【正文】 還有，要滿足電氣環(huán)境要求。汽車電源波動和瞬時過電壓等將形成較壞的電氣環(huán)境。 課題的提出與研究內(nèi)容 本課題的研究是針對我國現(xiàn)有高檔汽車上裝置的自動空調(diào)控制系統(tǒng)基本上依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化自動控制系統(tǒng)在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用性研究較少，迫切需要對汽車空調(diào)控制器實現(xiàn)電子自動化、國產(chǎn)化為目標(biāo)而產(chǎn)生的。因此，本課題的研究內(nèi)容為： 1) 通過對汽車空調(diào)工作原理和空調(diào)總成的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計了以AT89C52為核心的單片機控制系統(tǒng)，并對控制器硬件電路部分做了設(shè)計。 2) 建立實現(xiàn)模糊控制算法的控制系統(tǒng)[10]。闡述了如何實現(xiàn)對汽車空調(diào)系統(tǒng)的自動化模糊控制。 3) 溫度的檢測采用高精度的集成溫度傳感器MF51實現(xiàn)。 4) 編程過程中，采用模塊化的設(shè)計方法，對各個子模塊分別進(jìn)行編程、調(diào)試，再按控制要求將它們連接起來，進(jìn)行調(diào)試、分析。 2 汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車空調(diào)基本功能是通過人為的方法使車廂的溫度降低和升高，達(dá)到使人體感到舒適的溫度環(huán)境。高級汽車空調(diào)還包括對車廂內(nèi)空氣凈化、控制二氧化碳含量和控制空氣濕度等高級功能。一般汽車空調(diào)系統(tǒng)都可以分為采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分[11]。 制冷系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其制冷原理是利用液態(tài)制冷劑吸熱產(chǎn)生冷效應(yīng)。首先，低壓(低溫)液態(tài)制冷劑進(jìn)入用來冷卻車內(nèi)空氣的蒸發(fā)器，制冷劑加熱在定壓下氣化。由于制冷劑在管內(nèi)氣化時的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動地吸取車內(nèi)空氣中的熱量，使空氣溫度降低，產(chǎn)生冷效應(yīng)。然后，氣化了的制冷劑通過壓縮機壓縮，變成高于車外空氣的高溫高壓氣體。這時，制冷劑通過在冷凝器將熱量釋放到車外，制冷劑放熱就變成了高壓液態(tài)冷凝劑。最后，經(jīng)過節(jié)流閥，恢復(fù)到低壓(低溫)液態(tài)。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行制冷時，必須開啟壓縮機使制冷劑循環(huán)，從而降低車內(nèi)溫度。采暖系統(tǒng)是由暖風(fēng)散熱器、暖水閥和風(fēng)機組成。由于汽車行駛時發(fā)動機產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車空調(diào)都采用發(fā)動機余熱采暖。發(fā)動機冷卻水通過暖水閥流入暖風(fēng)散熱器，從而升高通過暖風(fēng)散熱器的空氣。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時,必須開啟暖水閥。 汽車空調(diào)的總體結(jié)構(gòu)2車內(nèi)進(jìn)風(fēng)1車外進(jìn)風(fēng)3內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門 4鼓風(fēng)機5混合風(fēng)門6制冷蒸發(fā)器9除霜風(fēng)口10下吹風(fēng)口7暖風(fēng)散熱器11前吹風(fēng)口8風(fēng)向風(fēng)門汽車空調(diào)系統(tǒng)總成是采用冷暖完全合一型，[12]。 全合一型汽車空調(diào)結(jié)構(gòu)內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門由內(nèi)外循環(huán)電磁閥控制，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥閉合時，汽車空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個時候只有車內(nèi)回風(fēng)能夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道。反之，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥開時，空調(diào)處于外循環(huán)狀態(tài)，這個時候不僅僅車內(nèi)回風(fēng)能夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道，車外空氣也進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道，也就制冷(加熱)處理前空氣是車內(nèi)回風(fēng)和車外新鮮空氣的混合氣體。