【正文】 35 溫度檢測(cè)電路 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 人機(jī)通道的設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要有人機(jī)對(duì)話功能。 圖 34 時(shí)鐘電路 溫度檢測(cè)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(dòng)繼電器、蜂鳴器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)內(nèi)部霍爾檢測(cè)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(cè)電路、時(shí)鐘電路、復(fù)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(shí)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(fēng)機(jī)電源的開關(guān)時(shí)間來改變鼓風(fēng)機(jī)的電壓，從而調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)量。本系統(tǒng)采用小功率的直流電機(jī)對(duì)空氣配氣系統(tǒng)的各個(gè)風(fēng)門進(jìn)行控制，電機(jī)經(jīng)過減速，內(nèi)部帶有位置反饋信號(hào)，可以確切的知道風(fēng)門開度大小。 通過對(duì)車載空調(diào)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)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(yù)防或除去附在擋風(fēng)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(shè)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?yàn)榛旌巷L(fēng)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(duì)濕度來表示空氣中水蒸氣的含量。所以在對(duì)濕度及二氧化碳含量控制以前必須對(duì)濕度和二氧化碳 含量有個(gè)大體的認(rèn)識(shí)。鼓風(fēng)機(jī)也由直流電機(jī)控制。待發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)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(jìn)入汽車空調(diào)的蒸發(fā)器?；旌巷L(fēng)門開度由混合風(fēng)門電機(jī)控制。 圖 22 冷暖合一型空調(diào) 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門由內(nèi)外循環(huán)電磁閥控制，當(dāng)內(nèi)外 循環(huán)電磁閥閉合時(shí)，汽車空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候只有車內(nèi)回風(fēng)能夠進(jìn)入空調(diào)風(fēng)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(jí)汽車空調(diào)還包括對(duì)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(jí)功能。 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 2 章 車載 空調(diào)系統(tǒng)的介紹及總體設(shè)計(jì) 車載空調(diào)的功能 汽車空調(diào) 具 有以下幾個(gè)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(jìn)以往的客主空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度設(shè)定，真空操作等部分，以單片機(jī)為控制系統(tǒng)的 核心，開發(fā)出具有風(fēng)口自動(dòng)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)的專刊，而且定期舉行模糊系統(tǒng)協(xié)會(huì)國際會(huì)議。自控汽車空調(diào)只需預(yù)先設(shè)定溫度控制，自動(dòng)保持在溫度范圍內(nèi)工作。隨著我國汽車配件市場(chǎng)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(yán)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(yīng)進(jìn)化算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和模糊控制相結(jié)合應(yīng)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(dòng)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(shí)，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(jī)的工作量，還使控制不理想。 20 世紀(jì) 30 年代末期美國的幾部公共汽車上裝上了應(yīng)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(duì)濕度、流動(dòng)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(biāo)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(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。國外高級(jí)轎車上一般都有全自動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)，能根據(jù)汽車的狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)地調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。長期以來，我過轎車空調(diào)的自動(dòng)控制水平較低，大多處于手動(dòng)或半自動(dòng)狀態(tài)，手動(dòng)控制一方面會(huì)出現(xiàn)車室溫度達(dá)不到舒適性、節(jié)能性的要求 。在實(shí)際中可以將本系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的應(yīng)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(fēng)調(diào)控三位一體化。到了 60 年代，長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yīng)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(lǐng)域的研究討論當(dāng)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(lǐng)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(jì)算出氣流分送模式，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及混合風(fēng)門開度，然后進(jìn)行相應(yīng)的控制。 課題的研究內(nèi)容和主要工作 本課題 是 設(shè)計(jì)一個(gè)基于微機(jī)的汽車空調(diào)電氣控制系統(tǒng)。 （ 5） 樣機(jī)的試驗(yàn)調(diào)試 進(jìn)行樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，檢驗(yàn)開發(fā)出的樣機(jī)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行是否準(zhǔn)確可靠。冬季，風(fēng)速大了會(huì)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(jìn)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(dòng)機(jī)冷卻水通過暖水閥流入暖風(fēng)散熱器，從而升高通過暖風(fēng)散熱器的空氣。制冷蒸器連接制冷壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由壓縮機(jī)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(dú)立式 空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，本系統(tǒng)中只通過控制壓縮機(jī)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(jìn)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(shí)針旋轉(zhuǎn)風(fēng) 門 擋板，開大旁通風(fēng)門，通過加熱器的空氣量少，由風(fēng)口 5 吹出冷風(fēng)；反之，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旁通風(fēng)門擋板，關(guān)小旁通風(fēng)門，這時(shí)由風(fēng)口 6 吹出熱風(fēng)供采暖和除霜用。 