【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(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。在汽車上安裝空調(diào)可以為乘員提供舒適的車內(nèi)環(huán)境，減少疲勞感，還能預(yù)防或除去附在擋風(fēng)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(diào)系統(tǒng)無法根據(jù)室外空氣溫度、太陽輻射強(qiáng)度、車速、發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷以及室內(nèi)人體散熱等因素的變化及時(shí)地對汽車內(nèi)的空氣狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制質(zhì)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(diào)裝置始于 1927 年，它僅由加熱器、通風(fēng)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(diào)的興趣逐年增加，汽車空調(diào)技術(shù)日趨完善，功能也越來越全面。 (3)冷暖型汽車空調(diào)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(diào)器，這樣汽車空調(diào)才具備了降溫、除濕、通風(fēng)、過濾、除霜等空氣的調(diào)節(jié)功能。自控空調(diào)只需預(yù)先設(shè)定溫度裝置，便能自動地在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。電腦按照車內(nèi)外的環(huán)境所需，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)的精細(xì)化。該課題的研究成果 不 僅會在自行設(shè)計(jì)開發(fā)自動 空調(diào)項(xiàng)目上取得階段性勝利，而且還會使我們積累大量 汽 車空調(diào)自動 控制 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，因此 車載 空調(diào)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也會推動自動 控制技術(shù)在國內(nèi) 汽 車中的廣泛應(yīng)用，并為我們國家在 車載空調(diào) 自動 控制 領(lǐng)域中打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(diào)。 目 前，我國 汽 車上最常見的幾種空調(diào)有 ： 手動調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)、電動調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)、全自動空調(diào)系統(tǒng)等。廣州標(biāo)致轎車空調(diào)的電子控制系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、蒸發(fā)器溫度、送風(fēng)溫度及人為設(shè)定值、通過控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)離合器的開、合及熱水閥閥口大小來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。對此有人研究針對前排、后排車座的雙蒸發(fā)器運(yùn)行情況，并進(jìn)行相應(yīng)的控制。在理論研究方面，國內(nèi)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(luò)模糊控制和時(shí)空混沌的自適應(yīng)模糊控制等。在空調(diào)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(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理的應(yīng)用文章。而采用模糊控制方法的也有相關(guān)報(bào)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(jìn)行研究和應(yīng)用。 國外 車載 空調(diào)的 發(fā)展 狀況 長期以來，國外的許多相關(guān)廠家一直致力于汽車空調(diào)的改進(jìn)與新產(chǎn)品的研制，并且投入了大量的人力物力，同時(shí)得益于微機(jī)控制、微電子技術(shù)的發(fā)展，取得了相當(dāng)?shù)某删?。歐洲，日本等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車公司也相繼開發(fā)出各自的自動空調(diào)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(jī)冷卻水溫等信號。 日本豐田某型轎車自動空調(diào)監(jiān)測車內(nèi)外溫度、蒸發(fā)器溫度、冷卻水水箱溫度以及陽光輻射強(qiáng)度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速等參量，通過控制壓縮機(jī)磁吸、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度混合風(fēng)門、內(nèi)外 流循環(huán)風(fēng)門和模式風(fēng)門的伺服電機(jī)，進(jìn)行車室溫度調(diào)節(jié)。 現(xiàn)在國外的模糊控制理論研究基本上在每個(gè)領(lǐng)域上都取得了成功，其中包括工業(yè)溫度控制，大型空調(diào)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(zhuǎn)速高 /低保護(hù)功能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、加濕器、空氣凈化器及其操縱機(jī)構(gòu)組成。 主要技術(shù)參數(shù)： 1. 蒸發(fā)機(jī)和冷凝機(jī)工作電壓 DC24V，功耗 200W，額定風(fēng)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3. 高壓開關(guān)在絕對壓力高于 時(shí)觸電吸合，系統(tǒng)報(bào)警 ； 絕對壓力低于 時(shí)觸點(diǎn)斷開，進(jìn)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(fēng)設(shè)施，靠車外新風(fēng)來調(diào)節(jié)。 ：由于車內(nèi)空間小，乘員密度大，車內(nèi)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(jī)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(jìn)入車內(nèi)，造成車 內(nèi)空氣污濁，影響乘員的身體健康，因此必須要求汽車空調(diào)具有補(bǔ)充車外新鮮空氣，過濾和凈化車內(nèi)空氣的功能。如圖 21 為汽車空調(diào)制冷循環(huán)圖。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(yīng)。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行制冷時(shí)，必須開啟壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)，從而降低車內(nèi)溫度。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時(shí)，必須開啟暖水閥。 鼓風(fēng)機(jī)由鼓風(fēng)機(jī)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，在冷暖合一型空調(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。壓縮機(jī)電磁閥吸合后，壓縮機(jī)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(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。 圖 23 蒸汽 壓縮式制冷原理圖 1壓縮機(jī) 2排氣管 3冷凝器 4風(fēng)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(fēng)機(jī) 12感溫包 13吸氣管 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 空氣壓縮機(jī)由發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。氣化后的制冷劑 蒸汽 ，由壓縮機(jī)吸入進(jìn)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(diào)的冷凝器中，完成了汽車空調(diào)的一個(gè)制冷循環(huán)。 2. 空調(diào)系統(tǒng)的采暖裝置 車載 空調(diào)的取暖系統(tǒng)分為余熱式取暖系統(tǒng)和獨(dú)立式熱源取暖系統(tǒng)，獨(dú)立的熱源取暖系統(tǒng)又分為獨(dú)立熱源氣暖裝置和獨(dú)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(diào)配氣系統(tǒng) 1風(fēng)機(jī) 2蒸發(fā)器 3加熱器 4腳部吹風(fēng)口 5面部吹風(fēng)口 6除霜風(fēng)口 7加熱器旁通風(fēng)門 8空氣進(jìn)口風(fēng)門擋板 9制冷系統(tǒng)進(jìn)液出氣管 10水閥調(diào)節(jié)進(jìn)出水管 空氣進(jìn)口段的風(fēng)門擋板主要控制新風(fēng)和車內(nèi)回風(fēng)的比例，當(dāng)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(fēng)門，使壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間減少。 