【正文】 it. This system has the main control unit and inputoutput control unit and the external circuit, a control unit Microchip39。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。在汽車上安裝空調可以為乘員提供舒適的車內環(huán)境，減少疲勞感，還能預防或除去附在擋風玻璃上的霧、霜或雪，以確保駕駛員的視野清晰與行使安全。手動控制的空調系統(tǒng)無法根據(jù)室外空氣溫度、太陽輻射強度、車速、發(fā)動機熱負荷以及室內人體散熱等因素的變化及時地對汽車內的空氣狀況進行調節(jié)，控制質量也不太理想，并且手動控制需要駕駛員人工操作，這顯然增加了駕駛員的工作量。最早的汽車空調裝置始于 1927 年，它僅由加熱器、通風裝置和空氣過濾器三者組成，且只能對車室供暖。以后，人們對汽車空調的興趣逐年增加，汽車空調技術日趨完善，功能也越來越全面。 (3)冷暖型汽車空調階段 始于 1954 年，原美國汽車公司，首先在轎車安裝于冷暖一體化空調器，這樣汽車空調才具備了降溫、除濕、通風、過濾、除霜等空氣的調節(jié)功能。自控空調只需預先設定溫度裝置，便能自動地在設定的溫度范圍內運行。電腦按照車內外的環(huán)境所需，實現(xiàn)了調節(jié)的精細化。該課題的研究成果 不 僅會在自行設計開發(fā)自動 空調項目上取得階段性勝利，而且還會使我們積累大量 汽 車空調自動 控制 系統(tǒng)開發(fā)設計的經(jīng)驗，因此 車載 空調系統(tǒng)的研究成果，將會對以后的新車開發(fā)研制奠定了堅實的基礎，同時也會推動自動 控制技術在國內 汽 車中的廣泛應用，并為我們國家在 車載空調 自動 控制 領域中打下堅實的基礎。80 年代初期，我國從西方國家購入用于降溫的汽車制冷系統(tǒng)，裝在我國生產(chǎn)的紅旗、上海伏爾加等轎車上，發(fā)展成單一的降溫空調。 目 前，我國 汽 車上最常見的幾種空調有 ： 手動調節(jié)的空調系統(tǒng)、電動調節(jié)空調系統(tǒng)、全自動空調系統(tǒng)等。廣州標致轎車空調的電子控制系統(tǒng)根據(jù)車內溫度、環(huán)境溫度、蒸發(fā)器溫度、送風溫度及人為設定值、通過控制風機轉速、壓縮機離合器的開、合及熱水閥閥口大小來進行溫度調節(jié)。對此有人研究針對前排、后排車座的雙蒸發(fā)器運行情況，并進行相應的控制。在理論研究方面，國內研究涉及了基于傳統(tǒng) PID 的模糊控制，基于神經(jīng)模糊網(wǎng)絡模糊控制和時空混沌的自適應模糊控制等。在空調制冷系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和各種家庭小電器中都可以看見用模糊控制方法實現(xiàn)優(yōu)化處理的應用文章。而采用模糊控制方法的也有相關報道，但是并沒有形成統(tǒng)一成型的模糊控制方法，甚至只是一些嘗試，需要更深入地進行研究和應用。 國外 車載 空調的 發(fā)展 狀況 長期以來，國外的許多相關廠家一直致力于汽車空調的改進與新產(chǎn)品的研制，并且投入了大量的人力物力，同時得益于微機控制、微電子技術的發(fā)展，取得了相當?shù)某删?。歐洲，日本等汽車工業(yè)發(fā)達國家的汽車公司也相繼開發(fā)出各自的自動空調系統(tǒng)。該模塊監(jiān)視高壓管路、低壓管路的溫度以 及儲液干燥器的壓力及發(fā)動機冷卻水溫等信號。 