【正文】 的器件要求不同，必須用不同的方法解決。汽車應用的要求是最難滿足的，而工業(yè)要求一般允許較多的自由。汽車冷卻風扇由直流電機控制。型號為YY6312，120W額定功率，2800轉(zhuǎn)RPM。直流電機的轉(zhuǎn)速采用DAC0832輸出信號控制。DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構成。8位分辨率，電流穩(wěn)定時間1us ，可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入，只需在滿量程下調(diào)整其線性度，單一電源供電（+5V～+15V）；低功耗，200mW。引腳功能說明：（1）DI0～DI7：數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平；（2）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；（3）CS：片選信號輸入線，低電平有效；（4）WR1：為輸入寄存器的寫選通信號； DAC0832引腳圖（5）XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效；（6）WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線；（7）Iout1:電流輸出線。當輸入全為1時Iout1最大；（8）Iout2: 電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數(shù)；（9）Rfb:反饋信號輸入線,芯片內(nèi)部有反饋電阻；（10）Ucc:電源輸入線(+5v～+15v)；（11）Uref:基準電壓輸入線(10v～0+10v)；（12）AGND:模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地；（13）DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準電源處共地比較好；： 直流電機轉(zhuǎn)速控制電路步進電機由TA8435芯片驅(qū)動。TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細分二相步進電機驅(qū)動專用芯片，該芯片具有以下特點：（1）工作電壓范圍寬（10－40V）；（2）（平均）（峰值）；（3）具有整步、半步、1/4細分、1/8細分運行方式可供選擇；（4）采用脈寬調(diào)試式斬波驅(qū)動方式；（5）具有正/反轉(zhuǎn)控制功能；（6）帶有復位和使能引腳；（7）可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入。工作電路，第一個CK時鐘周期時，解碼器打開橋式驅(qū)動電路，電流從VMA流經(jīng)電機的線圈后經(jīng)RNFA后與地構成回路，由于線圈電感的作用，電流是逐漸增大的，所以RNFB上的電壓也隨之上升。當RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時，比較器使橋式驅(qū)動電路關閉，電機線圈上的電流開始衰減，RNFB上的電壓也相應減??；當電壓值小于比較器正向電壓時，橋式驅(qū)動電路又重新導通，如此循環(huán)，電流不斷的上升和下降形成鋸齒波，另外由于斬波器頻率很高，一般在幾十KHz，其頻率大小與所選用電容有關，在OSC作用下，電流鋸齒波紋是非常小的，可以近似認為輸出電流是直流。在第2個時鐘周期開始時，輸出電流控制電路輸出電壓Ua達到第2階段，比較器正向電壓也相應為第2階段的電壓。因此，流經(jīng)步進電機線圈的電流從第1階段也升至第二階段2，電流波形如圖IA第2部分，第3時鐘周期，第4時鐘周期TA8435的工作原理與第2是一樣的，只有又升高比較器正向電壓而已，輸出電流波形如圖IA中第4部分。如此最終形成階梯電流，加在線圈B上的電流。在CK一個時鐘周期內(nèi)，流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下，步進電機運轉(zhuǎn)一個細分步。 TA8435細分工作原理圖： 步進電機驅(qū)動控制電路 系統(tǒng)軟件設計對于單片機程序編寫，我們用Keil C15軟件來實現(xiàn)。Keil C15軟件是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編，PLM語言和C語言的程序設計，界面友好，易學易用。故本設計采用Keil C51編程。 主程序設計系統(tǒng)首先對各芯片初始化，之后判斷檢測時間是否達到，若檢側(cè)時間到即檢測水溫，然后進行判斷分別處理各種溫度下的情況。 系統(tǒng)流程圖具體工作原理:當發(fā)動機預熱時(發(fā)動機水溫較低70℃)，單片機根據(jù)檢測來的溫度數(shù)據(jù)處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號，使其完成如下操作。；；。由于導風板關閉，冷卻風扇不工作，以至冷卻空氣不能進入散熱器；同時節(jié)溫器處于小循環(huán)，發(fā)動機水溫上升很快。