【正文】 司機(jī)和乘客的視線，不利于行車安全，這時(shí)可以用熱風(fēng)來(lái)除霜和除霧。第二部分為空氣混合段，主要由加熱器和蒸發(fā)器組成，用來(lái)提供所需溫度 的空氣；第三部分為空氣分配段，使空氣吹向面部，腳部和玻璃上。鼓風(fēng)機(jī)也由直流電機(jī)控制。 圖 24 客車空調(diào)配氣系統(tǒng) 1風(fēng)機(jī) 2蒸發(fā)器 3加熱器 4腳部吹風(fēng)口 5面部吹風(fēng)口 6除霜風(fēng)口 7加熱器旁通風(fēng)門 8空氣進(jìn)口風(fēng)門擋板 9制冷系統(tǒng)進(jìn)液出氣管 10水閥調(diào)節(jié)進(jìn)出水管 空氣進(jìn)口段的風(fēng)門擋板主要控制新風(fēng)和車內(nèi)回風(fēng)的比例，當(dāng)夏季室外氣溫較高，冬季室外氣溫較低的情況下，盡量開(kāi)小風(fēng)門，使壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間減少。 加熱器旁通風(fēng)門擋板也稱為混 合風(fēng)門擋板主要用于調(diào)節(jié)通過(guò)加熱器的空氣量。 4. 與空調(diào)控制相關(guān)的空氣參數(shù) 車載 空調(diào)的主要控制對(duì)象是車內(nèi)的空氣，為此必須首先了解空氣的性質(zhì)，然后才能控制客車空調(diào)中的各種問(wèn)題。所以在對(duì)濕度及二氧化碳含量控制以前必須對(duì)濕度和二氧化碳 含量有個(gè)大體的認(rèn)識(shí)。一般有絕對(duì)濕度，含濕量和相對(duì)濕度三種表示方法，這里只介紹后兩種。在濕空氣中與 1kg 的干空氣同時(shí)并存的水蒸氣量稱為含濕量，即： gq mmd /? （ 21） 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 式中 ， d— 濕空氣含濕量，單位是 kg/kg干空氣； qm — 濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，單位為 kg； gm — 濕空氣中干空氣的質(zhì)量，單位為 kg。這時(shí)空氣所具有的含濕量稱為該溫度下濕空氣的飽和含濕量。在空調(diào)系統(tǒng)中，一般都用相對(duì)濕度來(lái)表示空氣中水蒸氣的含量。清潔空氣中的二氧化碳體積含量約占 %，對(duì)人體無(wú)害。 車載空調(diào)制冷加熱處理的原理分析 全合一空氣混合型全自動(dòng)空調(diào)的空調(diào)系統(tǒng)，它的出氣口空氣是 通過(guò)將經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器降溫后和經(jīng)過(guò)暖風(fēng)散熱器升溫后的氣體由混合風(fēng)門調(diào)節(jié)混合所得的。所以空調(diào)系統(tǒng)對(duì)空氣的熱處理可以分析為將一定量的理想空氣根據(jù)不同的比例分別經(jīng)過(guò)與制冷蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的熱交換后再次混合。 又由于假設(shè)理想氣體，有： pQ? =? pV pc （ fT mT ） （ 23） 其中： pV — 經(jīng)過(guò)處理氣體的總體積 ( 3m )； fT — 熱處理后空氣溫度 (K 或 ℃ )； mT — 熱處理前空氣溫度 (K 或 ℃ )； 又因?yàn)榛旌巷L(fēng)門調(diào)節(jié)空氣混合，所以可以得到 : pV = cV + hV =（ 1? ） pV （ 24） 其中， ? 一經(jīng)行加熱處理空氣的比例，理想情況下正比與混合風(fēng)門開(kāi) ， 所以，可以得到空調(diào)處理過(guò)程溫度關(guān)系為 : fT =(0 mT )? (60 mT )汽車空調(diào)的目的是在任何氣候和行使條件下，能為乘員提供舒適的車內(nèi)環(huán)境，并能預(yù)防或除去附在擋風(fēng)玻璃上的霧、霜或冰雪，以確保駕駛員的視野清晰與行使安全。本課題就是研究和開(kāi)發(fā)汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制器，使空調(diào)能夠進(jìn)行溫度、濕度和清潔度的控制，滿足乘客的需要，為乘客提供舒適的乘車環(huán)境。對(duì)空氣側(cè)的控制是目前車載空調(diào)采取的主要 策略。對(duì)空氣側(cè)的控制有：控制空氣進(jìn)口風(fēng)門 （內(nèi) /外循環(huán)風(fēng)門） 的開(kāi)度以及空氣凈化器的開(kāi)關(guān)，改善空氣的清潔度；控制加熱器旁通風(fēng)門 （混合風(fēng)門） 的開(kāi)度，調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度；控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出風(fēng)速度；控制吹頭吹腳風(fēng)門 （送風(fēng)方式風(fēng)門） 的開(kāi)度，調(diào)節(jié)出風(fēng)角度，滿足吹頭、吹腳、除霧除霜；需要加濕的時(shí)候打開(kāi)加濕閥的開(kāi)關(guān)，需要減濕的時(shí)候改變混合風(fēng)門的開(kāi)度，調(diào)節(jié)空氣的相對(duì)濕度等要求。 通過(guò)對(duì)車載空調(diào)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)可以發(fā) 現(xiàn)，大中型客車上的配氣系統(tǒng)雖然有很多種，目前最常用的只有空氣混合式和全熱式兩種。