【正文】 還有，要滿(mǎn)足電氣環(huán)境要求。汽車(chē)電源波動(dòng)和瞬時(shí)過(guò)電壓等將形成較壞的電氣環(huán)境。 課題的提出與研究?jī)?nèi)容 本課題的研究是針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有高檔汽車(chē)上裝置的自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)基本上依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化自動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車(chē)系統(tǒng)中的應(yīng)用性研究較少，迫切需要對(duì)汽車(chē)空調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化、國(guó)產(chǎn)化為目標(biāo)而產(chǎn)生的。因此，本課題的研究?jī)?nèi)容為： 1) 通過(guò)對(duì)汽車(chē)空調(diào)工作原理和空調(diào)總成的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)了以AT89C52為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，并對(duì)控制器硬件電路部分做了設(shè)計(jì)。 2) 建立實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的控制系統(tǒng)[10]。闡述了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化模糊控制。 3) 溫度的檢測(cè)采用高精度的集成溫度傳感器MF51實(shí)現(xiàn)。 4) 編程過(guò)程中，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)各個(gè)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(lái)，進(jìn)行調(diào)試、分析。 2 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)工作原理 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車(chē)空調(diào)基本功能是通過(guò)人為的方法使車(chē)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(jí)汽車(chē)空調(diào)還包括對(duì)車(chē)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(jí)功能。一般汽車(chē)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(jī)、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(lái)冷卻車(chē)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(shí)的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動(dòng)地吸取車(chē)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(guò)壓縮機(jī)壓縮，變成高于車(chē)外空氣的高溫高壓氣體。這時(shí)，制冷劑通過(guò)在冷凝器將熱量釋放到車(chē)外，制冷劑放熱就變成了高壓液態(tài)冷凝劑。最后，經(jīng)過(guò)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(shí)，必須開(kāi)啟壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)，從而降低車(chē)內(nèi)溫度。采暖系統(tǒng)是由暖風(fēng)散熱器、暖水閥和風(fēng)機(jī)組成。由于汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車(chē)空調(diào)都采用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱采暖。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水通過(guò)暖水閥流入暖風(fēng)散熱器，從而升高通過(guò)暖風(fēng)散熱器的空氣。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時(shí),必須開(kāi)啟暖水閥。 汽車(chē)空調(diào)的總體結(jié)構(gòu)2車(chē)內(nèi)進(jìn)風(fēng)1車(chē)外進(jìn)風(fēng)3內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門(mén) 4鼓風(fēng)機(jī)5混合風(fēng)門(mén)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(mén)汽車(chē)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(chē)空調(diào)結(jié)構(gòu)內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門(mén)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(shí)，汽車(chē)空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候只有車(chē)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(kāi)時(shí)，空調(diào)處于外循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候不僅僅車(chē)內(nèi)回風(fēng)能夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道，車(chē)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(chē)內(nèi)回風(fēng)和車(chē)外新鮮空氣的混合氣體。鼓風(fēng)機(jī)由鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電路控制，其作用是推動(dòng)空氣在空調(diào)風(fēng)道里流動(dòng)，在全和一型空調(diào)中，它同時(shí)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(jī)，壓縮抓由壓縮機(jī)電磁閥控制。當(dāng)壓縮機(jī)電磁閥吸合，壓縮機(jī)開(kāi)始工作，蒸發(fā)器就能從流過(guò)的空氣中吸取熱量，從而使空氣降溫?；旌巷L(fēng)門(mén)開(kāi)度由混合風(fēng)門(mén)電機(jī)控制?；旌巷L(fēng)門(mén)負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)冷卻水流過(guò)暖風(fēng)散熱器，這樣就可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱進(jìn)行熱交換，將經(jīng)過(guò)散熱器的空氣加熱?；旌巷L(fēng)門(mén)開(kāi)度由混合風(fēng)門(mén)電機(jī)控制?；旌巷L(fēng)門(mén)負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過(guò)兩種處理空氣的混合程度。風(fēng)向風(fēng)門(mén)由風(fēng)向風(fēng)門(mén)電機(jī)控制。風(fēng)向風(fēng)門(mén)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(guò)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(gè)汽車(chē)空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過(guò)六個(gè)受控裝置來(lái)控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風(fēng)機(jī)電路，混合風(fēng)門(mén)電機(jī)、壓縮機(jī)電磁閥、暖水電磁閥和風(fēng)向風(fēng)門(mén)電機(jī)。全合一空氣混合型的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，其類(lèi)型是制冷與加熱使用一套溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)混合風(fēng)門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)冷熱空氣的混合。混合風(fēng)門(mén)是全合一空氣混合型汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)最重要的溫度調(diào)節(jié)機(jī)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(duì)混合風(fēng)門(mén)的開(kāi)度調(diào)節(jié)作為汽車(chē)空調(diào)溫度調(diào)節(jié)的主要手段。