【文章內(nèi)容簡介】 或制冷， 從而 迅速接近所設定的溫度。 這樣不僅節(jié)省了大量電能，而且使車室內(nèi)溫度維持了平衡。 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設計 16 圖 37 壓縮機控制電路 Compressor control circuit 混合風門、內(nèi)外循環(huán)風門以及模式風門通過 12V直流步進電機進行控制，微處理器通過步進電機驅(qū) 動控制器來控制步進電機，從而控制了各個風門的開度大小。 系統(tǒng)中選用 四相八 拍步進電機， L298N（用于輸入標準 TTL 邏輯電平、輸出電壓、電流要求比較高的驅(qū)動電路，諸如繼電器、電磁閥、 DC 或步進電動機等設備中）作為雙橋驅(qū)動器件。 其最大工作電壓為 50V，每相最大輸出電流為 3A；工作溫度范圍 40 C? ～ 150 C? ；使能端ENABLEA 和 ENABLEB 高電平信號有效，芯片工作。 每次繞組受到激勵，電動機軸就旋轉一圈的幾分之 一。為使其正確的旋轉，繞組必須按正確的順序受到激勵。若勵磁信號正向傳送，則步進電機正轉 ，通電 相 序為 AABBBCCCDDDA；勵磁信號反向傳送，則步進電機反轉 ，通電 相 序為 ADDDCCCBBBAA。由脈沖信號控制電動機，故調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進電機的轉速。 步進電機驅(qū)動電路原理圖如圖 38 所示： 大學畢業(yè)設計（論文） 17 圖 38 步進電機控制電路 Stepper motor control circuit 輸入引腳 INPUT1～ INPUT4，分別由單片機 IOB11～ IOB14 端口控 制， A、 B、 C、 D 分別接于 OUTPUT1～ OUTPUT4，其通電時序圖如表 31 所示。 表 31 四相八拍步進電機通電 相序 Four of the eight film stepper motor power phase sequence A B C D 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 風機轉速控制電路設計 風機選用直流離心式風機，其全速工作電壓為 12V。三極管 Q1 為風機運轉的驅(qū)動管，型號為 D1559，直接驅(qū)動風機運轉， D3 為續(xù)流二極管，其主要作用是保護功率放大管，防止關斷風機時由于電感貯能引起的順變反向電壓擊穿功率管。 C9 為濾波電容， ICT1 為光：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設計 18 耦，起電平轉換和隔離作用。設計的電路如圖 39 所示： 圖 39 風機轉速控制電路 Fan speed control circuit 風機的控制采用 PWM脈寬調(diào)制，控制系統(tǒng)在一級風力下，輸出的脈沖占空比為 %，在五級風力下輸出脈沖占空比為 %，其余各級風力下的脈沖占空比為此上、下限均勻分布。為此，本系統(tǒng)利用了單片機 IOB8 口的 PWM 脈寬調(diào)制功能，控制風機運轉。 鍵盤電路的設計 鍵盤是由若干按鍵組成的開關矩陣，它是微型計算機最常用的輸入設備，用戶可以通過鍵盤向計算機輸入指令地址和數(shù)據(jù)。鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結構簡單、使用靈活等特點，因此被廣泛應用于單片機系統(tǒng)。本設計采用非編碼鍵盤進行設計。 空調(diào)控制器面板上一共有十個功能按鍵，微處理對各個功能按鍵 進行掃描，根據(jù)不同的按鍵輸入執(zhí)行相應的操作?？刂破鞯陌存I如圖 310 所示。按 ON 按鍵來切換控制器軟開關狀態(tài)，當切換到空調(diào)軟關機狀態(tài)時， 空調(diào)器停止 運作，按鍵 AC 負責手動模式 /自動模式的切換，調(diào)節(jié)風速可以通過增風速按鍵和減風速按鍵進行調(diào)節(jié)，風速共分 5 檔。