【正文】 新風(fēng)風(fēng)門和模式風(fēng)門的伺服電機(jī)，進(jìn)行車室溫度調(diào)節(jié)。模糊控制在國(guó)外發(fā)展非常迅速，在IEEE上有關(guān)于模糊系統(tǒng)的?？?，而且定期舉行模糊系統(tǒng)協(xié)會(huì)國(guó)際會(huì)議?，F(xiàn)在在國(guó)外的模糊控制理論研究基本上在每個(gè)領(lǐng)域上都取得了成功，當(dāng)中包括工業(yè)溫度控制，大型空調(diào)系統(tǒng)控制和電冰箱溫度等。從市場(chǎng)占有情況看，由于目前大多數(shù)汽車空調(diào)生產(chǎn)未上規(guī)模，加上總類繁多，國(guó)內(nèi)汽車空調(diào)銷售市場(chǎng)僅為幾家所壟斷。廣州標(biāo)致汽車空調(diào)的電子控制系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、蒸發(fā)器溫度、送風(fēng)溫度及人為設(shè)定值、通過(guò)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)離合器開(kāi)合及熱水閥大小來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。奧拓汽車空調(diào)就更為簡(jiǎn)單，沒(méi)有舒適性控制用的傳感器，對(duì)室溫靠人為控制。有人認(rèn)為光線的入射角會(huì)對(duì)熱負(fù)荷影響很大，而對(duì)此制定了一套相適應(yīng)的控制策略。對(duì)此有人研究針對(duì)前排、后排車座的雙蒸發(fā)器運(yùn)行情況，并進(jìn)行相應(yīng)的控制。通過(guò)控制壓縮機(jī)啟停來(lái)控制車廂內(nèi)溫度也需進(jìn)行相應(yīng)的控制才能達(dá)到更優(yōu)。在理論研究方面國(guó)內(nèi)研究涉及了基于傳統(tǒng)PID的模糊控制，基于神經(jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)模糊控制和時(shí)空混沌的自適應(yīng)模糊控制等。而在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域，模糊控制在近幾年幾乎涉及到各個(gè)重、輕工業(yè)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)如何利用電子技術(shù)提升傳統(tǒng)空調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)含量走上專業(yè)化、規(guī)?；?jīng)營(yíng)之路，將成為我國(guó)未來(lái)幾年汽車空調(diào)業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。首先，汽車是個(gè)移動(dòng)物體，外界氣候條件變化大，車外熱負(fù)荷變化大，以至于難以確定標(biāo)準(zhǔn)的車外設(shè)計(jì)參數(shù)。這幾種因素導(dǎo)致汽車空調(diào)所要求的負(fù)荷大，要求降溫(或升溫)迅速。另外，汽車是高速移動(dòng)的物體，與外界對(duì)流熱交換量大，而且車身隔熱困難，玻璃門窗所占面積又大，車室內(nèi)得熱量(或失熱量)大。夏季汽車長(zhǎng)時(shí)間停在烈日下，車內(nèi)溫度會(huì)上升到50℃以上。因此與一般控制系統(tǒng)相比，汽車空調(diào)控制系統(tǒng)也有其特殊要求[9]。汽車外部的環(huán)境溫度最高為50℃，最低為40℃，但汽車內(nèi)的工作環(huán)境卻因部件的位置不同而相差極大。 還有，要滿足電氣環(huán)境要求。 課題的提出與研究?jī)?nèi)容 本課題的研究是針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有高檔汽車上裝置的自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)基本上依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化自動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用性研究較少，迫切需要對(duì)汽車空調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化、國(guó)產(chǎn)化為目標(biāo)而產(chǎn)生的。 2) 建立實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的控制系統(tǒng)[10]。 3) 溫度的檢測(cè)采用高精度的集成溫度傳感器MF51實(shí)現(xiàn)。 2 汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車空調(diào)基本功能是通過(guò)人為的方法使車廂的溫度降低和升高，達(dá)到使人體感到舒適的溫度環(huán)境。一般汽車空調(diào)系統(tǒng)都可以分為采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分[11]。其制冷原理是利用液態(tài)制冷劑吸熱產(chǎn)生冷效應(yīng)。由于制冷劑在管內(nèi)氣化時(shí)的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動(dòng)地吸取車內(nèi)空氣中的熱量，使空氣溫度降低，產(chǎn)生冷效應(yīng)。這時(shí)，制冷劑通過(guò)在冷凝器將熱量釋放到車外，制冷劑放熱就變成了高壓液態(tài)冷凝劑。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行制冷時(shí)，必須開(kāi)啟壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)，從而降低車內(nèi)溫度。由于汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車空調(diào)都采用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱采暖。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時(shí),必須開(kāi)啟暖水閥。 全合一型汽車空調(diào)結(jié)構(gòu)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。