3 硬件電路設(shè)計(jì) 汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件 工作原理汽車(chē)全自動(dòng)空調(diào)控制器實(shí)際上就是根據(jù)人們對(duì)空調(diào)控制器的設(shè)定值，控制汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，使車(chē)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(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)空調(diào)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制控制，必須要對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境狀況做出監(jiān)控。一般是采用安裝在車(chē)內(nèi)不同位置的各種傳感器經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再傳到微處理進(jìn)行檢測(cè)和決策。微處理根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值進(jìn)行決策處理后，通過(guò)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)空調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改變，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境的改變[13]。 硬件組成汽車(chē)全自動(dòng)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(jī)和I/O接口設(shè)備。主機(jī)包括中央處理器，主機(jī)依靠I/O接口設(shè)備來(lái)輸入信息(鍵盤(pán)、傳感器信號(hào))，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(jī)、溫度信號(hào)采集電路、人機(jī)接口電路、串行存儲(chǔ)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(pán)傳感器電源步進(jìn)電機(jī)風(fēng)門(mén)位置控制制PWM輸出風(fēng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制風(fēng)機(jī)外擴(kuò)存儲(chǔ)器 全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件組成，它根據(jù)程序儲(chǔ)存器中存儲(chǔ)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(yùn)算和邏輯分析判斷。運(yùn)算分析的原始數(shù)據(jù)可從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出，運(yùn)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(chǔ)器中。2) 從輸入接口中讀出經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后的各種傳感器的輸入信號(hào)，并將這些信號(hào)以數(shù)字的形式存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。傳感器可以有模擬量、開(kāi)關(guān)量等多種方式的輸出信號(hào)，輸入接口將這些信號(hào)都可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，隨時(shí)供CPU讀出。3) 根據(jù)控制要求和存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中的分析計(jì)算結(jié)果，將對(duì)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(lèi)將這些輸出命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)形式，使執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。4) 讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，得到使用者的鍵盤(pán)操作狀態(tài)，對(duì)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(jī)的和外擴(kuò)存儲(chǔ)器選取本系統(tǒng)選用臺(tái)灣凌陽(yáng)公司的AT89系的SPEC061A ，SPEC061A單片機(jī)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(yùn)行速度快，低功耗，低電壓，可編程音頻處理，易于編寫(xiě)等特點(diǎn)。SPCE061A 是繼系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)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(hào)。SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)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(jī)的主要性能icro?！痭SP?微處理器； 　　工作電壓(CPU) ~ (I/O) ~ 　　CPU時(shí)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(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2amp。micro。A@； 　　2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)； 　　2個(gè)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(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A / B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； 　　具備觸鍵喚醒的功能； 　　使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)； 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)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(dòng)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(cè)(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(jiàn)，其接線比較簡(jiǎn)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(chǔ)器選擇SPCE061a中的FLASH只有32Kword，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序比較多，要存放大量的數(shù)據(jù)，就要考考慮對(duì)外擴(kuò)存儲(chǔ)器進(jìn)行外圍擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng)公司的SPR4096芯片對(duì)儲(chǔ)存器擴(kuò)展。SPR4096是一個(gè)高性能的4Mbit總線FLASH，分為256扇區(qū)，分為256個(gè)扇區(qū)，擦除的時(shí)候，每個(gè)扇區(qū)為2Kbyte。SPR4096還有內(nèi)置一個(gè)4K。SPR4096內(nèi)置了一個(gè)總線存儲(chǔ)器接口和一個(gè)串行接口，它允許單片機(jī)通過(guò)8bit并行模式訪問(wèn)FLASH存儲(chǔ)區(qū)。本設(shè)計(jì)使用串行模式，：VDDQ是專(zhuān)門(mén)為I/O供電的。串行接口模式的選中是通過(guò)設(shè)置CF2CF0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)成分CF2CF0均接高電平時(shí)，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(shí)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(jì)汽車(chē)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(jī)供電，12v電源用于需要大電流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等。由于汽車(chē)蓄電池供電只有12v并且工作期間有很大波動(dòng)。綜合考慮，本系統(tǒng)選用了電源芯片LM2596，將車(chē)載電源轉(zhuǎn)換為所需電源。如下圖所示+12VLM2596L1330uHHHR5R62K2KC11330uFD5C10100uF14532 汽車(chē)空調(diào)電源電路 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 溫度傳感器的選擇溫度傳感器的功能是進(jìn)行溫度信號(hào)的測(cè)量，在本文中采用溫度傳感器AD590 [15]。