鼓風(fēng)機由鼓風(fēng)機調(diào)速電路控制，其作用是推動空氣在空調(diào)風(fēng)道里流動，在全和一型空調(diào)中，它同時也起了是制冷蒸發(fā)器風(fēng)扇和暖風(fēng)散熱器風(fēng)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(dāng)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(fēng)門開度由混合風(fēng)門電機控制。混合風(fēng)門負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過兩種處理空氣的混合程度。暖風(fēng)散熱器由暖水電池閥控制，當(dāng)暖水電磁閥吸合，發(fā)動機冷卻水流過暖風(fēng)散熱器，這樣就可以通過發(fā)動機余熱進(jìn)行熱交換，將經(jīng)過散熱器的空氣加熱?；旌巷L(fēng)門開度由混合風(fēng)門電機控制?；旌巷L(fēng)門負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過兩種處理空氣的混合程度。風(fēng)向風(fēng)門由風(fēng)向風(fēng)門電機控制。風(fēng)向風(fēng)門可以控制空調(diào)出風(fēng)口的出風(fēng)方式，也就是控制經(jīng)過處理的空氣從除霜風(fēng)口、下吹風(fēng)口和前吹風(fēng)口吹出。綜上所述，整個汽車空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過六個受控裝置來控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風(fēng)機電路，混合風(fēng)門電機、壓縮機電磁閥、暖水電磁閥和風(fēng)向風(fēng)門電機。全合一空氣混合型的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其類型是制冷與加熱使用一套溫度控制系統(tǒng)，通過混合風(fēng)門的開度來調(diào)節(jié)冷熱空氣的混合?；旌巷L(fēng)門是全合一空氣混合型汽車空調(diào)系統(tǒng)最重要的溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，起作用是將一定量空氣按不同比例分配后分別流經(jīng)制冷蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器，然后再混合，從而調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度。因此，將對混合風(fēng)門的開度調(diào)節(jié)作為汽車空調(diào)溫度調(diào)節(jié)的主要手段。3 硬件電路設(shè)計 汽車全自動空調(diào)控制器硬件 工作原理汽車全自動空調(diào)控制器實際上就是根據(jù)人們對空調(diào)控制器的設(shè)定值，控制汽車空調(diào)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，使車廂內(nèi)空調(diào)環(huán)境達(dá)到設(shè)定目標(biāo)的電子控制設(shè)備。為了實現(xiàn)對汽車空調(diào)各個執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)自動控制控制，必須要對車內(nèi)環(huán)境狀況做出監(jiān)控。一般是采用安裝在車內(nèi)不同位置的各種傳感器經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再傳到微處理進(jìn)行檢測和決策。微處理根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值進(jìn)行決策處理后，通過各個執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動模塊實現(xiàn)空調(diào)執(zhí)行機構(gòu)的改變，從而最終實現(xiàn)對車內(nèi)環(huán)境的改變[13]。 硬件組成汽車全自動空調(diào)控制器的核心部分，是由微處理器為核心的電子線路系統(tǒng)。包括主機和I/O接口設(shè)備。主機包括中央處理器，主機依靠I/O接口設(shè)備來輸入信息(鍵盤、傳感器信號)，輸出指令控制命令、顯示等[14]。由圖可知，智能溫控系統(tǒng)的硬件主要由單片機、溫度信號采集電路、人機接口電路、串行存儲及系統(tǒng)監(jiān)控電路和串行通信接口電路等幾部分組成。SPCE061A顯示鍵盤傳感器電源步進(jìn)電機風(fēng)門位置控制制PWM輸出風(fēng)機調(diào)速驅(qū)動控制風(fēng)機外擴(kuò)存儲器 全自動空調(diào)控制器硬件組成，它根據(jù)程序儲存器中存儲的程序，一步步執(zhí)行程序所規(guī)定的工作。這些工作包括:1) 各種數(shù)學(xué)運算和邏輯分析判斷。運算分析的原始數(shù)據(jù)可從數(shù)據(jù)存儲器中讀出，運算分析的中間結(jié)果和最終結(jié)果都可以存放在數(shù)據(jù)存儲器中。2) 從輸入接口中讀出經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后的各種傳感器的輸入信號，并將這些信號以數(shù)字的形式存放于數(shù)據(jù)存儲器中。