2） 相對(duì)濕度 在一定溫度下，飽和空氣中的水蒸氣量已達(dá)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(shí)，上面的分析我們把空調(diào)對(duì)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(fēng)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(duì) 空調(diào) 系統(tǒng)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)以 PIC16F877 為微處理器，將檢測(cè)到的各種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后送往處理器進(jìn)行處理，通過計(jì)算輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制各個(gè) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)動(dòng)作，將車內(nèi)空氣控制在人感覺舒適的范圍，實(shí)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(dāng)前的狀況，向各個(gè)風(fēng)門電機(jī)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng) 并 執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。這是以前的控制系統(tǒng)所沒有的，是本系統(tǒng)的一個(gè)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(hù) ； 多通道 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ； 最小系統(tǒng)的組成 單片機(jī)系統(tǒng)包括程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，低位地址鎖存器，地址譯碼電路以及I/O 擴(kuò)展電路等。 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 時(shí)鐘電路工作原理：振蕩電路為微處理器提供時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，振蕩信號(hào)的頻率為8MHz。 溫度傳感器的檢測(cè)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(cè)量其電阻值，與正常值比較相差不應(yīng)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(jī)正常工作，電路需要提供復(fù)位信號(hào)及時(shí)鐘振蕩脈沖。OCM4X8C 的液晶顯示屏為 128*64 點(diǎn)陣 ， 可顯示 4 行 ， 每行 8 個(gè)漢字。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是獨(dú)立聯(lián)接式和矩陣式兩類。將電機(jī)轉(zhuǎn)速限制在合適的速度。若在蜂鳴器上加音頻信號(hào)，就能產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)并發(fā)出響聲。首先，單片機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序密不可分，系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序必須在一起考慮；其次，在單片機(jī)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(shè)計(jì)不具有通用性，必須根據(jù)具體的硬件設(shè)計(jì) 對(duì)應(yīng)的軟件。 除了有自身的特點(diǎn)外，單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)同樣具有一般軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。同時(shí)，很多時(shí)候軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用 CPU時(shí)間的代價(jià)。 主芯片的 40 腳輸出壓縮機(jī)啟動(dòng)控 制信號(hào)，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(jī)啟動(dòng)。本系統(tǒng)中，對(duì)直流電機(jī)只是進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)和停止的控制，而不對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，所以送出 的為開關(guān)量信號(hào) 。正常工作時(shí)，工作電壓在 。還提供了一個(gè) 64*256 點(diǎn)陣的 GDRAM 繪圖區(qū)域和 4 組 16* 16 點(diǎn)陣的造字空間。而時(shí)鐘振蕩脈沖則用以保證單片機(jī)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(shè)定溫度和當(dāng)前車內(nèi)溫度，送風(fēng)方式，循環(huán)方式等狀態(tài)； 2. 狀態(tài)顯示，當(dāng)車內(nèi) CO2 濃度大于設(shè)定濃度時(shí)，顯示燈亮； 3. 輸入，通過按鍵來控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 溫度檢測(cè)電路如圖 35 所示。時(shí)鐘電路是由石英晶體及兩個(gè)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(shí)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)模塊都會(huì)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(bào)警，當(dāng)車室內(nèi)的空氣中二氧化碳濃度超過設(shè)定的 上限時(shí)，就進(jìn)行二氧化碳報(bào)警，同時(shí)吸入新鮮空氣，啟動(dòng)空氣凈化器對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行凈化。這點(diǎn)對(duì)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(duì)制冷系統(tǒng)的控制，主要是對(duì)壓縮機(jī)的控制，控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止來控制溫度。hX + mT （ 25） 對(duì)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(fēng)和空調(diào)逐步成為必備設(shè)施。假設(shè)空氣為理想氣體，在熱力學(xué)定律和交換散熱理論的指導(dǎo)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(fēng)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(fēng)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(fēng)散熱器熱交換系數(shù) (約為 )； cV — 經(jīng)過制冷蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換的氣體體積 ( 3m ) ； hV — 經(jīng)過暖風(fēng)散熱器進(jìn)行熱交換的氣體體積 ( 3m ) ； 長春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 hT? — 暖風(fēng)散熱器溫 度 (約為 60 攝氏度 )與處理前空氣溫度的差值。 相對(duì)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(biāo)，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(jī)對(duì)空氣配氣系統(tǒng)的各個(gè)風(fēng)門擋板進(jìn)行控制，電機(jī)內(nèi)部帶有位置反饋信號(hào)，可以確切的知道風(fēng)門的開度大小 ， 從而實(shí)施下一步控制。大客車上通常采用的是獨(dú)立熱源水暖裝置，水加熱