【正文】 35 溫度檢測電路 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 25 人機通道的設計 單片機應用系統(tǒng)中，通常都要有人機對話功能。 圖 34 時鐘電路 溫度檢測電路 電路分析： T1 為室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器， T2 為蒸發(fā)器管溫傳感器。直流 12V給啟動繼電器、蜂鳴器、步進電動機、風機內(nèi)部霍爾檢測板等提供工作電壓，然后直流 12V再經(jīng)過集成三端穩(wěn)壓器 IC7（ 7805）、 C C12 濾波，輸出直流 5V，給 PIC16F877指示燈電路、溫度檢測電路、時鐘電路、復位電路等提供工作電壓。通用異步串行口 USART 休眠模式 ； 執(zhí)行速度： DC20MHz時鐘輸入， DC200ns 指令周期 ； 其中數(shù)字處理及邏輯控制單元大多采用通用單片微處理器。 2. 顯示 。 （ 3） 根據(jù)車內(nèi)的溫度情況，通過調(diào)節(jié)鼓風機電源的開關(guān)時間來改變鼓風機的電壓，從而調(diào)節(jié)空調(diào)風量。本系統(tǒng)采用小功率的直流電機對空氣配氣系統(tǒng)的各個風門進行控制，電機經(jīng)過減速，內(nèi)部帶有位置反饋信號，可以確切的知道風門開度大小。 通過對車載空調(diào)系統(tǒng)的學習可以發(fā) 現(xiàn)，大中型客車上的配氣系統(tǒng)雖然有很多種，目前最常用的只有空氣混合式和全熱式兩種。汽車空調(diào)的目的是在任何氣候和行使條件下，能為乘員提供舒適的車內(nèi)環(huán)境，并能預防或除去附在擋風玻璃上的霧、霜或冰雪，以確保駕駛員的視野清晰與行使安全。 又由于假設理想氣體，有： pQ? =? pV pc （ fT mT ） （ 23） 其中： pV — 經(jīng)過處理氣體的總體積 ( 3m )； fT — 熱處理后空氣溫度 (K 或 ℃ )； mT — 熱處理前空氣溫度 (K 或 ℃ )； 又因為混合風門調(diào)節(jié)空氣混合，所以可以得到 : pV = cV + hV =（ 1? ） 在空調(diào)系統(tǒng)中，一般都用相對濕度來表示空氣中水蒸氣的含量。所以在對濕度及二氧化碳含量控制以前必須對濕度和二氧化碳 含量有個大體的認識。鼓風機也由直流電機控制。待發(fā)動機工況穩(wěn)定后，再將被加熱的水引向車廂內(nèi)的加熱器供取暖用。由于高溫、高壓的制冷劑 蒸汽 溫度高于車外的空氣溫度，因此借助冷凝器風扇使冷凝器中制冷劑 蒸汽 的熱量被車外空氣帶走，使高溫高壓的制冷劑 蒸汽 冷凝為較高溫度的高壓液體，通過高壓軟管流入干燥貯液器，經(jīng)干燥和過濾后，流過膨脹閥 ， 在膨脹閥的節(jié)流作用下，制冷劑變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w而進入汽車空調(diào)的蒸發(fā)器?；旌巷L門開度由混合風門電機控制。 圖 22 冷暖合一型空調(diào) 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 內(nèi)外循環(huán)風門由內(nèi)外循環(huán)電磁閥控制，當內(nèi)外 循環(huán)電磁閥閉合時，汽車空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個時候只有車內(nèi)回風能夠進入空調(diào)風道。高溫高壓的制冷劑通過在車室外的冷凝器，發(fā)生液化，將熱量釋放到車外，制冷劑放熱就變成了高壓 (高溫 )液態(tài)冷凝劑。高級汽車空調(diào)還包括對車廂內(nèi)空氣凈化、控制二氧化碳含量和控制空氣濕度等高級功能。 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 第 2 章 車載 空調(diào)系統(tǒng)的介紹及總體設計 車載空調(diào)的功能 汽車空調(diào) 具 有以下幾個功能： ：這是汽 車 空 調(diào) 的基本功能，汽車空調(diào)在冬季利用其采暖裝置升高車室內(nèi)的溫度，在夏季，車內(nèi)降溫由制冷裝置完成。