【正文】 定時器溢出中斷、兩個外部中斷、一個傳行通信口中斷、一個觸鍵喚醒中斷、 7 個時基信號中斷、 PWM 音頻輸出中斷等。具有兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩極中斷嵌套。 5V電源用于 SPCE061A 單片機供電， 12V電源用于需要大電流驅(qū)動的場合，如步進電機、風(fēng)機等。綜合考慮，本系統(tǒng)選用了電源轉(zhuǎn)換芯片 LM2575，將車載電源轉(zhuǎn)換為所需要的電源。 LM2575 系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 1A 集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)部集成了一個固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱片的體積，而在大多數(shù)情況下不需散熱片，芯片可提供外部控制引腳。其內(nèi)部電阻 R2 為不同阻值時，對應(yīng)的輸出電壓也不同，分別為 ?K ()、 ?K (5V)、 ?K (12V)、 ?K (15V). 溫度檢測電路的設(shè)計 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 本設(shè)計采用四路傳感器，對車內(nèi)，車外，發(fā)動機水溫，蒸 發(fā)器表面溫度進行采樣。 常用的熱敏電阻有兩種：阻值隨溫度升高而升高的熱敏電阻，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻；阻值隨溫度升高而降低的，稱為負溫度系數(shù)熱敏電阻（ NTC）。 MF51 型 NTC 熱敏電阻具有性能穩(wěn)定可靠，響應(yīng)速度快，一致性好等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于汽車空調(diào)機、家用空調(diào)器、電冰箱等家用電器的溫度檢測與控制電路中 [13]。 本設(shè)計選用的溫度傳感器是 MF51502NTC 熱敏電阻和一高精度電阻分壓即可。對于單片機接口的模擬信號采集，軟件設(shè)計為對各個端口進行分時采 樣。光敏電阻受熱后其阻值會變小，光敏二極管和三極管是根據(jù)硅 PN 結(jié)光照后產(chǎn)生的光電效應(yīng)原理制成的，光敏二極管工作于反向偏壓下，其光譜響應(yīng)特性主要由半導(dǎo)體材料中所摻的雜質(zhì)所決定，光敏三極管使用時，其基極通常開路，基極 集電極產(chǎn)生的光感生電流直接進入基極，由于光敏三極管自身具有放大作用，因此光敏三極管的靈敏度比光敏二極管大得多。如信號變化太小，可接信號放大電路之后送采樣端口。汽車車內(nèi)、外風(fēng)循環(huán)和除霜運行，分別通過兩轉(zhuǎn)向器來控制 [12]。齒輪上裝有磁極，它與轉(zhuǎn)向器內(nèi)部電路板上的霍爾元件相配合來決定轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動的位置，從而確定風(fēng)門所轉(zhuǎn)的角度。 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)向器的位置反饋信號。四個光藕起電平轉(zhuǎn)換和隔離作用。 圖 36 轉(zhuǎn)向器控制電路 Steering gear control circuit 壓縮機電磁離合器的工作電壓為 12V，由于電磁離合器的工作電流很大，一般可達 3～ 左右，故驅(qū)動芯片選用 DCSSR 固體繼電器。該芯片工作電壓 3～ 30V，工作電流 ～ 10A，繼電器吸合時間最大 1ms，繼電器釋放時間最小 1ms，最小絕緣阻抗 1000M? 。電路設(shè)計 如圖 37 所示： IOB9 口產(chǎn)生 PWM 波來控制壓縮機的轉(zhuǎn)速，壓縮機轉(zhuǎn)速快，空調(diào)器制冷（熱）量就大，而當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速較低時，空調(diào)器制冷（熱）量就小。 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。 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(shè)備中）作為雙橋驅(qū)動器件。 每次繞組受到激勵，電動機軸就旋轉(zhuǎn)一圈的幾分之 一。若勵磁信號正向傳送，則步進電機正轉(zhuǎn) ，通電 相 序為 AABBBCCCDDDA；勵磁信號反向傳送，則步進電機反轉(zhuǎn) ，通電 相 序為 ADDDCCCBBBAA。 步進電機驅(qū)動電路原理圖如圖 38 所示： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)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。三極管 Q1 為風(fēng)機運轉(zhuǎn)的驅(qū)動管，型號為 D1559，直接驅(qū)動風(fēng)機運轉(zhuǎn)， D3 為續(xù)流二極管，其主要作用是保護功率放大管，防止關(guān)斷風(fēng)機時由于電感貯能引起的順變反向電壓擊穿功率管。