【正文】 若接地線很細(xì)，則地線電阻將會(huì)很大，造成接地。并分別用兩個(gè)獨(dú)立的電源對(duì)它們供電，以增強(qiáng)抗干擾能力。設(shè)計(jì)中，主要采取了以下方法：（1） 數(shù)字、模擬電路分開。3. 應(yīng)用系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地、數(shù)字地和模擬地等。（3） 對(duì)于抗干擾能力弱，關(guān)斷時(shí)電流變化大的元件和RAM，ROM等存儲(chǔ)元件，應(yīng)該在電源線（VCC）和地線之間接入去耦電容。如果電路板的空隙太小而放置不下時(shí)，可以每10個(gè)芯片左右放置一個(gè)1～10181。F左右的電解電容，如果體積允許的話，電容量大一些則更好。2. 盡量在關(guān)鍵元件，如ROM，RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。通常有下述抗干擾措施：1. 在元器件的布局方面，把相互有關(guān)的元件盡量放的靠近一些，如時(shí)鐘發(fā)生器，晶振，CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們靠近些。 硬件抗干擾措施硬件抗干擾是系統(tǒng)抗干擾的很重要的一個(gè)方面，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中始終要考慮的問(wèn)題之一。第5章 抗干擾措施該控制系統(tǒng)在客車上使用時(shí)，經(jīng)常受到溫度、潮濕、振動(dòng)沖擊及汽車內(nèi)外電磁噪聲干擾等因素的侵害，但整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)又要求簡(jiǎn)單輕便，這就要求單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)既有較強(qiáng)的抗干擾能力，且使用的硬件資源又要求盡量少。 這里不多介紹模糊控制表的求法，如表42所示。4. 模糊量的精確化為了對(duì)被控對(duì)象施加精確的控制，還需要將模糊量u轉(zhuǎn)換為精確量，即對(duì)模糊量進(jìn)行清晰化處理。表41 模糊控制規(guī)則表EECNBNSZEPSPBNBNBNMNSZEZENSNMNMZEZEPSZENSNSZEPSPMPSNSZEPMPBPBPBZEPSPMPBPB建立模糊控制規(guī)則的基本思想:當(dāng)誤差大或較大時(shí)，選擇控制量以盡快消除誤差為主，而當(dāng)誤差較小時(shí)，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點(diǎn)。3. 模糊控制規(guī)則的確定本系統(tǒng)采用IF Ai and Bi then Ci為模糊控制規(guī)則，其中Ai為溫差E的模糊子集，Bi為溫差變化率EC的模糊子集，Ci為風(fēng)門開度增量U的模糊子集。隸屬度函數(shù)的建立有一定的原則，模糊控制過(guò)程對(duì)于語(yǔ)言變量值的隸屬度函數(shù)形狀并不敏感，只是對(duì)隸屬度函數(shù)的范圍有一定的敏感，故而，在控制中選用三角形或梯形的隸屬函數(shù)是較為合適的，因?yàn)橛欣谟?jì)算隸屬度。該模糊控制器中，將E， EC的模糊語(yǔ)言均設(shè)定為負(fù)大NB (Negative Big)，負(fù)小NS （Negative Small），零ZE （Zero），正小PS (ositive Small)，正大PB(Positive Big)5檔。如果檔級(jí)過(guò)少，語(yǔ)言變最值過(guò)于粗糙，對(duì)控制的質(zhì)量有不良影響。由于設(shè)定溫度為15℃到28℃，車內(nèi)平均溫度為冬季為15℃~28℃，夏季為15℃~28℃，所以定義溫度偏差的論域?yàn)閇20， 20] ，溫度變化率的論域?yàn)閇4，4]，風(fēng)門開度增量的論域?yàn)閇0%， 100%]，即：e， ec，和u相應(yīng)的模糊狀態(tài)為E， EC， U，它們的整數(shù)論域分別為： E={4，3，2，1，0，1，2，3，4} EC= {4，3，2，1，0，1，2，3，4} U= {5，4，3，2，1，0，1，2，3，4，5}量化因子Ke=4/20=， Kec=414=1， Ku=1/10=。精確量的模糊化就是把物理量的精確值轉(zhuǎn)換成語(yǔ)言變量值。u為風(fēng)門開度，風(fēng)門開度越大，經(jīng)過(guò)加熱器的風(fēng)就越多，溫度上升的越快。由于溫度偏差變化率即能反映外界環(huán)境對(duì)溫度的影響，同時(shí)也反映車廂內(nèi)人員的狀態(tài)和變動(dòng)情況，又考慮到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，裝置的實(shí)施等因素，所以選定溫度的偏差及器偏差變化率為模糊控制器的輸入變量。但維數(shù)過(guò)高，模糊控制規(guī)則變得過(guò)于復(fù)雜，控制算法實(shí)現(xiàn)相當(dāng)困難。 模糊控制器的設(shè)計(jì)客車空調(diào)的溫度模糊推理如圖410所示圖410 溫度模糊推理1. 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)，即根據(jù)具體的系統(tǒng)確定其輸入，輸出變量。4. 抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，并對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。