【導(dǎo)讀】人類掌握制冷技術(shù)總共120多年時間,但第一臺汽車空調(diào)裝置到1927年才出現(xiàn)。的汽車空調(diào)的內(nèi)容僅是具備加熱器及空氣經(jīng)過過濾的通風(fēng)系統(tǒng)。直到1940年才由英國帕?？ǖ缕嚬镜谝淮翁峁┝送ㄟ^制冷方式使車內(nèi)空氣涼爽的方法。第二次世界大戰(zhàn)后,汽車空調(diào)開始了實質(zhì)性的發(fā)展。完善的汽車空調(diào)系統(tǒng)可以對車內(nèi)空氣的溫度、濕度、清潔度、風(fēng)速、通風(fēng)。率,減少疲勞和車禍的發(fā)生,駕駛員保持清晰的視野,為安全駕駛提供基本保證。對汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制,可以改善和提高其性能。制已成為汽車的一個主要發(fā)展方面。術(shù)，生產(chǎn)國產(chǎn)大中型客車、輕型車及轎車的空調(diào)系統(tǒng)。但目前針對乘員舒適性控制還遠(yuǎn)未達(dá)到人們的要求，因此對轎。車身計算機控制模塊控制的空調(diào)系統(tǒng)是較典型的自動空調(diào)系統(tǒng)。的范圍內(nèi)工作，BCM將壓縮機離合器脫離。于舒適性控制的傳感器，依靠駕駛員人為調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。糊控制器控制壓縮機運行占空比和蒸發(fā)器風(fēng)機風(fēng)量，取得較好的控制效果。

　　

【正文】 混合風(fēng)門輸出隸屬度函數(shù)曲線 Mixed throttle output membership function curve 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 其模糊子集為： {零（ ZE），正零（ PZ），正?。?PS），正中（ PM），正大（ PB） }，混合風(fēng)門輸出隸屬度函數(shù)曲線如圖 49 所示。 其模糊控制規(guī)則如表 42。 表 42 混合風(fēng)門模糊控制規(guī)則表 Mixed throttle fuzzy control rules table EC U PB PS Z NS NB PB PB PB PB PB PB PS PB PB PB PM PM E Z PM PM PS PZ PZ NS PZ PZ PZ ZE ZE NB ZE ZE ZE ZE ZE 風(fēng)機轉(zhuǎn)速與混合風(fēng)門開度控制的協(xié)調(diào) 風(fēng)機風(fēng)速和混合風(fēng)門開度是實現(xiàn)車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的主要裝置，而且對人體舒適性有很大影響。在夏季制冷時，如果只將蒸發(fā)器風(fēng)機以最大風(fēng)量運行，不僅噪聲大，也不利于滿足車內(nèi)舒適性要求。而將部分冷風(fēng)通過加熱器，勢必降低冷量利用率。因此，只有在車內(nèi)負(fù)荷比較大的情況下才讓風(fēng)機以最大風(fēng)量運行，當(dāng)車內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度時，采用合適的控制策略，使風(fēng)機和混合風(fēng)門協(xié)調(diào)工作，滿足舒適性要求。 風(fēng)機調(diào)速子程序模塊 用 SPCE061A 的 IOB8 口作 PWM 輸出口，可以使程序設(shè)計簡單，精度高。 TAON 是Ti merA（ APWMO）脈寬調(diào)制信號輸出允許位，默認(rèn)值為“ 0”；當(dāng) TimerA 的第 6~9 位不全為零時， TAON=1， PWM 輸出 。 P_TimerA_Data 是 TimerA 的數(shù)據(jù)單元， 寫入一個計數(shù)值 N 后，選擇一個合適的時鐘源 。 TAOUT 是 TimerA 的溢出信號，當(dāng) TimerA 的計數(shù)從 N達(dá)到 0xFFFF 后，發(fā)生計數(shù)溢出。產(chǎn)生的溢出信號可以作為 TimerA 的中斷信號被送至中斷系統(tǒng) ，同時 N 值將被重新載入預(yù)置寄存器， 使 TimerA 重新開始計數(shù)。 程序設(shè)計時， 設(shè)置P_TimerA_Ctrl（ TimerA 的控制單元） 中的 b0b2 位來選擇 CLKA 時鐘頻率， b3b5 位為設(shè)置 CLKB 時鐘頻率， b6b9 設(shè)置 PWM 脈寬，從而將輸出不同頻率的脈寬調(diào)制信號，即對脈寬占空比輸出 APWMO 進(jìn)行控制，達(dá)到控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的目的。 