確定改進以往的客主空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度設定，真空操作等部分，以單片機為控制系統(tǒng)的 核心，開發(fā)出具有風口自動轉(zhuǎn)換，溫度范圍可調(diào)，滿足一定濕度及清潔度的空調(diào)控制系統(tǒng)。 另外， 模糊控制在國外發(fā)展非常迅速，在 IEEE 上有關(guān)于模糊系統(tǒng)的?？叶ㄆ谂e行模糊系統(tǒng)協(xié)會國際會議。自控汽車空調(diào)只需預先設定溫度控制，自動保持在溫度范圍內(nèi)工作。隨著我國汽車配件市場的逐步開故，國內(nèi)汽車空調(diào)面臨國外汽車空調(diào)專業(yè)生產(chǎn)廠家的嚴重挑戰(zhàn)。而根據(jù)近幾年的研究發(fā)展可以看到，大量的研究都嘗試采取新型的自適應進化算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法和模糊控制相結(jié)合應用。奧拓轎車空調(diào)就更為簡單，沒有舒適性控制用的傳感器，靠人為控制室溫。手動汽車空調(diào)需要人工操縱，這顯然增加了駕駛?cè)藛T的工作量 ， 同時，控制質(zhì)量也不理想。目前電腦控制的空調(diào)都裝上豪華型轎車上。 (4) 自控汽車空調(diào)裝置階段 由于前述的冷暖型汽車空調(diào)需依靠人工調(diào)節(jié)，這既增加了司機的工作量，還使控制不理想。 20 世紀 30 年代末期美國的幾部公共汽車上裝上了應用制冷技術(shù)的冷氣裝置。 車內(nèi)空氣參數(shù)主要 是指汽車室內(nèi)的溫度、相對濕度、流動速度、空氣的含塵量、噪音、 CO2的含量、壁面溫度等。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。國外高級轎車上一般都有全自動的空調(diào)系統(tǒng)，能根據(jù)汽車的狀態(tài)參數(shù)自動地調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。長期以來，我過轎車空調(diào)的自動控制水平較低，大多處于手動或半自動狀態(tài)，手動控制一方面會出現(xiàn)車室溫度達不到舒適性、節(jié)能性的要求 。在實際中可以將本系統(tǒng)進行廣泛的應用和推廣?？照{(diào)，即空氣調(diào)節(jié)，包括供暖、制冷、增減空氣濕度、調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量等等。 車載空調(diào)的發(fā)展歷史 最原始的汽車空調(diào)僅是開窗換氣式。目前單一降溫的汽車空調(diào)仍在熱帶、亞熱帶部分地區(qū)使用。電腦控制的汽車空調(diào)功能增加，顯示數(shù)字化，冷、暖、通風調(diào)控三位一體化。到了 60 年代，長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 曾經(jīng)有利用汽車尾氣溫度來取暖的供熱系統(tǒng)，并在 60、 70 年代生產(chǎn)的轎車上應用。比較而言，國內(nèi)的 汽 車空調(diào)控制系統(tǒng)要稍遜一些。 國內(nèi) 80 年代就參加到模糊控制領域的研究討論當中，到了 90 年代和最近幾年，已經(jīng)在模糊控制等智能控制領域得到了較成熟的發(fā)展。與熱力膨脹閥控制相比，能取得較好的效果。法國路易斯公司開發(fā)出了頭部和腳部溫度能分別 調(diào)節(jié)的空調(diào)裝置。根據(jù)駕駛員輸入的溫度、車室內(nèi)外溫度及制冷劑低壓管路溫度， BCM 計算出氣流分送模式，鼓風機轉(zhuǎn)速及混合風門開度，然后進行相應的控制。 課題的研究內(nèi)容和主要工作 本課題 是 設計一個基于微機的汽車空調(diào)電氣控制系統(tǒng)。 （ 5） 樣機的試驗調(diào)試 進行樣機的實驗調(diào)試，檢驗開發(fā)出的樣機是否達到設計要求，運行是否準確可靠。冬季，風速大了會影響人體保溫，因而冬季采暖希望氣流速度盡量小一些。