3. 模糊控制實(shí)際上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。2. 模糊控制是一種語(yǔ)言變量控制器，其控制規(guī)則只用語(yǔ)言變量的形式定性的表達(dá)，構(gòu)成了被控對(duì)象的模糊模型。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。（3） 重心法也稱力矩法，就是取模糊隸屬函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)為成的面積的中心為代表重點(diǎn)。（2）中位數(shù)法就是把隸屬函數(shù)與橫坐標(biāo)所圍成的面積分成兩部分，在兩部分相等的條件下，兩部分分界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值為反模糊化后的精確值。有時(shí)也稱為反模糊化，也稱之為模糊決策或模糊判決。3. 精確化模糊控制器的推理結(jié)果是模糊量，由于模糊量是一個(gè)模糊子集，而實(shí)際被控對(duì)象所需的控制信號(hào)是精確值，所以模糊控制器的推理輸出是不能直接用作實(shí)際控制的，為了從推理結(jié)果中取得用于控制的精確量，需要對(duì)模糊推理結(jié)果進(jìn)行一定的處理。控制規(guī)則一般用IFTHEN語(yǔ)句描述。2. 模糊控制推理及控制規(guī)則對(duì)模糊量按一定的控制規(guī)則進(jìn)行推理得到控制量的模糊量，模糊控制規(guī)則是對(duì)系統(tǒng)控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，這些經(jīng)驗(yàn)用模糊條件語(yǔ)句來(lái)表述。在這個(gè)論域上定義相應(yīng)的語(yǔ)言變量值。通常將模糊控制器的輸入變量的個(gè)數(shù)稱為模糊控制器的維數(shù)。在模糊控制系統(tǒng)中，模糊控制器的作用在于通過(guò)電子計(jì)算機(jī)，根據(jù)精確量轉(zhuǎn)化而來(lái)的模糊輸入信息，按照語(yǔ)言控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，給出模糊輸出判決，將其轉(zhuǎn)化為精確量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制作用。模糊控制系統(tǒng)的工作原理如圖49所示。這里人的經(jīng)驗(yàn)可以用一系列的具有模糊性的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，這就是模糊條件語(yǔ)句。本系統(tǒng)中采用基于模糊理論的控制技術(shù)來(lái)對(duì)空調(diào)溫度進(jìn)行控制。這樣，以精確數(shù)學(xué)模型為必要條件的現(xiàn)代控制理論，應(yīng)用于客車空調(diào)系統(tǒng)己有許多不能解決的問(wèn)題。自動(dòng)控制包括傳統(tǒng)的控制技術(shù)和智能控制技術(shù)，智能控制是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段，它的產(chǎn)生來(lái)源于被控系統(tǒng)的高度復(fù)雜性、高度不確定性及人們要求越來(lái)越高的控制性能。一方面，要求客車空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)有優(yōu)良的技術(shù)性能和控制性能，以滿足人體舒適性的要求；另一方面，由于用于客車空調(diào)的能耗日益增加，客車空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的節(jié)能也顯得更加重要。流程圖如圖48所示。圖47 定時(shí)器1中斷程序5. 模糊表查詢子程序模糊控制中的控制算法由程序?qū)崿F(xiàn)，它包括兩部分，一是離線計(jì)算模糊控制查詢表，將模糊控制表存于單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中。時(shí)間單位為秒。本系統(tǒng)中，規(guī)定一分鐘為一個(gè)周期T，將在一分鐘內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)通斷電的時(shí)間分為6檔。通過(guò)改變固定周期里的導(dǎo)通和斷開的時(shí)間來(lái)改變鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（3）定頻調(diào)寬法：保證周期T不變，同時(shí)改變t1和t2的時(shí)間來(lái)改變占空比。圖46 輸出電壓波形圖PWM有三種改變占空比的方法：（1）定寬調(diào)頻方法：t1時(shí)間不變，通過(guò)改變t2的時(shí)間來(lái)改變占空比，從而改變了周期T。用改變電機(jī)電樞電壓接通或斷開時(shí)間的占空比來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法稱為脈沖寬度調(diào)制PWM。圖45 按鍵處理子程序4. 鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制即對(duì)風(fēng)量大小的控制在客車空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)速及風(fēng)量大小也同樣對(duì)人體舒適性影響很大。