【正文】 應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)冷凝劑最后經過節(jié)流閥恢復到低壓 低溫 液態(tài)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 采暖系統(tǒng)是由暖風散熱器暖水閥和風機組成由于汽車行駛時發(fā)動機產生大量熱量一般小型汽車空調都采用發(fā)動機余熱采暖發(fā)動機冷卻水通過暖水閥流入暖風散熱器從而升高通過暖風散熱器的空氣所以當空調要進行加熱時必須開啟暖水閥 22 汽車空調的總成結構 汽車空調系統(tǒng)總成是采用冷暖完全合一型其風道系統(tǒng)如圖 21 所示 [8] 圖 213 硬件電路設計 31 汽車全自動空調控制器硬件 工作原理 汽車全自動空調控制器實際上就是根據人們對空調控制器的設定值控制汽車空調系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)使車廂內空調環(huán)境達到設定目標的電子控制設備為了實現(xiàn)對汽車空調各個執(zhí)行機構實現(xiàn)自動控制控制必須要對車內環(huán)境狀況做出監(jiān)控一般是采用安裝在車內不同位置的各種傳感器經過 AD 轉換成數字量再傳到微處理進行檢測和決策微處理根據檢測的數據和溫度設定值進行決策處理后通過各個執(zhí)行機構的驅動模塊實現(xiàn)空調執(zhí)行機構的改變從而最終實現(xiàn)對車內環(huán)境的改變[7] 硬件組成 汽車全自動空調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 IO 接口設備主機包括中央處理器主機依靠 IO 接口設備來輸入信息 鍵盤傳感器信號 輸出指令控制命令顯示等 [8] 智能溫控系統(tǒng)的硬件結構框圖如圖 41 所示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 圖 31 全自動空調控制器硬件組成 圖 31的中心框 SPCE061A是中央控制處理單元它根據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 各種數學運算和邏輯分析判斷運算分析的原始數據可從數據存儲器中讀出運算分析的中間結果和 最終結果都可以存放在數據存儲器中 2 從輸入接口中讀出經過信號轉換后的各種傳感器的輸入信號并將這些信號以數字的形式存放于數據存儲器中傳感器可以有模擬量開關量等多種方式的輸出信號輸入接口將這些信號都可以轉換為數字信號隨時供 CPU 讀出 3 根據控制要求和存儲于數字存儲器中的分析計算結果將對執(zhí)行器的操作命令送到輸出接口輸出接口根據所連接的執(zhí)行器的種類將這些輸出命令轉換為相應的信號形式使執(zhí)行器執(zhí)行相應的動作 4 讀取鍵盤狀態(tài)得到使用者的鍵盤操作狀態(tài)對它進行分析處理根據程序要求或使用者的鍵入命令將相應的數據送到 顯示單元 32 單片機的和外擴存儲器選取 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 是繼系列產品 SPCE500A 等之后凌陽科技推出的又一款 16 位結構的微控制器 SPCE061A 里只內嵌 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雜的數字信號 SPCE061A 微控制器是適用于數字語音識別應用領域產品的一種最經濟 的選擇 icronSP 微處理器 工作電壓 CPU VDD 為 2436V IO VDDH 為 2455V CPU 時鐘 032MHz49152MHz 內置 2K 字 SRAM 內置 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 時鐘處于停止狀態(tài) 耗電僅為 2microA36V 2 個 16 位可編程定時器計數器 可自動預置初始計數值 2 個 10 位 DAC 數 模轉換 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 24K位秒 能容納 210秒的語音數據 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 數轉換器 ADC 和單通道聲音模 數轉換器 聲音模 數轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制 AGC 功能 具備串行設備接口 具有低電壓復位 LVR 功能和低電壓監(jiān)測 LVD 功能 內置在線仿真電路 ICEIn Circuit Emulator 接口 具有 