當水溫升至80℃，單片機根據(jù)檢測來的溫度數(shù)據(jù)及溫度變化數(shù)據(jù)處理分析向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號，使電控節(jié)溫器的加熱電阻絲斷電，進人大循環(huán)控制狀態(tài)。當水溫達到80℃，溫度變化較快時，單片機又發(fā)出指令，使電控導風板處于敞開狀態(tài)。此時可充分利用汽車行駛迎面風對散熱器的冷卻作用，盡量減少冷卻風扇的工作時間。當水溫高于90℃時，單片機經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)出控制指令使電控冷卻風扇工作，而此時節(jié)溫器仍處于大循環(huán)狀態(tài)，導風板仍處于敞開狀態(tài)。這時冷卻系統(tǒng)的冷卻能力最大，實現(xiàn)快速降溫。當發(fā)動機水溫降至90℃，溫度變化較慢時，單片機根據(jù)采樣數(shù)據(jù)分析處理發(fā)出控制指令，；；。這樣，直到發(fā)動機水溫返升至90℃，電控冷卻風扇又重新工作。 數(shù)據(jù)采集程序設計基于MAX197的數(shù)據(jù)采集程序主要包括3個方面的關鍵內(nèi)容一是MAX197寄存器的地址定義，二是控制字的寫入，三是數(shù)據(jù)的讀取。由電路圖知片選地址為DEFEH。 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 步進電機驅(qū)動控制程序以下是利用TA8435控制步進電機的程序，實現(xiàn)采用1/8細分方式控制步進電機的順時鐘方向轉(zhuǎn)動的功能，利用定時器1向TA8435輸出脈沖，用來控制步進電機轉(zhuǎn)速。include define REFIN P1_5。define M2 P1_4。define M1 P1_3。define CW P1_2。define CLK2 P1_1。define CLK1 P1_0。void ClockIrqHandle(void)interrupt 3//定時器1中斷程序{ CLK2=! CLK2。 TH0=0xcf。 TL0=0xff。}void main(){ P0=0x00。 TMOD=0x00。 EA=1。 ET1=1。 TR1=1。 REFIN=0。 M2=0。 M1=1。 CLK1=1； CW=1。 for(。)。} 直流電機轉(zhuǎn)速控制程序由DAC0832芯片通過轉(zhuǎn)換單片機發(fā)出的模擬信號根據(jù)內(nèi)部的驅(qū)動程序來改變輸出的電流，從而改變直流電機的轉(zhuǎn)速，達到根據(jù)溫度變化來調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速的目的。DAC0832內(nèi)部程序如下：pragma db oe sb include include define DAC0832 XBYTE[0x7fff] /* 定義端口地址 */define uchar unsigned charvoid delay(uchar t) { /* 延時函數(shù) */ while(t)。}void saw(void) { /* 鋸齒波發(fā)生函數(shù) */ uchar i。 for (i=0。i255。i++) { DAC0832=i。 }}void square(void) { /* 方波發(fā)生函數(shù) */ DAC0832=0x00。 delay(0x10)。 DAC0832=0xff。 delay(0x10)。}void main(void) {/* DAC0832主程序*/ uchar i,j。 i=j=0xff。 while(i) { saw()。 /* 產(chǎn)生一段鋸齒波 */ } while(j) { square()。 /* 產(chǎn)生一段方波 */ }}第五章 總結與展望經(jīng)過數(shù)個月的努力，汽車發(fā)動機智能冷卻系統(tǒng)的研究工作己基本完成，各項技術指標基本滿足設計要求。本課題主要研究了冷卻系統(tǒng)節(jié)溫器、風扇、導風板的電子智能驅(qū)動，設計了以AT89C51CMOSS位單片機為控制核心的微控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電動風扇和電控節(jié)溫器協(xié)調(diào)下的對冷卻系統(tǒng)水溫的精確調(diào)節(jié)。從而，保證了汽車在預熱、過熱及正常運轉(zhuǎn)等各種工況下的可靠工作。因此，通過理論分析和初步實驗性研究，可以得出如下結論:設計比較合理，運行安全可靠微控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的運算控制中心，它的正常與否直接影響汽車的運行狀況，因此，著重對其進行了設計研究，采取了下列措施:(1)用體積小巧的排阻取代多個同阻值、同功用的離散電阻，簡化了電路。(2)抗干擾性強。MAX197芯片的選用，以及印刷線路板和軟件抗干擾設計方面的應用.(3)性價比相對較高，應用范圍比較廣。在設計過程中，選用功能強、價格低、技術比較成熱的芯片和器件，可使成本盡量降到最低?？刂七^程實現(xiàn)智能化以溫度傳感器測得散熱器內(nèi)冷卻水的溫度，微控制系統(tǒng)根據(jù)溫度數(shù)值自動調(diào)用系統(tǒng)存儲程序進行處理，然后發(fā)出指令控制執(zhí)行機構驅(qū)動電動風扇和電控節(jié)溫器工作，保證冷卻系統(tǒng)水溫的正常。