通過(guò)上面介紹的 車載 空調(diào)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，結(jié)合對(duì)前面的空調(diào)的配氣系統(tǒng)的了解，可以看出，不論是對(duì)哪種形式的客車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，主要就是控制各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，比如風(fēng)門擋板，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)以及加濕閥，空氣凈化器等，從而達(dá)到控制車內(nèi)空氣的溫度，濕 度和二氧化碳濃度以及合適的送風(fēng)量的目的。 圖 25 車載 空調(diào)控制器的總體框圖 圖 25 是該控制器的總體框圖，系統(tǒng)由 CPU、 檢測(cè)電路 、 驅(qū)動(dòng)控制電路 、 遙控器等組成。 本系統(tǒng)對(duì)原來(lái)的空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在原來(lái)的客車空調(diào)系統(tǒng)中，空氣進(jìn)口段，空氣混合段以及空氣分配段這三部分的控制是通過(guò)鋼絲繩或真空裝置與汽車儀表盤相連接的，這種控制方法參數(shù)不能預(yù)定，需人工操作，因而控溫精度較差。本系統(tǒng)采用小功率的直流電機(jī)對(duì)空氣配氣系統(tǒng)的各個(gè)風(fēng)門進(jìn)行控制，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速，內(nèi)部帶有位置反饋信號(hào)，可以確切的知道風(fēng)門開(kāi)度大小。鼓風(fēng)機(jī)也由直流電機(jī)控制。 溫度自動(dòng)控制，風(fēng)量控制，運(yùn)轉(zhuǎn)方式的自動(dòng)控制，清潔度的控制，濕度控制等，滿足車內(nèi)的空調(diào)對(duì)舒適性的要求 。 （ 2） 根據(jù) 車 內(nèi)外的溫度高低，自動(dòng)切斷壓縮機(jī)工作，從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制車內(nèi)溫度的目的。 （ 3） 根據(jù)車內(nèi)的溫度情況，通過(guò)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)電源的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)改變鼓風(fēng)機(jī)的電壓，從而調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)量。 （ 4） 通過(guò)控制加濕器和混合風(fēng)門的開(kāi)度將汽車內(nèi)空氣的相對(duì)濕度控制在合適的范圍，一般夏天是 55%～ 70%，冬天是 60%～ 75%。濕度低于下限時(shí)，打開(kāi)加濕器，對(duì)空氣進(jìn)行加濕。 （ 5） 在冬天和雨天，除去玻璃上的結(jié)霜和凝霧，以保證駕駛員的安全操作和乘員的視線清晰。 2. 顯示 。 本章小結(jié) 本章首先介紹了 車載 空調(diào)的基本工作原理，然后介紹了 車載 空調(diào)的組成和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)說(shuō)明了空調(diào)系統(tǒng)在不同 工況 下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，并對(duì)汽車車廂的熱力學(xué)和空調(diào)制冷加熱原理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上為客車空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際開(kāi)發(fā)做好了準(zhǔn)備。硬件是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，一個(gè)性能良好的控制系統(tǒng)勢(shì)必具備比較好的硬件系統(tǒng)。 圖 31 硬件功能模塊框圖 圖中已基本包含智能儀表硬件系統(tǒng)所有的功能模塊，如多通道信號(hào)采集模塊、多通道 I/O 測(cè)控模塊、人機(jī)接口模塊、電源控制模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和 程序存儲(chǔ)模塊等。其中數(shù)字處理及邏輯控制單元大多采用通用單片微處理器。 單片機(jī)的選擇及特點(diǎn) 隨著單片機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，單片機(jī)的種類越來(lái)越多，一種微控制器的選擇需要從多個(gè)方面考慮，首先，必須根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，在滿足功能要求的前提下，優(yōu)化系統(tǒng)的構(gòu)成；其次，要想使用某種微控制器設(shè)計(jì)好一個(gè)系統(tǒng)，必須對(duì)這種微控制器本身及其系統(tǒng) 比較熟悉；最后，開(kāi)發(fā)設(shè)備和產(chǎn)品的供貨渠道以及成本要求也確定能否采用某種產(chǎn)品。 圖 32 PIC16F877 管腳圖 其主要特色如下 ： 精簡(jiǎn)指令集，僅 35 條單字節(jié)指令 ； 執(zhí)行速度： DC20MHz時(shí)鐘輸入， DC200ns 指令周期 ； 最大有 368 8 字節(jié)的 RAM； 具有振蕩定時(shí)器，保證振蕩穩(wěn)定建立 ； 全靜態(tài)設(shè)計(jì) ； 休眠模式 ； 低功耗、高速 CMOS 技術(shù) ； 寬工作溫度范圍，具體為：商業(yè)級(jí)： 0℃ ~70℃ 工業(yè)級(jí)： 40℃ ~85℃ 軍用級(jí)： 40℃ ~125℃ ； 具有捕捉、比較、 PWM 模式 通用異步串行口 USART 具有掉電復(fù)位檢測(cè)電路。當(dāng) VDD 恢復(fù)上升到標(biāo)準(zhǔn)值以上后，芯片恢復(fù)正常運(yùn)行。