【正文】 制器的工作原理和以 PIC16F877 微處理器為核心的硬件組成。 由于電機(jī)為電感性負(fù)載，所以在其兩端并聯(lián)了 RC 放電回路，避免在斷電瞬間對其它器件產(chǎn)生干擾甚至損害。 內(nèi) /外循環(huán)控制電機(jī)，該電機(jī)控制循環(huán)方式，電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)連桿與風(fēng)門擋板相連，當(dāng)駕駛員使用循環(huán)方式控制鍵選擇內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)時，控制器即控制內(nèi) /外循環(huán)控制電機(jī)帶動連桿順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，從而帶動風(fēng)門擋板閉合或開啟，達(dá)到改變循環(huán)方式的目的。模塊提供了 4位并行、 8 位并行、兩線串行、三線串行等多種接口方式以方便和多種微處理器、單片機(jī)聯(lián)接。電路剛接通時，由于電容兩端電壓不能突變，故單片機(jī)復(fù)位端處于低 電位，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。在單片機(jī)內(nèi)部，有分頻器、數(shù)據(jù)寄存器、定時器、控制器、鍵盤輸入 /輸出等電路。它包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入以及應(yīng)用系統(tǒng)向人報告運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。 T T2 溫度傳感器阻值改變時，通過 RT RT2 電阻分壓后輸入主芯片 CPU， 3 腳和 4 腳的電壓也隨之改變，從而完成由溫度信號向電壓信號轉(zhuǎn)變的過程，實(shí)現(xiàn)溫度檢測。 圖 33 系統(tǒng)供電部分 時鐘 電路 大多數(shù)微電腦控制器都在內(nèi)部設(shè)有時鐘電路，只需外接簡單的時鐘元件。 8 位寬并行從口，具有外部讀、寫和片選信號 自帶振蕩式看門狗，不需要任何外部器件 ； 最大有 8K 14 字節(jié)的 FLASH 程序存儲器 ； 智能加熱控制器的硬件主要由信號采集與調(diào)理電路、 I/O 輸入輸出接口電路、液晶顯示與按鍵輸入電路、通信接口模塊和系統(tǒng)監(jiān)控及時鐘模塊組成。 在設(shè)定溫度時顯示設(shè)定的溫度，在其它時間顯示車內(nèi)的實(shí)際溫度，同時顯示吹頭，吹腳，除霜等送風(fēng)方式，以及空氣循環(huán)方式，鼓風(fēng)機(jī)、加熱器和壓縮機(jī)的工作狀態(tài)等，讓司機(jī)能夠?qū)ぷ鳡顩r了解。既能滿足人們的舒適性，又能 節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，尤其對大客車空調(diào)系統(tǒng)減少風(fēng)量的經(jīng)濟(jì)意義更為突出。從而實(shí)施下一步 控制。但是不管哪種類型的配氣系統(tǒng)，其控制的風(fēng)門都是相同的，都是通過調(diào)節(jié)混合風(fēng)門的開度來調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣的溫度，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)方式風(fēng)門來改變吹風(fēng)角度，進(jìn)行吹頭，吹腳和除霜，通過調(diào)節(jié)內(nèi) /外循環(huán)風(fēng)門來長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 改變車內(nèi)空氣的清潔度。不過汽車空調(diào)只有制冷、取暖和配 氣系統(tǒng)還是不能夠達(dá)到這些目的，要想汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些功能，必須對汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行必要的控制，即必須采用控制器對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)工作，從而很好得控制車內(nèi)空氣質(zhì)量，滿足乘客的舒適行要求，保證汽車行駛的安全性、經(jīng)濟(jì)性。pV +? （ 2） 空氣中的二氧化碳含量 空氣中主要成分是氧氣和氮?dú)猓?另外還有二氧化碳和其他稀有氣體。 （ 1） 空氣的濕度 空氣的濕度是指空氣中含水蒸氣量的多少。 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 空調(diào)配氣系統(tǒng)的工作過程如下：新鮮空氣 +車內(nèi)循環(huán)空氣 進(jìn)入風(fēng)機(jī) 空氣進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻 由風(fēng)門調(diào)節(jié)進(jìn)入加熱器的空氣 進(jìn)入各吹風(fēng)口。 