日本豐田某型轎車自動空調監(jiān)測車內外溫度、蒸發(fā)器溫度、冷卻水水箱溫度以及陽光輻射強度、壓縮機轉速等參量，通過控制壓縮機磁吸、風機轉速和溫度混合風門、內外 流循環(huán)風門和模式風門的伺服電機，進行車室溫度調節(jié)。 現(xiàn)在國外的模糊控制理論研究基本上在每個領域上都取得了成功，其中包括工業(yè)溫度控制，大型空調系統(tǒng)控制和電冰箱溫度控制等。系統(tǒng)由主控制單元和輸入輸出控制單元及外圍電路組成，并具有過 /欠壓，離合器轉速高 /低保護功能。執(zhí)行機構由電機、鼓風機、加濕器、空氣凈化器及其操縱機構組成。 主要技術參數(shù)： 1. 蒸發(fā)機和冷凝機工作電壓 DC24V，功耗 200W，額定風量分別為 1000 3m /h和2100 3m /h； 2. 熔斷器額定電流值 12A； 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 3. 高壓開關在絕對壓力高于 時觸電吸合，系統(tǒng)報警 ； 絕對壓力低于 時觸點斷開，進入工作狀態(tài)。它通過制冷裝置冷卻降溫去除空氣中的水 分，再由采暖裝置升溫以降低空氣的相對濕度，但在汽車上目前還沒有安裝加濕裝置，只能通過開車窗或通風設施，靠車外新風來調節(jié)。 ：由于車內空間小，乘員密度大，車內極易出現(xiàn)缺氧和二氧化碳濃度過高的情況，汽車發(fā)動機廢氣中的一氧化碳和道路上的粉塵，野外有毒的花粉都容易進入車內，造成車 內空氣污濁，影響乘員的身體健康，因此必須要求汽車空調具有補充車外新鮮空氣，過濾和凈化車內空氣的功能。如圖 21 為汽車空調制冷循環(huán)圖。由于制冷劑在管內氣化時的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動地吸取蒸發(fā)器周圍空氣中的熱量，使蒸發(fā)器周圍空氣的溫度降低，產(chǎn)生冷效應。所以，當空調要進行制冷時，必須開啟壓縮機使制冷劑循環(huán)，從而降低車內溫度。所以，當空調要進行加熱時，必須開啟暖水閥。 鼓風機由鼓風機調速電路控制，其作用是推動空氣在空調風道里流動，在冷暖合一型空調中，它同時也起了是制冷蒸發(fā)器風扇和暖風散熱器風扇的作用。壓縮機電磁閥吸合后，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。風向風門可以控制空調出風口的出風方式，也就是控制經(jīng)過處理的空氣從除霜風口、下吹風口和前吹風口吹出。 圖 23 蒸汽 壓縮式制冷原理圖 1壓縮機 2排氣管 3冷凝器 4風扇 7高壓液管 6干燥貯液器 8膨脹閥 9低壓液管 10蒸發(fā)器 11鼓 風機 12感溫包 13吸氣管 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 空氣壓縮機由發(fā)動機驅動旋轉。氣化后的制冷劑 蒸汽 ，由壓縮機吸入進行壓縮，又變成高溫高壓的制冷劑氣體，通過高壓軟管壓入汽車空調的冷凝器中，完成了汽車空調的一個制冷循環(huán)。 2. 空調系統(tǒng)的采暖裝置 車載 空調的取暖系統(tǒng)分為余熱式取暖系統(tǒng)和獨立式熱源取暖系統(tǒng)，獨立的熱源取暖系統(tǒng)又分為獨立熱源氣暖裝置和獨立熱源水暖裝置兩種。 （ 2） 冬季取暖。第二部分為空氣混合段，主要由加熱器和蒸發(fā)器組成，用來提供所需溫度 的空氣；第三部分為空氣分配段，使空氣吹向面部，腳部和玻璃上。 