首先，低壓 （ 低溫 ） 液態(tài)制冷劑進入用來冷卻車內(nèi)空氣的蒸發(fā)器，制冷劑在定壓下吸熱氣化。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。制冷蒸器連接制冷壓縮機，壓縮機由壓縮機電磁閥控制。汽車空調(diào) 蒸汽 壓縮式制冷原理圖如圖 23 所示。在獨立式 空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，本系統(tǒng)中只通過控制壓縮機的開關(guān)來控制空調(diào)的制冷。 3. 車載 空調(diào)配氣系統(tǒng) 圖 24 為客車空調(diào)配氣系統(tǒng)，一般有三部分組成：第一部分為空氣進口段，主要用來調(diào)節(jié)新鮮空氣和室內(nèi)循環(huán)空氣的比例。順時針旋轉(zhuǎn)風 門 擋板，開大旁通風門，通過加熱器的空氣量少，由風口 5 吹出冷風；反之，逆時針旋轉(zhuǎn)旁通風門擋板，關(guān)小旁通風門，這時由風口 6 吹出熱風供采暖和除霜用。 2） 相對濕度 在一定溫度下，飽和空氣中的水蒸氣量已達到最大限度，它不再具有吸濕能力， 即 不能再接納水蒸氣。同時，上面的分析我們把空調(diào)對空氣的處理看成理想的熱交換器，車廂內(nèi)一部分空氣吸入，然后經(jīng)過熱交換后從排風口排出相同體積的空氣。cX +在本系統(tǒng)中，以空氣側(cè)的控制 為主，以制冷系統(tǒng)的控制為輔對 空調(diào) 系統(tǒng)進行控制。該系統(tǒng)以 PIC16F877 為微處理器，將檢測到的各種模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后送往處理器進行處理，通過計算輸出相應的控制信號控制各個 執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)調(diào)動作，將車內(nèi)空氣控制在人感覺舒適的范圍，實現(xiàn)了客車空調(diào)的智能化控制。 具體來說如下： （ 1） 根據(jù)車內(nèi)空氣當前的狀況，向各個風門電機發(fā)出指令，驅(qū)動 并 執(zhí)行相應動作。這是以前的控制系統(tǒng)所沒有的，是本系統(tǒng)的一個特色。我們將通用硬件部分按照功能模塊劃分如圖 31 所示。高性能的 RISC 結(jié)構(gòu) CPU； 可編程代碼保護 ； 多通道 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ； 最小系統(tǒng)的組成 單片機系統(tǒng)包括程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，低位地址鎖存器，地址譯碼電路以及I/O 擴展電路等。 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 時鐘電路工作原理：振蕩電路為微處理器提供時鐘基準信號，振蕩信號的頻率為8MHz。 溫度傳感器的檢測方法：由于室溫與管溫 傳感器電阻特性完全一樣，因此判斷T1 和 T2 好壞最簡單的方法是比較法：將 T1 和 T2 從主控板取下， 15s 后分別測量其電阻值，與正常值比較相差不應超過177。 遙控器 的操作面板示意圖如 圖 36 所示。為了保證單片機正常工作，電路需要提供復位信號及時鐘振蕩脈沖。OCM4X8C 的液晶顯示屏為 128*64 點陣 ， 可顯示 4 行 ， 每行 8 個漢字。在單片機組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是獨立聯(lián)接式和矩陣式兩類。將電機轉(zhuǎn)速限制在合適的速度。若在蜂鳴器上加音頻信號，就能產(chǎn)生機械震動并發(fā)出響聲。首先，單片機系統(tǒng)的系統(tǒng)程序與應用程序密不可分，系統(tǒng)程序與應用程序必須在一起考慮；其次，在單片機系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，軟件直 接操作硬件，硬件電路的設計不具有通用性，必須根據(jù)具體的硬件設計 對應的軟件。 除了有自身的特點外，單片機的程序設計同樣具有一般軟件設計的特點。