4. 與空調(diào)控制相關(guān)的空氣參數(shù) 車載 空調(diào)的主要控制對象是車內(nèi)的空氣，為此必須首先了解空氣的性質(zhì)，然后才能控制客車空調(diào)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(shí)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(diào)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(fēng)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(fēng)門開 ， 所以，可以得到空調(diào)處理過程溫度關(guān)系為 : fT =? (60 mT )本課題就是研究和開發(fā)汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制器，使空調(diào)能夠進(jìn)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(cè)的控制有：控制空氣進(jìn)口風(fēng)門 （內(nèi) /外循環(huán)風(fēng)門） 的開度以及空氣凈化器的開關(guān)，改善空氣的清潔度；控制加熱器旁通風(fēng)門 （混合風(fēng)門） 的開度，調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度；控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出風(fēng)速度；控制吹頭吹腳風(fēng)門 （送風(fēng)方式風(fēng)門） 的開度，調(diào)節(jié)出風(fēng)角度，滿足吹頭、吹腳、除霧除霜；需要加濕的時(shí)候打開加濕閥的開關(guān)，需要減濕的時(shí)候改變混合風(fēng)門的開度，調(diào)節(jié)空氣的相對濕度等要求。通過上面介紹的 車載 空調(diào)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，結(jié)合對前面的空調(diào)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(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，主要就是控制各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，比如風(fēng)門擋板，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)以及加濕閥，空氣凈化器等，從而達(dá)到控制車內(nèi)空氣的溫度，濕 度和二氧化碳濃度以及合適的送風(fēng)量的目的。 本系統(tǒng)對原來的空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在原來的客車空調(diào)系統(tǒng)中，空氣進(jìn)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(yù)定，需人工操作，因而控溫精度較差。鼓風(fēng)機(jī)也由直流電機(jī)控制。 （ 2） 根據(jù) 車 內(nèi)外的溫度高低，自動切斷壓縮機(jī)工作，從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制車內(nèi)溫度的目的。 （ 4） 通過控制加濕器和混合風(fēng)門的開度將汽車內(nèi)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(jié)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(jié) 本章首先介紹了 車載 空調(diào)的基本工作原理，然后介紹了 車載 空調(diào)的組成和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)說明了空調(diào)系統(tǒng)在不同 工況 下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，并對汽車車廂的熱力學(xué)和空調(diào)制冷加熱原理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上為客車空調(diào)自動控制系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)做好了準(zhǔn)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(jī)接口模塊、電源控制模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和 程序存儲模塊等。 單片機(jī)的選擇及特點(diǎn) 隨著單片機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，單片機(jī)的種類越來越多，一種微控制器的選擇需要從多個(gè)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(gòu)成；其次，要想使用某種微控制器設(shè)計(jì)好一個(gè)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(shè)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(shè)計(jì) ； 低功耗、高速 CMOS 技術(shù) ； 具有捕捉、比較、 PWM 模式 具有掉電復(fù)位檢測電路。由于單片機(jī) PIC16F877 內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，已具備了很強(qiáng)的功能，基本滿足數(shù)據(jù)存儲所需，同時(shí)軟件優(yōu)化的計(jì)算方法，減少了對數(shù)據(jù)存儲器的存儲容量的要求， 所計(jì)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(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器，減少了外圍擴(kuò)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(gè)控制器的設(shè)計(jì)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(yīng)更換傳感器。往往人機(jī)界面的優(yōu)劣程度關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能和水平。整個(gè)面板設(shè)計(jì)小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，而且便于安裝、使用。定時(shí)器能向鍵盤電路輸出定時(shí)掃描脈沖，在定時(shí)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(fù)位是在遙控器通電后讓單片機(jī)進(jìn)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(shí)，復(fù)位端電壓為高電壓（ ）。該模塊具有2Mb 的中文字型 CGROM， 同時(shí)具有 16Kb 的 16* 8 點(diǎn)陣的 ASCII 字符庫 。除此之外 ， 模塊還提供畫面清除、游標(biāo)顯示 /隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開 /關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠喚醒和關(guān)閉 /顯示等操作指令。 圖 39 按鍵電路圖 復(fù)位電路 主芯片 CPU 的 1 腳為復(fù)位電平檢測腳，低電平使復(fù)位有效。該電機(jī)內(nèi)部裝有一個(gè)高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器，可以向控制器反饋風(fēng)門擋板的位置。并且使電機(jī)具有位置反饋的功能。 圖 311 電機(jī)驅(qū)動電路 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 驅(qū)動電路 在車載空調(diào)的電控中，主芯片將各種輸入信號進(jìn)行運(yùn)算后，控制其它電路驅(qū)動負(fù)載工作，完成車載空調(diào)的預(yù)定功能。蜂鳴器在車載空調(diào)中主要用來提示遙控信號接收有效，同時(shí)也可作為故障報(bào)警之用。重點(diǎn)說明了 PIC16F877 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理及微處理器主要控制的電路 及功能 。硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)難易和質(zhì)量，軟件設(shè)計(jì)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(shí)實(shí)際是在采用時(shí)間換取空間或者空間換取時(shí)間的策略。首先，應(yīng)有一個(gè)合理的算法，以合理的資源耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；其次，設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)有較好的模