控制精確化將傳統(tǒng)的發(fā)動機曲軸驅(qū)動風扇、水泵改為智能控制后，徹底改變了過去風扇、水泵轉(zhuǎn)速受發(fā)動機轉(zhuǎn)速制約的不利條件，實現(xiàn)了可根據(jù)冷卻水溫度定時開啟節(jié)溫器、風扇、導風板、水泵，使發(fā)動機的冷卻水溫度始終穩(wěn)定在理想范圍內(nèi)，縮短了發(fā)動機預熱時間，避免了惡劣工況下的過熱現(xiàn)象，實現(xiàn)了冷卻水溫的精確控制。油耗降低，有良好的市場應用前景應用智能控制裝置后節(jié)油效果比較明顯。如果在國內(nèi)各種車輛上安裝該裝置，其經(jīng)濟效益和社會效益非常可觀，具有很好的應用前景。 展望 課題展望對散熱系統(tǒng)的改進和研究，目前在國內(nèi)并不是熱門，通過該課題的研究，說明改進冷卻系統(tǒng)以發(fā)掘節(jié)油潛能是切實可行的。本系統(tǒng)的研究僅僅是做了初步的探索，還有待于更多的實驗、實踐的研究論證。目前來說，在現(xiàn)有的基礎上，還須做以下幾點改善:設計有待進一步合理化?？刂瞥绦蛐柽M一步優(yōu)化，電路需進一步簡化，以降低系統(tǒng)的成本，提高工作的可靠性、精確性和穩(wěn)定性?？垢蓴_處理電路的抗干擾能力還需進一步提高，以便更好的適應惡劣的工作環(huán)境。盡量減少系統(tǒng)的功耗，以適應汽車發(fā)電機、蓄電池的供電能力，提高系統(tǒng)的節(jié)油、節(jié)能效果。本項課題為電控節(jié)溫器等相應器件的功用發(fā)展做了一定有益的探索，受試驗設備、試驗條件和研究時間的限制，所作裝置并非完美無缺，在今后的實踐中還需要對其做進一步修改和完善。 冷卻系統(tǒng)智能控制展望改進傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)以降低汽車燃油消耗，延長發(fā)動機的使用壽命，是世界性的趨勢，目前冷卻系統(tǒng)的改造重點在于實現(xiàn)智能化控制。同時，隨著汽車電子技術的發(fā)展，ECU（微處理器中央控制單元)對汽車的智能化控制己成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流，如電控噴射、ABS(電子防抱死系統(tǒng))、智能駕駛系統(tǒng)、智能懸架、智能安全氣囊等，冷卻系統(tǒng)的智能化控制也是有待進一步研究的重點。研究新型冷卻系統(tǒng)的基礎在于，汽車發(fā)動機59%的時間處于部分負荷范圍內(nèi)工作，而恰恰在發(fā)動機處于部分負荷時，冷卻水溫對燃油消耗率有很大的影響。在全球范圍內(nèi)，保護大氣環(huán)境減小污染排放的要求越來越嚴格，促使發(fā)動機技術必須朝著智能化、不拆修方向發(fā)展，而且對發(fā)動機工作溫度的要求更高求。預計未來智能化、不拆修發(fā)動機設計在恒溫罩內(nèi)，可通過高精度的測溫、控溫裝置，可使發(fā)動機在整個使用過程中，工作溫度控制在最佳范圍內(nèi)，實現(xiàn)不同溫度下工作轉(zhuǎn)速和輸出功率的最佳對應關系，最終保證發(fā)動機在任何大氣環(huán)境條件下都能處于最佳工作狀態(tài)。先進的智能控制手段能有效地控制發(fā)動機的運行、監(jiān)測，從而真正體現(xiàn)出綠色環(huán)保發(fā)動機的使用意義。致謝時光荏苒，轉(zhuǎn)眼之間大學四年的生活已經(jīng)接近尾聲。在大學生活的最后幾個月的之間里我完成了我的畢業(yè)設計。值此學位論文完成之際，謹向四年來一直教育、培養(yǎng)、關懷我的學院老師們深的敬意和最誠摯的感謝。在本文的完成過程中，我自始至終都得到了導師顏志剛老師關懷與指導。本文的每一個章節(jié)，無不滲透著王老師的心血，對于顏老師予的愛護、指導與啟迪，我將銘記在心。恩師淵博的學識、敏銳的洞察力、深邃的學術眼光、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、和藹可親的為人風范、執(zhí)著的科研精神深深震撼著我。在他的精心安排、設計、指導、熱情關懷和嚴格要求下，我的專業(yè)知識和科研能力得到較大的鍛煉和提高。在顏老師身上我不僅學到了知識，還學會了思考的方法、研究的思路、求真務實的學術精神，更體會到了做人的原則，這些都是我今后生活和工作的巨大動力，使我終生受益。真誠感謝機械工程其他幾位老師。在我論文完成過程中，不斷得到他們的熱情關懷與指導。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、敏銳的洞察力、開闊的胸懷、自由創(chuàng)新的學術作風、高深的理論造詣、開誠布公的治學風范以及遠見卓識深深影響著我。感謝06010512的同學們，在我遇到困難的時候主動的幫助我，和我開展交流。他們的幫助對于我的畢業(yè)設計的順利完成起了至關重要的作用。最后我要由衷的感謝我的家人，他們是我的堅強后盾，是他們的關愛與支持伴隨著我走過三年求學路，感謝他們在生活和精神上給予的大力支持和無私奉獻!參考文獻[1][D]..[2][D]..[3]孟建,郭新民,傅旭光,[J].(1):17～20.[4]翟麗、[J].(2): 38～40.[5]Couctou H Gen