圖 24 客車空調配氣系統(tǒng) 1風機 2蒸發(fā)器 3加熱器 4腳部吹風口 5面部吹風口 6除霜風口 7加熱器旁通風門 8空氣進口風門擋板 9制冷系統(tǒng)進液出氣管 10水閥調節(jié)進出水管 空氣進口段的風門擋板主要控制新風和車內回風的比例，當夏季室外氣溫較高，冬季室外氣溫較低的情況下，盡量開小風門，使壓縮機運行時間減少。 4. 與空調控制相關的空氣參數(shù) 車載 空調的主要控制對象是車內的空氣，為此必須首先了解空氣的性質，然后才能控制客車空調中的各種問題。一般有絕對濕度，含濕量和相對濕度三種表示方法，這里只介紹后兩種。這時空氣所具有的含濕量稱為該溫度下濕空氣的飽和含濕量。清潔空氣中的二氧化碳體積含量約占 %，對人體無害。所以空調系統(tǒng)對空氣的熱處理可以分析為將一定量的理想空氣根據(jù)不同的比例分別經(jīng)過與制冷蒸發(fā)器和暖風散熱器的熱交換后再次混合。pV （ 24） 其中， ? 一經(jīng)行加熱處理空氣的比例，理想情況下正比與混合風門開 ， 所以，可以得到空調處理過程溫度關系為 : fT =? (60 mT )本課題就是研究和開發(fā)汽車空調系統(tǒng)的控制器，使空調能夠進行溫度、濕度和清潔度的控制，滿足乘客的需要，為乘客提供舒適的乘車環(huán)境。對空氣側的控制有：控制空氣進口風門 （內 /外循環(huán)風門） 的開度以及空氣凈化器的開關，改善空氣的清潔度；控制加熱器旁通風門 （混合風門） 的開度，調節(jié)出風溫度；控制鼓風機轉速，調節(jié)出風速度；控制吹頭吹腳風門 （送風方式風門） 的開度，調節(jié)出風角度，滿足吹頭、吹腳、除霧除霜；需要加濕的時候打開加濕閥的開關，需要減濕的時候改變混合風門的開度，調節(jié)空氣的相對濕度等要求。通過上面介紹的 車載 空調系統(tǒng)的學習，結合對前面的空調的配氣系統(tǒng)的了解，可以看出，不論是對哪種形式的客車空調系統(tǒng)進行控制，主要就是控制各個執(zhí)行機構，比如風門擋板，壓縮機，鼓風機以及加濕閥，空氣凈化器等，從而達到控制車內空氣的溫度，濕 度和二氧化碳濃度以及合適的送風量的目的。 本系統(tǒng)對原來的空調控制系統(tǒng)進行了改進，在原來的客車空調系統(tǒng)中，空氣進口段，空氣混合段以及空氣分配段這三部分的控制是通過鋼絲繩或真空裝置與汽車儀表盤相連接的，這種控制方法參數(shù)不能預定，需人工操作，因而控溫精度較差。鼓風機也由直流電機控制。 （ 2） 根據(jù) 車 內外的溫度高低，自動切斷壓縮機工作，從而達到調節(jié)控制車內溫度的目的。 （ 4） 通過控制加濕器和混合風門的開度將汽車內空氣的相對濕度控制在合適的范圍，一般夏天是 55%～ 70%，冬天是 60%～ 75%。 （ 5） 在冬天和雨天，除去玻璃上的結霜和凝霧，以保證駕駛員的安全操作和乘員的視線清晰。 本章小結 本章首先介紹了 車載 空調的基本工作原理，然后介紹了 車載 空調的組成和結構，重點說明了空調系統(tǒng)在不同 工況 下各執(zhí)行機構的工作狀態(tài)，并對汽車車廂的熱力學和空調制冷加熱原理進行了分析，在此基礎上為客車空調自動控制系統(tǒng)的實際開發(fā)做好了準備。 圖 31 硬件功能模塊框圖 圖中已基本包含智能儀表硬件系統(tǒng)所有的功能模塊，如多通道信號采集模塊、多通道 I/O 測控模塊、人機接口模塊、電源控制模塊、系統(tǒng)時鐘、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和 程序存儲模塊等。 