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 32 允 許 風(fēng) 機 開 ？0 級 風(fēng) 力 ？1 級 風(fēng) 力 ？2 級 風(fēng) 力 ？3 級 風(fēng) 力 ？4 級 風(fēng) 力 ？5 級 風(fēng) 力 ？P _ T i m e r A _ C t r l = 0 x 0 2 F 0啟 動 P W M 輸 出停 止 P W M 輸 出P _ T i m e r A _ C t r l = 0 x 0 0 C 0P _ T i m e r A _ C t r l = 0 x 0 1 7 0P _ T i m e r A _ C t r l = 0 x 0 2 3 0P _ T i m e r A _ C t r l = 0 x 0 3 C 0YNYNNYNYNYNYN開 始返 回 圖 410 風(fēng)機調(diào)速子程序流程圖 Fan speed control subroutine flow chart 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 步進(jìn)電機控制子程序模塊 步進(jìn)電機是控制混合風(fēng)門，風(fēng)向風(fēng)門，內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門的重要機構(gòu)。本設(shè)計系統(tǒng)將四相八拍步進(jìn)電機的通斷狀態(tài)制 成表，放到程序中，并在程序中設(shè)置一個存放當(dāng)前相位的存儲地址，繞組的狀態(tài)由當(dāng)前相位查表后進(jìn)行驅(qū)動，采用軟件延時的方法滿足步進(jìn)電機驅(qū)動頻率，利用中斷時間控制步進(jìn)電機步數(shù)。 反 轉(zhuǎn)正 轉(zhuǎn)開 度 到 位 ？開 大 / 關(guān) 小 ？開 度 到 位 ？YY合 小開 大NN初 始 化返 回 圖 411 步進(jìn)電機子程序流程圖 Stepper motor subroutine flow chart 轉(zhuǎn)向器控制子程序 轉(zhuǎn)向器是控制制冷、制熱通道。 化霜運行時，轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向制熱風(fēng)道，同時，將風(fēng)道出口轉(zhuǎn)到化霜位置，這時，從風(fēng)道出口吹出的熱風(fēng)，對著車前玻璃，除 去玻璃上的霜凍。冷、熱風(fēng)道最終位置的確認(rèn)，依靠霍爾元件的反饋信號 H H2 的電平，當(dāng) IOA14 電平為低電平時，表明當(dāng)前轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)到了 H1(制冷 )位置；當(dāng) IOA15 電平為低電平時，表明當(dāng)前轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)到了 H2(制熱 )位置。 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 34 除 霜 運 行 ？制 冷 運 行 ？制 冷 風(fēng) 道 ？轉(zhuǎn) 向 器 正 轉(zhuǎn)H 1 是 低 電 平 ？停 止 轉(zhuǎn) 動 ， 到 制 冷 風(fēng) 道制 熱 風(fēng) 道 ？轉(zhuǎn) 向 器 反 轉(zhuǎn)H 2 是 低 電 平 ？停 止 轉(zhuǎn) 動 ， 到 制 熱 風(fēng) 道YNNYNYYNYNNY開 始停 止 圖 412 轉(zhuǎn)向器控制子程序流程圖 Steering gear control subroutine flow chart 按鍵掃描子程序 通常，按鍵工作方式有三種：編程掃描、定時掃描和中斷掃描。設(shè)計中，采 用了編程掃描的方式。為了確認(rèn)按鍵按下，必須消除抖動的影響。采用軟件消除抖動，具體為：在檢測到某按鍵按下時，調(diào)用一個延時函數(shù)，確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)果是否對應(yīng)著原來的按鍵。如果確認(rèn)是原來的按鍵按下，則確認(rèn)為真正有按鍵按下，從而消除了抖動的影響。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 對 輸 入 鍵 處 理延 時 1 0 m s判 斷 閉 合 鍵 的 鍵 號有 按 鍵 按 下 ？有 按 鍵 按 下 ？閉 合 鍵 釋 放 ？