鼓風(fēng)機(jī)由鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電路控制，其作用是推動(dòng)空氣在空調(diào)風(fēng)道里流動(dòng)，在全和一型空調(diào)中，它同時(shí)也起了是制冷蒸發(fā)器風(fēng)扇和暖風(fēng)散熱器風(fēng)扇的作用。當(dāng)壓縮機(jī)電磁閥吸合，壓縮機(jī)開(kāi)始工作，蒸發(fā)器就能從流過(guò)的空氣中吸取熱量，從而使空氣降溫。混合風(fēng)門負(fù)責(zé)控制空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過(guò)兩種處理空氣的混合程度?；旌巷L(fēng)門開(kāi)度由混合風(fēng)門電機(jī)控制。風(fēng)向風(fēng)門由風(fēng)向風(fēng)門電機(jī)控制。綜上所述，整個(gè)汽車空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過(guò)六個(gè)受控裝置來(lái)控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風(fēng)機(jī)電路，混合風(fēng)門電機(jī)、壓縮機(jī)電磁閥、暖水電磁閥和風(fēng)向風(fēng)門電機(jī)。混合風(fēng)門是全合一空氣混合型汽車空調(diào)系統(tǒng)最重要的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，起作用是將一定量空氣按不同比例分配后分別流經(jīng)制冷蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器，然后再混合，從而調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度。3 硬件電路設(shè)計(jì) 汽車全自動(dòng)空調(diào)控制器硬件 工作原理汽車全自動(dòng)空調(diào)控制器實(shí)際上就是根據(jù)人們對(duì)空調(diào)控制器的設(shè)定值，控制汽車空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，使車廂內(nèi)空調(diào)環(huán)境達(dá)到設(shè)定目標(biāo)的電子控制設(shè)備。一般是采用安裝在車內(nèi)不同位置的各種傳感器經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再傳到微處理進(jìn)行檢測(cè)和決策。 硬件組成汽車全自動(dòng)空調(diào)控制器的核心部分，是由微處理器為核心的電子線路系統(tǒng)。主機(jī)包括中央處理器，主機(jī)依靠I/O接口設(shè)備來(lái)輸入信息(鍵盤、傳感器信號(hào))，輸出指令控制命令、顯示等[14]。由圖可知，智能溫控系統(tǒng)的硬件主要由單片機(jī)、溫度信號(hào)采集電路、人機(jī)接口電路、串行存儲(chǔ)及系統(tǒng)監(jiān)控電路和串行通信接口電路等幾部分組成。這些工作包括:1) 各種數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯分析判斷。2) 從輸入接口中讀出經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后的各種傳感器的輸入信號(hào)，并將這些信號(hào)以數(shù)字的形式存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。3) 根據(jù)控制要求和存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中的分析計(jì)算結(jié)果，將對(duì)執(zhí)行器的操作命令送到輸出接口，輸出接口根據(jù)所連接的執(zhí)行器的種類將這些輸出命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)形式，使執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。根據(jù)程序要求或使用者的鍵入命令將相應(yīng)的數(shù)據(jù)送到顯示單元。SPCE061A 是繼系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。較高的處理速度使能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。 該單片機(jī)的主要性能icro。 　　系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2amp。A； 　　2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)； 　　2個(gè)10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道； 　　32位通用可編程輸入/輸出端口； 　　14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A / B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； 　　具備觸鍵喚醒的功能； 　　使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)； 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘； 　　7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 　　聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能； 　　具備串行設(shè)備接口； 　　具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能； 　　內(nèi)置在線仿真電路ICE（In Circuit Emulator）接口； 具有保密能力； 具有WatchDog功能。在其它不用的電源端和地端接上0．1YF或1001~F的去耦電容可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。本設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng)公司的SPR4096芯片對(duì)儲(chǔ)存器擴(kuò)展。SPR4096還有內(nèi)置一個(gè)4K。本設(shè)計(jì)使用串行模式，：VDDQ是專門為I/O供電的。當(dāng)成分CF2CF0均接高電平時(shí)，選中的就是串行接口模式。