在開機狀態(tài)下，按下除霜按鍵便可進入特定的除霜模式，除霜模式采用全熱除霜，這時風向風門出口吹向玻璃窗方向，前吹按鍵和下吹按鍵可以切換風向風門吹風出口的方向，同時按下兩按鍵能夠使風向風門出風方向轉向前吹和下吹同時進行，內(nèi)外循環(huán)按鍵負責控制內(nèi)外循環(huán)，當空調(diào)系統(tǒng)處于內(nèi)循 環(huán)狀態(tài)時，如果是外循環(huán)則內(nèi)循環(huán)標志消失，升溫按鍵和降溫按鍵在手動模式下是控制混合風門檔位變化，而在自動模式下負責調(diào)節(jié)設定溫度。 大學畢業(yè)設計（論文） 19 圖 310 鍵盤電路 Keyboard Circuit 鍵盤行線通過電阻接正電源并將行線接到單片機的輸入口，而將列線接到單片機的輸出口，這樣當按鍵沒有按下時都是高電平。如果列線全輸出低電平，一旦有按鍵按下，該鍵相應的行線和列線被短路，行線就會被拉低。這樣如果讀入的行線狀態(tài)不是全高，就表示有鍵按下。要確定是哪個鍵閉合，先使列線 Y0 為低電平，其余列線為高電平，讀行 線狀態(tài)。如果不全為高，則被按下的鍵就是為低電平的行線和 Y0 相交的鍵。如果行線全為高，則 Y0 這一列上沒有鍵閉合，接著使列線 Y1 為低電平，其余列線為高電平。用同樣方法檢查 Y1，這一列有無鍵閉合，依次類推。 IOA3～ IOA6 接鍵盤的 Y0～ Y3， IOA10～ IOA13接鍵盤的 X0～ X3。 表 32 鍵值分布及意義 Distribution and significance of the keyboard 鍵值 功能 鍵值 功能 S0 ON(軟開關 ) S6 前吹風 S1 AC(手動 /自動 ) S7 下吹風 S2 升溫 S8 除霜 S3 降溫 S9 壓縮機 S4 增風速 S10 內(nèi)外循環(huán) S5 減風速 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設計 20 顯示電路的設計 本設計采用 四 位 LED對溫度進行顯示。 MAX7219是一個采用 3線串行接口的 8位共陰極 7段 LED顯示驅(qū)動器。該芯片可直接驅(qū)動最多 8位 7段數(shù)字 LED顯示器或 64個發(fā)光二極管。它與 MCU 的連接很簡單 ,僅用三個引腳與 MCU 相應端連接即可實現(xiàn)最高 10MHz串行通信。 MAX7219內(nèi)部設有掃描電路 , 除了更新顯示數(shù)據(jù)時從單片機接收數(shù)據(jù)外 ,平時獨立工作 ,極大地節(jié)省了 MCU 有限的運行時間和程序資源。 MAX7219允許用戶選擇多種譯碼方式 , 每個顯示位都能獨立尋址和刷新而不需要重寫其他的顯示位 , 軟件編輯非常方便。該芯片工作電壓 ～ , 最大功耗 。 DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端，當 CLK 為上升沿時 , 數(shù)據(jù)被載入 16b內(nèi)部移位寄存器。 CLK為串行時鐘輸入端，其最大工作頻率可達 10MHz。 LOAD 為片選端 , 當 LOAD 為低電平時 , 芯片接收來自 DIN 的數(shù)據(jù) , 接收完畢 , LOAD 回到高電平時 , 接收的數(shù)據(jù)將被鎖定。 DIG0～ DIG7為吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動線，其最大值可達 500mA,關閉狀態(tài)時 ,輸出 +VCC。 SEGA～ SEGG, DP 為驅(qū)動顯示器 7 段及小數(shù)點的輸出電流 ,一般為 40mA左右 ,可軟件調(diào)整 ,關閉狀態(tài)時 ,接入 GND。 DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端 ,通常直接接入下一片 MAX7219的 DIN 端。 顯示電路如圖 311所示 : 圖 311 顯示電路 Show circuit 大學畢業(yè)設計（論文） 21 外擴存儲器電路的設計 SPCE061A中的 FLASH只有 32Kwords,由于系統(tǒng)設計的程序較多，要存放大量的數(shù)據(jù)，這樣一來，就要考慮對存儲器進行外圍擴展。本設計采用凌陽公司的 SPR4096 芯片對存儲器擴展。 SPR4096 是一個高性能的 4Mbit（ 512K 8－ bit）總線 FLASH,分為 256 個扇區(qū)，每個扇區(qū)為 2Kbyte。 SPR4096 還內(nèi)置了一個 4K 8－ bit 的 SRAM。