安裝采暖裝置主要有以下作用： （ 1） 采暖裝置和 蒸發(fā)器一起將空氣調(diào)節(jié)到人們舒適溫度，現(xiàn)代客車空調(diào)已經(jīng)發(fā)展到冷暖一體化裝置，全年地對車內(nèi)的空 氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過冷熱風(fēng)的 調(diào)和 ，溫度由人為設(shè)定，達(dá)到舒適性的要求。在定壓下汽化并吸收蒸發(fā)器管外空氣中的熱量，使流經(jīng)蒸發(fā)器的車內(nèi)循環(huán)空氣的溫度降低為冷氣 ，通過鼓風(fēng)機(jī)送到車內(nèi)，降低車內(nèi)的空氣溫度。風(fēng)向風(fēng)門由風(fēng)向風(fēng)門電機(jī)控制。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。最后，經(jīng)過節(jié)流閥，降溫降壓，恢復(fù)到低 壓 （ 低溫 ） 液態(tài)。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。 ：普通汽車空調(diào)一般不具有這種功能，只有高級豪華汽車采用的冷暖一體化空調(diào)器，才能對車內(nèi)的濕度進(jìn)行適量的調(diào)節(jié)。 （ 2） 控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計 控制系統(tǒng)采用了 89C51 單片機(jī)為主控單元，還包括模擬信號采集電路、人機(jī)接口單元、看門狗電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。在歐美、日本等地，模糊控制理論迅速應(yīng)用到了商業(yè)產(chǎn)品中去，其中就包括日本把模糊控制成功應(yīng)用到地鐵和各種家電產(chǎn)品的實(shí)例。裝置根據(jù)傳感器隨時檢測車內(nèi)外溫度，自動地調(diào)控裝置各部件工作，達(dá)到控制車內(nèi)溫度和行使其他功能的目的，通用汽車公司某型轎車車身計算機(jī)模塊 （ BCM） 控制的空調(diào)系統(tǒng)是較典型的自動空調(diào)系統(tǒng)。因此，國內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)如何走上專業(yè)化、規(guī)?；?jīng)營之路，將成為我國未來幾年汽車空 調(diào)業(yè)迫切需要解決的問題。 而在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域，模糊控制在近幾年幾乎涉及到各個重、輕工業(yè)領(lǐng)域。車室內(nèi)的送風(fēng)溫度的分布是很不均勻的，并 且均勻分布的溫度場也會由于人的舒適感不同而產(chǎn)生舒適性差異。隨著微處理器技術(shù)和自動控制理論的發(fā)展，微電腦在國外汽車工業(yè)中的運(yùn)用越來越普遍，并成了一種趨勢和潮流 ，我國也相繼研發(fā)自動控制的空調(diào)。 隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展、生活水平的提高，舊式的手動模擬輸入簡單空調(diào)控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足高檔汽車消費(fèi)的要求，所以產(chǎn)生了要求生產(chǎn)自動 控制 空調(diào)的生產(chǎn)研究課題。通用汽車公司 1964 年率先在轎車上應(yīng)用自控汽車空調(diào)。直到 20 世紀(jì) 60 年代，應(yīng)用制冷技術(shù)的汽車空調(diào)長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 才開始逐步地普及起來。這些參數(shù)對人體的健康、舒適性有一定的影響，因此要求將其控制在一定范圍內(nèi)。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。而國內(nèi)大部分高檔轎車的空調(diào)控制器都是依靠進(jìn)口，目前還沒有自己開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轎車空調(diào)自動控制器 。而汽車空調(diào)作為汽車使用舒適性的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，要求也越來越高。 本系統(tǒng)可以對車內(nèi)通風(fēng)、取暖、制冷、加濕等功能進(jìn)行智能控制，并且可以直觀的將車載空調(diào)的工作狀態(tài)及數(shù)字信息顯現(xiàn)出來。以我國為例，近幾年 汽 車發(fā)生了井噴式的增長速度， 目前幾乎所有的汽 車都安裝了空調(diào)系統(tǒng)。由此看來，客車空調(diào)智能控制系統(tǒng)即客車空調(diào)控制器的開發(fā)，能夠改善工作條件，提高舒適性，而且對提高客車等級從 而提高客車的市場競爭力，有重要的意義，可廣泛用于大中型客車。 (2) 單一供冷空調(diào)裝置階段 始于 1939 年，美國帕克汽車公司率先在轎車裝上機(jī)械制冷降溫空調(diào)器。目前，大部分的中高級轎車，高級大客車都裝備自控空調(diào) (5) 電腦控制汽車空調(diào)階段 自 1977 年美國通用汽車公司、日本五十鈴汽車公司，同時將自行研制的電腦控制汽車空調(diào)系統(tǒng)裝上各自 的轎車上后，即預(yù)示著汽車空調(diào)技術(shù)已發(fā)展到一個新階段。我國的汽車工業(yè)發(fā)展較晚，在汽車發(fā)展的早期，主要以發(fā)展載貨車為主，汽車空調(diào)一 直處于空白狀態(tài)。其中上海德爾福汽車空調(diào)系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的愛斯牌汽車空調(diào)為別克、帕薩特、桑塔納等車型配套 ； 一汽 — 杰克賽爾汽車空調(diào)有限公司生產(chǎn)的空調(diào)主要為奧迪、紅旗轎車及解放牌卡車等車型配套；湖北沙市電工儀表集團(tuán)公司生產(chǎn)為東風(fēng)汽車公司、神龍富康汽車公司配套的載貨車空調(diào)和富康轎車空調(diào) ； 空調(diào)國際 （ 上海 ） 有限公司主要為依維柯、金杯等品 牌配套的面包車、大客車空調(diào) ； 廣州豪華空調(diào)有限公司生產(chǎn)了為海南馬自達(dá)、奧拓、廣州本田、長安之星 等 配套的車用空調(diào)。通過控制壓縮機(jī)啟、停，調(diào)節(jié)車室內(nèi)的溫度，也需要進(jìn)行相應(yīng)的控制才能達(dá)到更優(yōu)。 Mitsul 曾用 PID控制器對 汽 車空調(diào)運(yùn)行進(jìn)行控制，該控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子膨脹閥和壓縮機(jī)，根據(jù)長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 蒸發(fā)器進(jìn)、出口溫度之差 ， 用 PID 控制 器對電子膨脹閥的閥口開度進(jìn)行控制。美國通用汽車公司和日本五十鈴汽車公司 （ 后合并到三菱集團(tuán) ） 一起聯(lián)合研究微機(jī)控制的客車空調(diào)系統(tǒng)，將客車空調(diào)技術(shù)推到一個新的高度。該系統(tǒng)用一個雙向電動機(jī)調(diào)節(jié)混合風(fēng)門開度，并用 5 個操縱機(jī)構(gòu)分別控制各個模式風(fēng)門和加熱器熱水閥，還用功率模塊控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。國外空調(diào)控制領(lǐng)域也朝著模糊控制的方向發(fā)展。 （ 4） 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 軟件主要是指系統(tǒng)主程序的設(shè)計，此外，為了彌補(bǔ)硬件抗干擾能力的不足，還進(jìn)行 了軟件抗干擾的設(shè)計。夏季，氣流速度稍大，有利于人體散熱降溫，但過大的風(fēng)速直接吹到人體上，也會使人感到不舒服。其制冷原理是利用液態(tài)制冷劑吸熱產(chǎn)生冷效應(yīng)。由于汽車行駛時發(fā)動機(jī)產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車空調(diào)都采用發(fā)動機(jī)余熱采暖。由于空調(diào)風(fēng)道只有這一 個鼓風(fēng)機(jī)，所以無論是哪個出風(fēng)口風(fēng)速的大小都是由該鼓風(fēng)機(jī)控制。 1. 車載 空調(diào)的制冷系統(tǒng) 空 調(diào)的制冷方式很多，目前實(shí)際應(yīng)用于汽車上的空調(diào)制冷方式，全部為 蒸汽 壓縮式制冷方 式 。 由于大型客車的制冷量大，通風(fēng)要求高，所以大型客車上普遍采用獨(dú)立式空調(diào)制冷系統(tǒng)，獨(dú)立空調(diào)制冷系統(tǒng)采用輔助發(fā)動機(jī)的動力來供應(yīng)制冷系統(tǒng) ， 例如壓縮機(jī)，冷凝器和蒸發(fā)器的風(fēng)扇等所需要的動力，獨(dú)立式空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷量不受行車速度的影響而受控于人，停車時仍然可以進(jìn)行制冷空調(diào)工作。冬天或者春季，室內(nèi)外溫差較大，車上玻璃會結(jié)霜和起霧，影響司機(jī)和乘客的視線，不利于行車安全，這時可以用熱風(fēng)來除霜和除霧。 加熱器旁通風(fēng)門擋板也稱為混 合風(fēng)門擋板主要用于調(diào)節(jié)通過加熱器的空氣量。在濕空氣中與 1kg 的干空氣同時并存的水蒸氣量稱為含濕量，即： gq mmd /? （ 21） 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 式中 ， d— 濕空氣含濕量，單位是 kg/kg干空氣； qm — 濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，單位為 kg； gm — 濕空氣中干空氣的質(zhì)量，單位為 kg。 