延 時 6 m sYNNYYN返 回開 始 圖 413 鍵掃描子程序 Key scanning subroutine 按鍵處理程序 當(dāng)查詢到有按鍵按下時，程序調(diào)用按鍵處理子程序。首先要判斷出鍵號，并按照輸入的按鍵編號轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序， S1 是自動 /手動，默認(rèn)方式下，系統(tǒng)是手動工作方式，按一次 S1 鍵，工作方式變化一次。 S2 是溫度加 1 鍵， S3 是溫度減 1 鍵。 S4， S5 是風(fēng)速增減鍵，每按 S S5 一次風(fēng)速將增、減一次。按 S6 鍵是向前吹風(fēng)，按 S7 是向下吹風(fēng)，按 S8 是除霜，按 S9 是壓縮機按鍵，控制壓縮機的啟停。 S10 是循環(huán)方式按鍵，默認(rèn)的循：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 36 環(huán)方式是內(nèi)循環(huán)方式，按一次是外循環(huán)方式，再按一次又回到內(nèi)循環(huán)方式。 S0 是空調(diào)控制器總開關(guān)，按下的時候空調(diào)控制器開始工作。按鍵按下后除了驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)外，還進(jìn)行顯示，顯示送風(fēng)方式、設(shè)定溫度、壓縮機等工作狀態(tài)。 K E Y 1 = 1 ?設(shè) 定 溫 度 1 5 ?K E Y 4 = 1 ?K E Y 2 = 1 ? 設(shè) 定 溫 度 2 6 ?K E Y 8 = 1 ?K E Y 5 = 1 ?K E Y 9 = 1 ?K E Y 6 = 1 ?K E Y 1 0 = 1 ?K E Y 7 = 1 ?K E Y 3 = 1 ?自 動 / 手 動設(shè) 定 溫 度 加 1溫 度 為 2 6 攝 氏 度設(shè) 定 溫 度 減 1溫 度 為 1 5 攝 氏 度風(fēng) 速 增 大 一 檔風(fēng) 速 減 小 一 檔向 下 吹 風(fēng)除 霜壓 縮 機 控 制內(nèi) 外 循 環(huán) 切 換向 前 吹 風(fēng) YNNNNNNNNNNYYYYYYYYYYNYN開 始返 回圖 414 按鍵處理子程序流程圖 Keys handling routines flow chart 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 單片機中應(yīng)用的鍵盤一般都是又機械觸點構(gòu)成的，由于按鍵是機械觸點，當(dāng)機械觸點斷開、閉合時都會有抖動。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機則是完全可以感應(yīng)到的，因為計算機處理的速度是在微秒級而機械抖動的時間至少是毫秒級。為了確認(rèn)按鍵按下，必須消除抖動的影響。按鍵的抖動，有硬件、軟件消除抖動兩種方法。本系統(tǒng)中，采用軟件消除抖動的措施， 具體為：在第一次檢測到某鍵按下時，調(diào)用一個延時函數(shù)延時 10ms 后，再讀取 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)果是否對應(yīng)著原來的按鍵，如果確認(rèn)是原來的按鍵按下，則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。 本系統(tǒng)的設(shè)計中作為人機對話的另一個重要部分就是顯示器，硬件電路中使用四位LED 作為系統(tǒng)的顯示器，其主要完成對溫度的顯示及所設(shè)定的各個參數(shù)的顯示。這就是顯示子程序，顯示內(nèi)容的寄存器存放所要顯示的數(shù)值，在需要時，調(diào)用顯示子程序即可， LED顯示器采用動態(tài)顯示方式。 選 中 第 一 位尋 找 要 顯 示 的 數(shù) 據(jù) 段四 位 顯 示 完 ？將 段 碼 送 B 口延 時 5 秒選 中 下 一 位清 除 段 碼尋 找 下 一 顯 示 數(shù)NY返 回初 始 化 圖 415 顯示子程序流程圖 Shows that subroutine flow chart ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 38 采用簡單的防護(hù)性編程可大大提高甚至在某些情況下成倍提高單片機的抗干擾性能，其優(yōu)點是使用方便，節(jié)約硬件成本。軟件設(shè)計中常采用的方法有如下幾種： （ 1）采用監(jiān)視定時器（ Watchdog） SPCE061A擁有一個由可編程定時器組成的看門狗，它必須每隔一定的時鐘周期刷新一次，否則它將產(chǎn)生一個內(nèi)部復(fù)位電路。