設(shè)計的電路如圖 39 所示： 圖 39 風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制電路 Fan speed control circuit 風(fēng)機的控制采用 PWM脈寬調(diào)制，控制系統(tǒng)在一級風(fēng)力下，輸出的脈沖占空比為 %，在五級風(fēng)力下輸出脈沖占空比為 %，其余各級風(fēng)力下的脈沖占空比為此上、下限均勻分布。 鍵盤電路的設(shè)計 鍵盤是由若干按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是微型計算機最常用的輸入設(shè)備，用戶可以通過鍵盤向計算機輸入指令地址和數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用非編碼鍵盤進行設(shè)計?？刂破鞯陌存I如圖 310 所示。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(fēng)向風(fēng)門出口吹向玻璃窗方向，前吹按鍵和下吹按鍵可以切換風(fēng)向風(fēng)門吹風(fēng)出口的方向，同時按下兩按鍵能夠使風(fēng)向風(fēng)門出風(fēng)方向轉(zhuǎn)向前吹和下吹同時進行，內(nèi)外循環(huán)按鍵負責(zé)控制內(nèi)外循環(huán)，當(dāng)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(fēng)門檔位變化，而在自動模式下負責(zé)調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。如果列線全輸出低電平，一旦有按鍵按下，該鍵相應(yīng)的行線和列線被短路，行線就會被拉低。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。 IOA3～ IOA6 接鍵盤的 Y0～ Y3， IOA10～ IOA13接鍵盤的 X0～ X3。 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。它與 MCU 的連接很簡單 ,僅用三個引腳與 MCU 相應(yīng)端連接即可實現(xiàn)最高 10MHz串行通信。 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。 DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng) CLK 為上升沿時 , 數(shù)據(jù)被載入 16b內(nèi)部移位寄存器。 LOAD 為片選端 , 當(dāng) 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。 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(guān)閉狀態(tài)時 ,接入 GND。 顯示電路如圖 311所示 : 圖 311 顯示電路 Show circuit 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 外擴存儲器電路的設(shè)計 SPCE061A中的 FLASH只有 32Kwords,由于系統(tǒng)設(shè)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。 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。在進行 FLASH 的變成 /擦除的時候，可以并發(fā)執(zhí)行 SRAM 的讀 /寫。本設(shè)計使用串行模式，串行接口的工作頻率為 5MHZ。 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。當(dāng)成分 CF2～ CF0 均接高電平時，選中的就是串行接口模式。設(shè)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(shè)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。 （ 2）電源設(shè)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)。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(yīng)電流沖擊。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 4 汽車空調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)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)。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(yīng)性強等優(yōu)點，促進了控制系統(tǒng)的制定。另外，在模糊推 理的過程中，要進行多次的關(guān)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。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。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。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。 模塊化編程是一種軟件設(shè)計方法，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。