傳感器可以有模擬量、開關(guān)量等多種方式的輸出信號，輸入接口將這些信號都可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，隨時供CPU讀出。3) 根據(jù)控制要求和存儲于數(shù)字存儲器中的分析計算結(jié)果，將對執(zhí)行器的操作命令送到輸出接口，輸出接口根據(jù)所連接的執(zhí)行器的種類將這些輸出命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號形式，使執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的動作。4) 讀取鍵盤狀態(tài)，得到使用者的鍵盤操作狀態(tài)，對它進(jìn)行分析處理。根據(jù)程序要求或使用者的鍵入命令將相應(yīng)的數(shù)據(jù)送到顯示單元。 單片機的和外擴(kuò)存儲器選取本系統(tǒng)選用臺灣凌陽公司的AT89系的SPEC061A ，SPEC061A單片機是一種新型的低功耗、高性能微控制器，具有豐富的資源：RAM大，ROM空間大，指令周期短，運行速度快，低功耗，低電壓，可編程音頻處理，易于編寫等特點。SPCE061A 是繼系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 該單片機的主要性能icro。’nSP?微處理器； 　　工作電壓(CPU) ~ (I/O) ~ 　　CPU時鐘：~ ； 　　內(nèi)置2K字SRAM； 　　內(nèi)置32K FLASH； 　　可編程音頻處理； 　　晶體振蕩器。 　　系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2amp。micro。A@； 　　2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)； 　　2個10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道； 　　32位通用可編程輸入/輸出端口； 　　14個中斷源可來自定時器A / B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒； 　　具備觸鍵喚醒的功能； 　　使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)； 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號； 32768Hz實時時鐘； 　　7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 　　聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)功能； 　　具備串行設(shè)備接口； 　　具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能； 　　內(nèi)置在線仿真電路ICE（In Circuit Emulator）接口； 具有保密能力； 具有WatchDog功能。 SPCE061A的最小系統(tǒng)組成　　SPCE061A的最小系統(tǒng)組成圖如圖2所示，由圖可見，其接線比較簡單，在OSCO、OSCl端接上晶振及諧振電容，并在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容和電阻即可工作。在其它不用的電源端和地端接上0．1YF或1001~F的去耦電容可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 外擴(kuò)存儲器選擇SPCE061a中的FLASH只有32Kword，由于系統(tǒng)設(shè)計的程序比較多，要存放大量的數(shù)據(jù)，就要考考慮對外擴(kuò)存儲器進(jìn)行外圍擴(kuò)展。本設(shè)計采用凌陽公司的SPR4096芯片對儲存器擴(kuò)展。SPR4096是一個高性能的4Mbit總線FLASH，分為256扇區(qū)，分為256個扇區(qū)，擦除的時候，每個扇區(qū)為2Kbyte。SPR4096還有內(nèi)置一個4K。SPR4096內(nèi)置了一個總線存儲器接口和一個串行接口，它允許單片機通過8bit并行模式訪問FLASH存儲區(qū)。本設(shè)計使用串行模式，：VDDQ是專門為I/O供電的。串行接口模式的選中是通過設(shè)置CF2CF0來實現(xiàn)的。當(dāng)成分CF2CF0均接高電平時，選中的就是串行接口模式。在串行接口模式中，CF7為低電平時選中FLASH,，SCLK接IOB0，SDA接IOB1，CF2CF0接高電平，選擇串行接口模式：CF7接低電平，選中FLASH 電源電路設(shè)計汽車空調(diào)控制器需要兩路電源：5v和12v電源。5v電源用于SPCE061A單片機供電，12v電源用于需要大電流驅(qū)動的場合，風(fēng)機，壓縮機等。由于汽車蓄電池供電只有12v并且工作期間有很大波動。綜合考慮，本系統(tǒng)選用了電源芯片LM2596，將車載電源轉(zhuǎn)換為所需電源。如下圖所示+12VLM2596L1330uHHHR5R62K2KC11330uFD5C10100uF14532 汽車空調(diào)電源電路 溫度信號采集電路的設(shè)計 溫度傳感器的選擇溫度傳感器的功能是進(jìn)行溫度信號的測量，在本文中采用溫度傳感器AD590 [15]。