車載空調(diào)制冷加熱處理的原理分析 全合一空氣混合型全自動空調(diào)的空調(diào)系統(tǒng)，它的出氣口空氣是 通過將經(jīng)過蒸發(fā)器降溫后和經(jīng)過暖風(fēng)散熱器升溫后的氣體由混合風(fēng)門調(diào)節(jié)混合所得的。(0 mT )對空氣側(cè)的控制是目前車載空調(diào)采取的主要 策略。 圖 25 車載 空調(diào)控制器的總體框圖 圖 25 是該控制器的總體框圖，系統(tǒng)由 CPU、 檢測電路 、 驅(qū)動控制電路 、 遙控器等組成。 溫度自動控制，風(fēng)量控制，運(yùn)轉(zhuǎn)方式的自動控制，清潔度的控制，濕度控制等，滿足車內(nèi)的空調(diào)對舒適性的要求 。濕度低于下限時，打開加濕器，對空氣進(jìn)行加濕。硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，一個性能良好的控制系統(tǒng)勢必具備比較好的硬件系統(tǒng)。 圖 32 PIC16F877 管腳圖 其主要特色如下 ： 具有振蕩定時器，保證振蕩穩(wěn)定建立 ； 寬工作溫度范圍，具體為：商業(yè)級： 0℃ ~70℃ 工業(yè)級： 40℃ ~85℃ 軍用級： 40℃ ~125℃ ； 當(dāng) VDD 恢復(fù)上升到標(biāo)準(zhǔn)值以上后，芯片恢復(fù)正常運(yùn)行。石英晶振具有體積小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，主要用于 CPU時鐘電路。當(dāng) T T2 電阻值參數(shù)改變時，會造成主芯片 CPU輸入電壓不正常，出現(xiàn)風(fēng)速不可調(diào)、停機(jī)等故障現(xiàn)象。 本系統(tǒng) 采用遙控器的設(shè)計方案 ， 改善以往車載空調(diào)控制面板不可移動的弊端， 司機(jī) 及乘客人員均可進(jìn)行操作 。鍵控輸入電路根據(jù)按鍵矩陣輸入指令，完成編碼發(fā)射相應(yīng)的紅外光信號，向車載空調(diào)傳送運(yùn)行指令，同時在顯示屏上完成文字顯示，表明車載空調(diào)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。該模塊的控制 /驅(qū)動器采用 ST7920。 圖 37 OCM4X8C 液晶顯示模 塊 遙控接收 電路 系統(tǒng)的 遙控接受電路 如圖 38 所示， 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 38 遙控接收電路 按鍵接口電路 按鍵在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件，它可以實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)的重要手段。 直流電機(jī)的控制 由于 汽 車上的電源均為 24V的直流電源，因此這里必須采用直流供電的電機(jī)，不過由 于 風(fēng)門的轉(zhuǎn)動非常緩慢，所以對直流電機(jī)進(jìn)行了改造，在原來電機(jī)的輸出端增加了減速器，通過渦輪 、 渦桿 、 齒輪對電機(jī)輸出進(jìn)行兩級減速。蜂鳴器（ BZ）內(nèi)部裝有壓電陶瓷片，它由鋯、鈦、鉛氧化物配制后燒結(jié)而成。 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及 控制算法 軟件設(shè)計概述 單片機(jī)的程序設(shè)計有其自身的特點(diǎn)。比如，目前程序存儲器的容量已不是設(shè)計的關(guān)鍵因素，可以利用存儲器的空間實(shí)現(xiàn)程序響應(yīng)速度的加快。 在程序設(shè)計時，往往存在著時間與空間的矛盾 性 。 主芯片的 39 腳為四通閥控制端口，當(dāng)主芯片 39 腳輸入高電平時，經(jīng) 2020 的 2腳輸出低電平，從而使線圈得電，使四通閥換向。 。 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 310 復(fù)位電路 外圍負(fù)載的驅(qū)動電路 本系統(tǒng)中外圍 負(fù)載有內(nèi) /外循環(huán)風(fēng)門電機(jī)，混合風(fēng)門電機(jī)，除霜風(fēng)門電機(jī)，送風(fēng)方式風(fēng)門電機(jī)四個風(fēng)門電機(jī)和加濕器，空氣凈化器，熱水閥，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)等。利用上述功能 ， OCM4X8C 可實(shí)現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。 電路中，復(fù)位信號由電阻 R 和電容 C 提供。 圖 36 遙控器 面板 圖 車載空調(diào)的遙控器控制電路是由單片機(jī)、液晶顯示屏、按鍵矩陣電路及紅外發(fā)射管等組成。 圖