主程序流程圖如 41 所示，主程序具體要： 1）定義系統(tǒng)運行過程中所需要的變量 ，以及顯示器所需要的段碼。 3）完成系統(tǒng)的自檢。 5）在模塊調(diào)用過程中，實現(xiàn)現(xiàn)成保護，以確保程序的正常返回。 ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 24 調(diào) 用 模 糊 控 制 子 程 序清 數(shù) 據(jù) 采 集 標 志初 始 化 系 統(tǒng)清 零 按 鍵 采 集 標 志調(diào) 用 按 鍵 處 理 子 程 序調(diào) 用 風(fēng) 機 轉(zhuǎn) 速 子 程 序調(diào) 用 顯 示 子 程 序調(diào) 用 溫 度 采 集 子 程 序調(diào) 用 步 進 電 機 子 程 序控 制 輸 出調(diào) 用 轉(zhuǎn) 向 器 控 制 子 程 序按 鍵 采 集 標 志 ？ 數(shù) 據(jù) 采 集 子 程 序 ？YNNY開 始 圖 41 主程序流程圖 Flow chart of the main program 數(shù)據(jù)采集子程序模塊 數(shù)據(jù)采集子程序模塊主要功能是對車內(nèi)外溫度，蒸 發(fā)器溫度，陽光輻射強度進行測量、計算，對采集來的模擬信號進行數(shù)字濾波處理，以消除干擾。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 模 擬 開 關(guān) 選 通A / D 轉(zhuǎn) 換延 時 1 5 0 u m讀 取 并 存 儲 結(jié) 果到 第 5 路 ？YN返 回開 始 圖 42 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 Data acquisition subroutine flow chart 模糊控制中的控制算法由模糊控制子程序?qū)崿F(xiàn)，它包括兩部分內(nèi)容：一是離線模糊控制查表，首先將模糊控制表存于單片機的程序存儲器中，然后根據(jù) 溫度誤差和誤差變化率進行二維查表；二是完成精確測量值的模糊化和控制輸出量的解模糊化，控制輸出電路。模糊控制從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度講，是以模糊控制器取代的數(shù)字控制器。從校正的角度看，它是一種偏差校正方式。 從圖 43 中可以看出，模糊控制器的輸入量是系統(tǒng)的偏差 e，在計算機控制系統(tǒng)中它是數(shù)字量，是有確定數(shù)值的清晰量，通過模糊化處理，用模糊語言變量 E 來描述偏差，若以 T(E)記 E 的語言值集合，則有： ：基于凌陽單片機 汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計 26 T(E)＝ {負大，負中，負小，零，正小，正中，正大 } 或用符號表示負大 NB（ Negative Big）、負中 NM（ Negative Medium）、負?。?Negative Small）、零 ZE（ Zero）、正小 PS(Positive Small)、正中 PM（ Positive Medium）、正大 PB(Positive Big),則： T(E)={NS,NM,NB,ZE,PS,PM,PB} 模 糊 化 模 糊 推 理 清 晰 化語 言 規(guī) 則對 象模 糊 控 制 器模糊量E模糊量UY r Y 清晰量U i 圖 43 模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Fuzzy control system structure diagram 若已知系統(tǒng)的輸入 0e 對應(yīng)模糊變量 ?E ,則應(yīng)用合成推理法，可得到模糊輸出變量 ?U ： REU ??? ? 模糊推理輸出 ?U 是一個模糊變量，在系統(tǒng)中要實施控制時，模糊量 ?U 還要轉(zhuǎn)化為清晰值，因此要進行清晰化處理，得到可操作的確定值 iu ，這就是模糊控制器的輸出值，通過 iu 的調(diào)整控制作用，使偏差 e 盡量小。人的經(jīng)驗是一系列含有語言變量值的條件語句和規(guī)則，而模糊集合理論能十分恰當(dāng)?shù)乇磉_具有模糊性的語言變量和條件語句。這無疑是一種新穎的方法。根據(jù)模糊控制器的功能，其結(jié)構(gòu)如圖 44所示。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 模 糊 化 決 策 邏 輯 反 模 糊 化知 識 庫精 確 量精 確 量 圖 44 模糊控制器機構(gòu)框圖 Fuzzy controller body diagram 知識庫存儲模糊控制器中的模糊量以及模糊控制規(guī)則 ,知識庫向模糊化接口提供模糊量的隸屬函數(shù)形態(tài)，從而使模糊 化接口在接受到外部的精確量輸入后，能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成相對應(yīng)的模糊量及隸屬度。同時，知識庫向決策邏輯提供控制規(guī)則，由決策邏輯執(zhí)行推理過程，從而從輸入的模糊量推斷出輸出模糊量。本設(shè)計模糊控制器的控制對象為蒸發(fā)器的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，混合風(fēng)門開度。這種控制方式要滿足室內(nèi)溫度快速達到設(shè)定值、