在進行 FLASH 的變成 /擦除的時候，可以并發(fā)執(zhí)行 SRAM 的讀 /寫。 SPR4096 內(nèi)置了一個總線存儲器接口和一個串行接口，它允許單片機通過 8－ bit 并行模式或者 1bit 的 串行模式訪問 FLASH/SRAM 存儲區(qū)。本設計使用串行模式，串行接口的工作頻率為 5MHZ。 SPR4096 有兩個電源輸入端VDDI 和 VDDQ。 VDDI 是給內(nèi)部 FLASH 和控制邏輯供電的； VDDQ 是專門為 I/O 供電的，如圖 312 所示。 串行接口模式的選中是通過設置 CF2～ CF0 來實現(xiàn)的。當成分 CF2～ CF0 均接高電平時，選中的就是串行接口模式。在串行接口模式下， CF7 為低電平時選中 FLASH，高電平時選中 SRAM。設計中， SCLK 接 IOB0， SDA 接 IOB1， CF2～ CF0 接高電平，選擇串行接口模式； CF7 接 低電平，選中 FLASH. 圖 312 SPR4096 管腳圖 SPR4096pin map ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設計 22 汽車空調(diào)使用環(huán)境炎熱、潮濕，電子打火、電磁輻射、油煙、灰塵等對其產(chǎn)生的干擾非常嚴重，因此抗干擾措施對本系統(tǒng)來說非常重要。因此，在控制器設計時主要采用以下硬件抗干擾措施： （ 1）采用了光電隔離技術，將數(shù)字信號與系統(tǒng)主機完全隔離，切斷了干擾信號的途徑，有效地抑制了尖脈沖及各種噪聲的干擾。 （ 2）電源設計抗干擾措施：用電解電容濾波；集成電路的電源和地之間均加一個去耦合電容；對 不使用的集成電路的端子作上拉和下拉處理，使它處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （ 3）元件布置抗干擾措施：妥善考慮每一個元件的位置和布線，以求盡可能地降低傳輸通道間的干擾耦合；設計時，盡可能把相互有關的元件安排在一起：電感部件，應遠離可能引起干擾的元件布放；把容易產(chǎn)生電磁干擾的大電流元件遠離邏輯電路。同時，對每一個感性負載并接續(xù)流二極管，減小負載啟停時瞬間感應電流沖擊。 （ 4）在設計中接地抗干擾措施：盡可能使接地電路各自形成回路，減少電路與地線之間的電流耦合；合理布置地線使電流局限在盡可能小的范圍內(nèi)，并根據(jù)接地電流的大小設計相 應寬度的印刷電路和接地方式。 大學畢業(yè)設計（論文） 23 4 汽車空調(diào)系統(tǒng)的軟件設計 汽車空調(diào)全自動控制可以通過汽車空調(diào)控制器的軟件編寫實現(xiàn)。對于本文所設計的汽車空調(diào)控制器，由于使用功能模塊化編程的思想，所以全自動控制就是對應一個將輸入條件轉化為輸出控制量的功能軟件模塊，這里稱它為自動控制功能軟件模塊。在實際開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，雖然模糊控制具有規(guī)則制定簡單且適應性強等優(yōu)點，促進了控制系統(tǒng)的制定。但是其輸入輸出多個隸屬度函數(shù)和多條規(guī)則的規(guī)則庫的建立占用大量的程序空間，這是由于模糊控制系統(tǒng)的非線性引起的。另外，在模糊推 理的過程中，要進行多次的關系運算，在模糊推理后又要進行解模糊運算，這對于運算速度慢的硬件做不到控制的實時性。然而將模糊控制的方法引如到實際的空調(diào)控制器上，并不一定要將模糊推理過程放到控制器的實際硬件上執(zhí)行。對于沒有自修正功能的控制系統(tǒng)，其輸入輸出的映射是固定的，所以只要實現(xiàn)對于全部輸入空間到輸出空間的映射就可以了。從軟件的設計角度來看，最簡單的映射就是將預先計算好的結果以表的形式記錄，然后通過查表來實現(xiàn)。顯然，這樣犧牲了控制的靈活性，對于輸入變量較多和控制精度較高的控制系統(tǒng)是無法實現(xiàn)的。 在前面進行硬件電路 設計時，溫度傳感器的精度只能達到 1 懾氏度，所以對輸出控制的精度要求也不高。按照前面所述的控制策略，可以對車內(nèi)溫度進行有效控制。 本系統(tǒng)控制軟件由主程序和定時器中斷服務程序等組成，從功能上分包括系統(tǒng)初始化、顯示程序、模糊控制查表子程序和按鍵處理程序等模塊。