按鍵按下后除了驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還進(jìn)行顯示，顯示送風(fēng)方式，設(shè)定溫度，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)以及加熱器的工作狀態(tài)。S5是循環(huán)方式按鍵，默認(rèn)的循環(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。S3是溫度減1鍵。3. 按鍵處理按鍵按下后，要根據(jù)按鍵執(zhí)行相應(yīng)的功能，S1是自動(dòng)/手動(dòng)切換按鍵，默認(rèn)方式下，系統(tǒng)是手動(dòng)工作方式，按一次S1鍵，工作方式變化一次。圖44 按鍵掃描子程序由于本系統(tǒng)中將按鍵的信號(hào)接入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端，所以只能根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行鍵的閉合與否的判斷，反映在轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)值上，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果就可以判斷是哪一個(gè)按鍵按下。設(shè)計(jì)中，采用了編程掃描的方式。如圖43所示。圖41 主程序流程圖 圖42 定時(shí)器0中斷程序 主要軟件功能的實(shí)現(xiàn)1. 模擬信號(hào)采集系統(tǒng)模擬信號(hào)采集主要涉及到對(duì)溫度、濕度、二氧化碳濃度以及各個(gè)風(fēng)們擋板位置信號(hào)的測(cè)量、計(jì)算。在程序中，定義按鍵位標(biāo)志位keyl， key2， key3， key4， key5， key6，當(dāng)按鍵按下時(shí)，置位標(biāo)志位；定義變量tempkeyl，tempkey2，tempinl[3]，tempin2[3]，tempout[3]，co2[3]，humidity[3]， mpost1[3]，mpost2[3]，mpost3[3]，mpost4[3]分別用來(lái)存放轉(zhuǎn)換結(jié)果，realtemp用來(lái)存放計(jì)算出的車廂內(nèi)實(shí)際溫度。其主程序流程框圖如圖41所示。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件從功能上包括系統(tǒng)初始化，顯示程序，數(shù)據(jù)采集程序，模糊控制查表子程序，按鍵處理程序等模塊，顯示采用定時(shí)動(dòng)態(tài)掃描方法，每隔1毫秒刷新一次數(shù)據(jù)采集程序是主程序的一部分，由于溫度、濕度、二氧化碳濃度及風(fēng)門開度等這些模擬信號(hào)變化緩慢，系統(tǒng)每隔1分鐘采集一次數(shù)據(jù)，而對(duì)按鍵每隔100毫秒采集一次，由T0定時(shí)中斷服務(wù)程序置位數(shù)據(jù)采集標(biāo)志和按鍵采集標(biāo)志，主程序查詢到數(shù)據(jù)采集標(biāo)志后依次采集計(jì)算溫度，濕度，二氧化碳濃度和風(fēng)門開度等數(shù)據(jù)參數(shù)，存入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 （3） 模塊化編程使得要解決的問(wèn)題與待定模塊分離。模塊化編程是一種軟件設(shè)計(jì)方法，各模塊程序分別編寫，編譯和調(diào)試，最后模塊一起連接/定位，模塊化編程具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）開發(fā)周期短。出現(xiàn)錯(cuò)誤，不僅要考慮軟件，同時(shí)還要檢查硬件，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的具體環(huán)境和干擾情況，以期最終解決問(wèn)題。仿真運(yùn)行正確的程序就可以燒入ROM，去現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行了。在程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用循環(huán)程序和函數(shù)或子程序的形式來(lái)縮短程序，通過(guò)改進(jìn)算法來(lái)節(jié)省工作單元和減少程序執(zhí)行的時(shí)間。7. 程序優(yōu)化。6. 程序調(diào)試。分配工作單元，進(jìn)一步將程序框圖畫成詳細(xì)的操作流程圖。根據(jù)所選擇的算法，制定出運(yùn)算的步驟和順序，把運(yùn)算過(guò)程劃成程序的流程圖。算法是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，它決定了程序的正確性和程序的質(zhì)量。2. 確定算法。本文的軟件設(shè)計(jì)按如下的步驟進(jìn)行：1. 分析問(wèn)題。首先，應(yīng)有一個(gè)合理的算法，以合理的資源耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；其次，設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)有較好的模塊化設(shè)計(jì)，可讀性強(qiáng)，可維護(hù)性好。