同時，很多時候軟件可以替代硬件的功能，當然，需要付出額外占用 CPU時間的代價。 主芯片的 40 腳輸出壓縮機啟動控 制信號，送入 2020 的 1 腳，經(jīng)反相后，輸出低電平，使繼電器線圈通電吸合，壓縮機啟動。本系統(tǒng)中，對直流電機只是進行轉(zhuǎn)動和停止的控制，而不對其轉(zhuǎn)速進行控制，所以送出 的為開關(guān)量信號 。正常工作時，工作電壓在 。還提供了一個 64*256 點陣的 GDRAM 繪圖區(qū)域和 4 組 16* 16 點陣的造字空間。而時鐘振蕩脈沖則用以保證單片機內(nèi)各部分電路協(xié)調(diào)一致地工作。面板有三種功 能： 1. 數(shù)和狀態(tài)顯示，顯示設定溫度和當前車內(nèi)溫度，送風方式，循環(huán)方式等狀態(tài)； 2. 狀態(tài)顯示，當車內(nèi) CO2 濃度大于設定濃度時，顯示燈亮； 3. 輸入，通過按鍵來控制空調(diào)系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 溫度檢測電路如圖 35 所示。時鐘電路是由石英晶體及兩個起振電容組成，與主芯片內(nèi)部振蕩電路相連，其內(nèi)部電路以一定的頻率自激振蕩，為主芯片工作提供時鐘脈沖。 電源電路 系統(tǒng)供電電路如圖 33 所示 ， 24V直流電壓通過 C C13 濾波，輸出 +12V左右的直流電壓，經(jīng)過三端穩(wěn)壓器 IC6（ 7812）、 C C11 濾波輸出直流 12V。同步串行口 SSP： SPI（主模式）和 I2C（主從模式） 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 在線調(diào)試功能 ； 除地址分支跳轉(zhuǎn)指令為雙周期指令外，其余指令均為單周期指令 ； 每個模塊都會有各種各樣的配置、組合。 （ 6） 控制車內(nèi)二氧化碳濃度并且有二氧化碳報警，當車室內(nèi)的空氣中二氧化碳濃度超過設定的 上限時，就進行二氧化碳報警，同時吸入新鮮空氣，啟動空氣凈化器對車內(nèi)空氣進行凈化。這點對節(jié)省油耗很重要。這種人工操作的控制方式在我國客車空調(diào)中使用較多，而國外客車使用較少。對制冷系統(tǒng)的控制，主要是對壓縮機的控制，控制壓縮機的啟動和停止來控制溫度。hX + mT （ 25） 對車載空調(diào)系統(tǒng)的控制 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車上的通風和空調(diào)逐步成為必備設施。假設空氣為理想氣體，在熱力學定律和交換散熱理論的指導下可以得出以下公式 ： hhhhccchcp TVKXTKXQ ??????? （ 22） 其中 ， pQ? — 經(jīng)過加熱處理前后空氣的熱差； cQ — 制冷蒸發(fā)器的交換熱； hQ — 暖風散熱器交換熱； cX — 代表制冷蒸發(fā)器的開關(guān) (0 或者 1) ； cT? — 制冷蒸發(fā)器溫度 (約為 0 攝氏度 )與處理前空氣溫度的差值； hX — 代表暖風散熱器的開關(guān) (0 或者 1) ； cK — 制冷蒸發(fā)器熱交換系數(shù) (約為 ) ； hK — 暖風散熱器熱交換系數(shù) (約為 )； cV — 經(jīng)過制冷蒸發(fā)器進行熱交換的氣體體積 ( 3m ) ； hV — 經(jīng)過暖風散熱器進行熱交換的氣體體積 ( 3m ) ； 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 hT? — 暖風散熱器溫 度 (約為 60 攝氏度 )與處理前空氣溫度的差值。 相對濕度是指空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比。除了溫度以外，濕度和空氣清潔度也是衡量車內(nèi)空氣質(zhì)量好壞的重要指標，空氣清潔度的控制主要是控制車內(nèi)二氧化碳含量。本系統(tǒng)中采用直流電機對空氣配氣系統(tǒng)的各個風門擋板進行控制，電機內(nèi)部帶有位置反饋信號，可以確切的知道風門的開度大小 ， 從而實施下一步控制。大客車上通常采用的是獨立熱源水暖裝置，水加熱