5v電源用于SPCE061A單片機(jī)供電，12v電源用于需要大電流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等。綜合考慮，本系統(tǒng)選用了電源芯片LM2596，將車載電源轉(zhuǎn)換為所需電源。AD590是美國(guó)ANALOGDEVCIE公司生產(chǎn)的專用集成溫度傳感器，屬于電流輸出型傳感器。它不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲等的干擾。傳輸線上的壓降不影響輸出電流值，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。其主要技術(shù)指標(biāo)為:1) 測(cè)溫范圍:55℃～150℃2) 電流輸出: 1μA/K3) 電源電壓:4～30v(直流)4) 精度:℃5) 重復(fù)性:177?！?月 溫度傳感器采樣放大電路溫度傳感器采集的溫度信號(hào)是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。AD590便是根據(jù)此原理制造的一種半導(dǎo)體集成溫度傳感器。以適應(yīng)ADC0809芯片的輸入要求。在電阻上得到與絕對(duì)溫度成正比的電壓輸出Vo(1mV/K)。經(jīng)OPA1將電流轉(zhuǎn)換成電壓，再由OPA2做零位調(diào)整，最后由OPA3反向放大10倍。如以0℃為參考值，；第二個(gè)步驟:調(diào)整VR2，使0℃=OV(反相，零位調(diào)整)；第三個(gè)步驟:調(diào)VR3，使此時(shí)OPA3放大10倍。模擬開(kāi)關(guān)CD4051的選通地址A0～A2單片機(jī)的控制。前面已談到AD590及其測(cè)量調(diào)理電路如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸出，該電壓信號(hào)為模擬量，為了溫度信號(hào)的引入，必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 轉(zhuǎn)向器控制電路設(shè)計(jì) 與家用空調(diào)不同，汽車空調(diào)制冷制熱是靠風(fēng)道的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制熱模式轉(zhuǎn)向制熱風(fēng)道，風(fēng)從裝有水箱的風(fēng)道吹出，水箱中的水是發(fā)動(dòng)動(dòng)的冷卻水，含有熱量：當(dāng)處于制冷模式是，轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向制冷風(fēng)道，壓縮機(jī)工作，蒸發(fā)器溫度降低，風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)通過(guò)蒸發(fā)器，達(dá)到制冷的目的。每個(gè)轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部都有小電機(jī)，通過(guò)內(nèi)部的蝸桿，齒輪等傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)與齒輪相配合的擺臂，這個(gè)擺臂又與外部的連桿機(jī)構(gòu)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)門。 轉(zhuǎn)向器工作電壓為+12V，“WAY”和“D”是轉(zhuǎn)向器的控制端，“H1”和“H2”是轉(zhuǎn)向器位置反饋信號(hào)。DWAYVCCH1H2P03P02P014 人機(jī)接口的設(shè)計(jì)LED顯示和簡(jiǎn)易鍵盤是汽車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的人機(jī)接口，車廂內(nèi)的測(cè)量溫度和設(shè)定溫度由LED顯示,通過(guò)鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“軟關(guān)機(jī)”和恢復(fù)“正常運(yùn)行狀態(tài)”，可以切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”工作模式。用8255擴(kuò)展并行I/O接口構(gòu)成的鍵盤和四位七段LED顯示器接口電路。 8255和A589C52的硬件連接8255是一種可編程的并行I/O接口芯片，其內(nèi)部含有三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口A、B、C，都可以選擇作為輸入或輸出。8255中的三個(gè)端口以及內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器，由AA0來(lái)加以選擇。為了簡(jiǎn)化接口，且不必引入反饋閉環(huán)控制，故本文采用方式0工作。首先由鎖存器暫存并為系統(tǒng)提供低8位地址，其后P0線就作為數(shù)據(jù)線使用。其中，A LED顯示器1) LED的動(dòng)態(tài)顯示 本文中控制系統(tǒng)的顯示器采用四位七段LED顯示器[17]，其中前兩位用于顯示溫度設(shè)定值，后兩位用于顯示溫度測(cè)量值。在本論文的設(shè)計(jì)中，四位七段LED顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示方式。由于各位的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，在同一時(shí)刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話，四位LED將顯示同樣的字符；如果采用掃描顯示方式，在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，其他各位處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在段選線上輸出該位要顯示的字符的字型碼，這樣在此時(shí)四位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他三位是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出要顯示的字符，雖然這些字符不是同時(shí)出現(xiàn)，但由于人的視覺(jué)留現(xiàn)象，只要各位的顯示間隔足夠短，則會(huì)造成同時(shí)顯示的假象。對(duì)于靜態(tài)顯示,LED的驅(qū)動(dòng)較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示的工作電流相匹配即可，而且只須考慮段的驅(qū)動(dòng)。選擇晶體三極管C901