比如，目前程序存儲(chǔ)器的容量已不是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，可以利用存儲(chǔ)器的空間實(shí)現(xiàn)程序響應(yīng)速度的加快。這些編譯器在處理這些優(yōu)化時(shí)實(shí)際是在采用時(shí)間換取空間或者空間換取時(shí)間的策略。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在著時(shí)間與空間的矛盾性。硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)難易和質(zhì)量，軟件設(shè)計(jì)的水平又直接影響硬件功能的發(fā)揮。58第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及控制算法 軟件設(shè)計(jì)概述單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。重點(diǎn)說(shuō)明了PIC16F877微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理及微處理器主要控制的電路及功能。主芯片的39腳為四通閥控制端口，當(dāng)主芯片39腳輸入高電平時(shí)，經(jīng)2003的2腳輸出低電平，從而使線圈得電，使四通閥換向。蜂鳴器在車載空調(diào)中主要用來(lái)提示遙控信號(hào)接收有效，同時(shí)也可作為故障報(bào)警之用。蜂鳴器（BZ）內(nèi)部裝有壓電陶瓷片，它由鋯、鈦、鉛氧化物配制后燒結(jié)而成。圖 311 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在車載空調(diào)的電控中，主芯片將各種輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后，控制其它電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，完成車載空調(diào)的預(yù)定功能。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)。將電機(jī)轉(zhuǎn)速限制在合適的速度。其它各個(gè)風(fēng)門電機(jī)工作原理與內(nèi)/外風(fēng)門控制電機(jī)類似，這里就不作詳細(xì)介紹。內(nèi)/外循環(huán)控制電機(jī)，該電機(jī)控制循環(huán)方式，電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)連桿與風(fēng)門擋板相連，當(dāng)駕駛員使用循環(huán)方式控制鍵選擇內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)時(shí)，控制器即控制內(nèi)/外循環(huán)控制電機(jī)帶動(dòng)連桿順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)風(fēng)門擋板閉合或開啟，達(dá)到改變循環(huán)方式的目的。正常工作時(shí)。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。OCM4X8C液晶顯示模塊如圖37所示。模塊提供了4位并行、8位并行、兩線串行、三線串行等多種接口方式以方便和多種微處理器、單片機(jī)聯(lián)接。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。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。 OCM4X8C液晶顯示模塊本文液晶模塊選用金鵬科技有限公司出品的圖形液晶模塊OCM4X8C是具有串/并接口，且內(nèi)部含有中文字庫(kù)的液晶顯示模塊。電路剛接通時(shí)，由于電容兩端電壓不能突變，故單片機(jī)復(fù)位端處于低電位，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。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。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。發(fā)射器的鍵盤矩陣電路與微電腦內(nèi)的掃描電路和鍵盤信號(hào)編碼器構(gòu)成了鍵控輸入電路。在單片機(jī)內(nèi)部，有分頻器、數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器、控制器、鍵盤輸入/輸出等電路。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)CO濃度大于設(shè)定濃度時(shí)，顯示燈亮； 3. 輸入，通過(guò)按鍵來(lái)控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。遙控器的操作面板示意圖如圖36所示。本文選擇鍵盤作為操縱者對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入的外部設(shè)備，用報(bào)警指示燈和LED顯示器來(lái)向操縱者報(bào)告系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。它包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