單片機的選擇及特點 隨著單片機應用的日益廣泛，單片機的種類越來越多，一種微控制器的選擇需要從多個方面考慮，首先，必須根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，在滿足功能要求的前提下，優(yōu)化系統(tǒng)的構成；其次，要想使用某種微控制器設計好一個系統(tǒng)，必須對這種微控制器本身及其系統(tǒng) 比較熟悉；最后，開發(fā)設備和產(chǎn)品的供貨渠道以及成本要求也確定能否采用某種產(chǎn)品。精簡指令集，僅 35 條單字節(jié)指令 ； 最大有 368 8 字節(jié)的 RAM； 全靜態(tài)設計 ； 低功耗、高速 CMOS 技術 ； 具有捕捉、比較、 PWM 模式 具有掉電復位檢測電路。由于單片機 PIC16F877 內部集成了計算機的基本功能部件，已具備了很強的功能，基本滿足數(shù)據(jù)存儲所需，同時軟件優(yōu)化的計算方法，減少了對數(shù)據(jù)存儲器的存儲容量的要求， 所計算的數(shù)據(jù)相對較少，另外，本控制系統(tǒng)所需要處理的事件不多，加之采用模塊化編程思想，故本系統(tǒng)沒有擴展片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器，減少了外圍擴展器件，有利于提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性 ， 減少了控制器的體積 ， 有利于整個控制器的設計和安裝，提高了產(chǎn)品的靈活性。一般可采用晶振穩(wěn)頻。用示波器測量主芯片的 13 腳可以看到 8MHz的正弦波。 主要元器件的作用： T T2 開路或短路會造成輸入到 CPU 的 4 腳的電壓不正常。 8%，否則應更換傳感器。往往人機界面的優(yōu)劣程度關系到整個系統(tǒng)的性能和水平。整個面板設計小巧、結構緊湊，而且便于安裝、使用。定時器能向鍵盤電路輸出定時掃描脈沖，在定時掃描脈沖作用下，鍵盤輸出電 路能產(chǎn)生數(shù)種相位不同的掃描電路。 復位是在遙控器通電后讓單片機進入初始狀態(tài)。電路開始工作后，電源通過 R 向 C 充電，電容兩端電壓逐漸升高，所以在遙控器正常工作時，復位端電壓為高電壓（ ）。該模塊具有2Mb 的中文字型 CGROM， 同時具有 16Kb 的 16* 8 點陣的 ASCII 字符庫 。除此之外 ， 模塊還提供畫面清除、游標顯示 /隱藏、游標歸位、顯示打開 /關閉、顯示字符閃爍、游標移位、顯示移位、垂直畫面旋轉、反白顯示、液晶睡眠喚醒和關閉 /顯示等操作指令。 圖 39 按鍵電路圖 復位電路 主芯片 CPU 的 1 腳為復位電平檢測腳，低電平使復位有效。該電機內部裝有一個高性能的導電塑料精密旋轉電位器，可以向控制器反饋風門擋板的位置。并且使電機具有位置反饋的功能。 圖 311 電機驅動電路 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 驅動電路 在車載空調的電控中，主芯片將各種輸入信號進行運算后，控制其它電路驅動負載工作，完成車載空調的預定功能。蜂鳴器在車載空調中主要用來提示遙控信號接收有效，同時也可作為故障報警之用。重點說明了 PIC16F877 微處理器的內部結構和工作原理及微處理器主要控制的電路 及功能 。硬件設計的優(yōu)劣直接影響到軟件設計難易和質量，軟件設計的水平又直接影響硬件功能的發(fā)揮。這些編譯器在處理這些優(yōu)化時實際是在采用時間換取空間或者空間換取時間的策略。首先，應有一個合理的算法，以合理的資源耗費實現(xiàn)預定的功能；其次，設計的軟件應有較好的模