)溫濕度和車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過按鍵可以設(shè)置車內(nèi)溫濕度并保持，通過對(duì)蒸發(fā)器和壓縮機(jī)電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)汽車空調(diào)的自動(dòng)控制。如下圖： 圖 3–2 系統(tǒng)方框圖 2 綜合考慮采用方案 1 畢業(yè) 論文 1 4 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集模塊 溫濕度采集模塊 本設(shè)計(jì)采用溫濕傳感器 SHT11對(duì)車內(nèi)的溫濕度進(jìn)行采集，它采用的是兩線制接口，與單片機(jī)連接很簡(jiǎn)單。傳感器實(shí)時(shí)把收集到的溫濕度通過兩個(gè)引腳傳入單片機(jī)，再由單片機(jī)處理和設(shè)定值進(jìn)行比較，來控制車內(nèi)溫度，以達(dá)到住佳溫度。車內(nèi)溫度采集模塊如圖 41 8 0 . 02 7 . 0% R H癈DA T A2S C K3U2S HT 1 1 圖 4–1 溫濕度采集模塊 車速采集模塊 本系統(tǒng)采用的霍爾傳感器 CHV25P 采集車速，將采集到信息通過 M端子傳給單片機(jī)，再由 單片機(jī)和設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比。還將數(shù)值經(jīng)顯示器顯示出來。 如圖 42 + H T4 H T53+1M2R110 kR210 kCH V 2 5 P0VB112 V 圖 4–2 車速采集模塊 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采集模塊 本系統(tǒng)采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 SE01 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集， M端子 是畢業(yè) 論文 2 接火花塞或是點(diǎn)火線圈。 +、 各接 +12V、 0V 電壓， NPN則是接單片機(jī)，輸入信號(hào)給單片機(jī)，再用顯示器顯示出來。如圖 43 S E 0 1M + NP NAT89C52 圖 4–3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采集模塊 顯示模塊 本系統(tǒng)采用 LMO16L 作為顯示器，控制芯片為 HD44780， LM016L 自帶的西文字母庫(kù)，這些西文字母庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn) ASICII 相同。使用非常方便。其采用 8 位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連，實(shí)時(shí)顯示傳感器采集的數(shù)據(jù)。顯示模塊如圖 44 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 2D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L2 3 4 5 6 7 8 91R P 1R E S P A C K 8 圖 4–4 顯示模塊 畢業(yè) 論文 3 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 2S4S3S2S1R21 0 kR31 0 k+5VR41 0 kR11 0 k 鍵盤處理模塊 本系統(tǒng)鍵盤采用的是獨(dú)立鍵 盤，并設(shè)置了 “ SET”“+”“ ”“RET” 鍵，用戶可以用此鍵盤來設(shè)置自己所需要的數(shù)據(jù)。鍵盤采用的是中斷處理方式，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性 。 鍵盤處理模塊如圖 45 圖 4–5 鍵盤處理模塊 延時(shí)控制模塊 本系統(tǒng)需要對(duì)風(fēng)扇的工作時(shí)間進(jìn)行延遲，所以設(shè)置了一個(gè)延時(shí)電路，先設(shè)置好延遲的時(shí)間，當(dāng)汽車停止行駛的時(shí)候，電容 C C2，繼續(xù)給風(fēng)扇供電，讓風(fēng)扇繼續(xù)工作一段時(shí)間，以達(dá)到更好的清潔空調(diào)通道中的水汽。 如圖 46 X T A L 218X T A L 119