保密能力 具有 WatchDog 功能 SPCE061A 的最小系統(tǒng) 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 OSCOOSCl 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 1001F 的去耦電容可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力 34 溫度信號采集電路的設計 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器的功能是進行溫度信號的測量在本文中采用溫度傳感器 AD590 [13] AD590 是美國 ANALOGDEVCIE 公司生產的 專用集成溫度傳感器屬于電流輸出型傳感器在一定溫度范圍內它相當于一個高阻抗恒流源其電流溫度靈敏度為 1μ AK 它不易受接觸電阻引線電阻電壓噪聲等的干擾此外它還具有體積小測溫精度高線性度好和互換性強等特點傳輸線上的壓降不影響輸出電流值可以進行遠距離傳輸因此它具有使用方便抗干擾能力強的特點特別適用于較遠距離的溫度巡回檢測系統(tǒng)的設計方法其主要技術指標為 1 測溫范圍 55℃～ 150℃ 2 電流輸出 1μ AK 3 電源電壓 4～ 30v 直流 4 精度 05℃ 5 重復性177。 01℃ 6 輸出阻抗約為 10MΩ 7 長期漂移177。 01℃月 溫度傳感器采樣放大電路 溫度傳感器采集的溫度信號是模擬信號需要進行 AD 轉換某些結型半導體器件例如二極管和三極管對溫度呈現(xiàn)出敏感性因而可用作溫度敏感元件因此可以利用這個特性從它的輸出電量的大小直接換算而得到絕對溫度值 AD590 便是根據此原理制造的一種半導體集成溫度傳感器 單片機 SPCE061A的輸入信號是電壓值電壓范圍是 OV～ 5V而 AD590采集的溫度信號是電流信號電流的量值是微安級所以 AD590 傳感器采集的溫度信號還不能直接輸入到單片機中需要進行電流電壓的轉換將電流信號轉換為電 壓信號并且對電壓信號進行放大以適應 ADC0809芯片的輸入要求因此本文采用 10KΩ電阻與 AD59O 串聯(lián)對傳感器進行電壓取樣在電阻上得到與絕對溫度成正比的電壓輸出 Vo 1mVK 當溫度變化時 AD59O 會產生變化的電流而且 AD590 的輸出是與絕對溫度 K 成正比的其在 0℃時輸出電流為 2732uA 為了使 AD590 的輸出與攝氏溫度 ℃ 成比例關系 [14]作如下處理經 OPA1將電流轉換成電壓再由 OPA2做零位調整最后由OPA3 反向放大 10 倍放大電路如圖 42 第一個步驟先調 AD59O的可變電阻器 VR1如以 0℃為參考值 則應使電壓輸出為 273V 第二個步驟調整 VR2 使 0℃時 OPAZ 的輸出為 273273 OV 反相零位調整 第三個步驟調 VR3 使此時 OPA3 放大 10 倍 圖 42 采樣放大電路 另外出于經濟性和數據采集特點的考慮本文決定采用多路開關來對 4 路傳感器信號進行分時采集這樣可以使 4↗路信號共用一個放大器而又不影響電路的特性模擬開關 CD4051的選通地址 A0～ A2單片機的控制就完成了從溫度電流信號到 AD 轉換器標準電壓信號的轉換 前面已談到 AD590 及其測量調理電路如何實現(xiàn)標準電壓信號的輸出該電壓信號為模擬量為了溫度信號 的引入必須進行模數轉換對于單片機接口的模擬信號采集軟件設計為對每個端口進行分時采集 34 轉向器控制電路設計 與家用空調不同汽車空調制冷制熱是靠風道的切換來實現(xiàn)的制熱模式轉向制熱風道風從裝有水箱的風道吹出水箱中的水是發(fā)動動的冷卻水含有熱量當處于制冷模式是轉向器轉向制冷風道壓縮機工作蒸發(fā)器溫度降低風機吹出的風通過蒸發(fā)器達到制冷的目的在汽車內外風循環(huán)和除霜運行分別通過兩轉向器來控制每個轉向器的內部都有小電機通過內部的蝸桿齒輪等傳動裝置來驅動與齒輪相配合的擺臂這個擺臂又與外部的連桿機構來轉動風門齒輪上裝 有磁極它與轉向器內部電路板得霍爾元件來決定轉向器轉動的位置從而確定風門所轉的角度 轉向器工作電壓為 12VWAY和 D是轉向器的控制端 H1和 H2是轉向器位置反饋信號單片機的 IOB4 通過轉向器 D 控制轉向器轉動 IOB7 通過轉向器的 WAY控制正反轉 IOA15 IOA14 分別接受來自轉向器 H1 H2 的霍爾位置反饋信號單片機根據該反饋信號控制轉向器轉動的角度 ． 人機接口的設計一 LED 顯示和鍵盤 LED 顯示和簡易鍵盤是汽車空調智能溫控系統(tǒng)的人機接口車廂內的測量溫度和設定溫度由 LED 顯示通過鍵盤可以實現(xiàn)系統(tǒng)的軟 關機和恢復正常運行狀態(tài)可以切換自動和手動工作模式在自動模式下能夠通過輸