優(yōu)化程序中看門狗更新的時間并不是一個簡單的任務(wù)， 它通常是在最終完成程序之前才決定。通常應(yīng)根據(jù)軟件流程，對所有中斷和子程序，關(guān)鍵性和不重要的應(yīng)用程序進(jìn)行計時。理想的情況是整個程序中只刷新一次看門狗最好，但是由于單片機的程序長，片內(nèi)功能多，因此一般放在主程序中的關(guān)鍵地方。 （ 2）每個一段時間簡單刷新輸入 /輸出引腳和重要寄存器的內(nèi)容，可以減少單片機工作不正常的 （ 3）數(shù)字濾波法將連續(xù) N 次信號采集值進(jìn)行排序，取其平均值，作為本次采集的準(zhǔn)確值，再進(jìn)行一階數(shù)字濾波。利用程序判別采集值是否超出正常值的范圍，若超出此范圍，則認(rèn)為是干擾值，并進(jìn)行重新采集。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 5 技術(shù)經(jīng)濟分析 本設(shè)計中的汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)，只需調(diào)控溫度，就可以按照程序的設(shè)定，對車內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行控制。溫度一次設(shè)定之后，保持恒定，風(fēng)機通過設(shè)定的速度送風(fēng)，來改善當(dāng)前車內(nèi)的溫度。這樣一來，駕駛?cè)藛T可以免去手動控制空調(diào)的麻煩，讓注意力更集中，不但環(huán)境溫度得到了改善，而且大大地降低了交通事故的發(fā)生率。另外，當(dāng)環(huán)境溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)維持了平衡，汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)將處于最低功耗狀態(tài)，既降低了噪聲和環(huán)境污染，也節(jié)省了能源。 另外， 采用 PWM技術(shù) 的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的， 無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0 改變?yōu)檫壿?1 時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。 這樣一來，汽車室內(nèi) 空調(diào)的調(diào)節(jié)過程即將是一個均勻無噪聲的過程 ，大大降低了噪聲污染。 由于現(xiàn)在中低檔汽車的空調(diào)系統(tǒng)比較單一，而且完全是手動操作，本設(shè)計不但可以實現(xiàn)對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，而且模塊的集成化大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，成本也降低很多，經(jīng)濟效益有了很大的提高。車內(nèi)空氣質(zhì)量是影響現(xiàn)代汽車舒適性的重要因素之一 ,安裝汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)是提高車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要措施之一 。由于車內(nèi)空氣質(zhì)量和空氣污染的特殊性 ,對汽車空調(diào)功能和使用要求也具有特殊性 ,因此 ,隨著人們對汽車舒適性要求的提高和技術(shù)的發(fā)展 ,汽車空調(diào)將對提高車內(nèi)空氣質(zhì)量和汽車舒適性起到越來越大的作用。 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 40 6 結(jié)論與展望 本文的主要內(nèi)容是設(shè)計一種汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)，使車內(nèi)溫度的控制過程能夠模擬人的思維、語言和行為的模糊性。通過對汽車空調(diào)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)過程的分析，設(shè)計了以凌陽 SPCE061A 單片機為核心的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)，其控制算法采用了模糊控制，這是由于汽車空調(diào)工況順便性和系統(tǒng)的非線性，使得系統(tǒng)