由于單片機(jī) PIC16F877 內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，已具備了很強(qiáng)的功能，基本滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需，同時(shí)軟件優(yōu)化的計(jì)算方法，減少了對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量的要求， 所計(jì)算的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，另外，本控制系統(tǒng)所需要處理的事件不多，加之采用模塊化編程思想，故本系統(tǒng)沒(méi)有擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器，減少了外圍擴(kuò)展器件，有利于提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性 ， 減少了控制器的體積 ， 有利于整個(gè)控制器的設(shè)計(jì)和安裝，提高了產(chǎn)品的靈活性。直流 12V給啟動(dòng)繼電器、蜂鳴器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)內(nèi)部霍爾檢測(cè)板等提供工作電壓，然后直流 12V再經(jīng)過(guò)集成三端穩(wěn)壓器 IC7（ 7805）、 C C12 濾波，輸出直流 5V，給 PIC16F877指示燈電路、溫度檢測(cè)電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等提供工作電壓。一般可采用晶振穩(wěn)頻。石英晶振具有體積小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，主要用于 CPU時(shí)鐘電路。用示波器測(cè)量主芯片的 13 腳可以看到 8MHz的正弦波。 圖 34 時(shí)鐘電路 溫度檢測(cè)電路 電路分析： T1 為室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器， T2 為蒸發(fā)器管溫傳感器。 主要元器件的作用： T T2 開(kāi)路或短路會(huì)造成輸入到 CPU 的 4 腳的電壓不正常。當(dāng) T T2 電阻值參數(shù)改變時(shí)，會(huì)造成主芯片 CPU輸入電壓不正常，出現(xiàn)風(fēng)速不可調(diào)、停機(jī)等故障現(xiàn)象。 8%，否則應(yīng)更換傳感器。 圖 35 溫度檢測(cè)電路 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 人機(jī)通道的設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要有人機(jī)對(duì)話功能。往往人機(jī)界面的優(yōu)劣程度關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能和水平。 本系統(tǒng) 采用遙控器的設(shè)計(jì)方案 ， 改善以往車載空調(diào)控制面板不可移動(dòng)的弊端， 司機(jī) 及乘客人員均可進(jìn)行操作 。整個(gè)面板設(shè)計(jì)小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，而且便于安裝、使用。 圖 36 遙控器 面板 圖 車載空調(diào)的遙控器控制電路是由單片機(jī)、液晶顯示屏、按鍵矩陣電路及紅外發(fā)射管等組成。定時(shí)器能向鍵盤電路輸出定時(shí)掃描脈沖，在定時(shí)掃描脈沖作用下，鍵盤輸出電 路能產(chǎn)生數(shù)種相位不同的掃描電路。鍵控輸入電路根據(jù)按鍵矩陣輸入指令，完成編碼發(fā)射相應(yīng)的紅外光信號(hào)，向車載空調(diào)傳送運(yùn)行指令，同時(shí)在顯示屏上完成文字顯示，表明車載空調(diào)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。 復(fù)位是在遙控器通電后讓單片機(jī)進(jìn)入初始狀態(tài)。 電路中，復(fù)位信號(hào)由電阻 R 和電容 C 提供。電路開(kāi)始工作后，電源通過(guò) R 向 C 充電，電容兩端電壓逐漸升高，所以在遙控器正常工作時(shí)，復(fù)位端電壓為高電壓（ ）。該模塊的控制 /驅(qū)動(dòng)器采用 ST7920。該模塊具有2Mb 的中文字型 CGROM， 同時(shí)具有 16Kb 的 16* 8 點(diǎn)陣的 ASCII 字符庫(kù) 。利用上述功能 ， OCM4X8C 可實(shí)現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。除此之外 ， 模塊還提供畫面清除、游標(biāo)顯示 /隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開(kāi) /關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠喚醒和關(guān)閉 /顯示等操作指令。 圖 37 OCM4X8C 液晶顯示模 塊 遙控接收 電路 系統(tǒng)的 遙控接受電路 如圖 38 所示， 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 38 遙控接收電路 按鍵接口電路 按鍵在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵部件，它可以實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)的重要手段。 圖 39 按鍵電路圖 復(fù)位電路 主芯片 CPU 的 1 腳為復(fù)位電平檢測(cè)腳，低電平使復(fù)位有效。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 310 復(fù)位電路 外圍負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)中外圍 負(fù)載有內(nèi) /外循環(huán)風(fēng)門電機(jī)，混合風(fēng)門電機(jī)，除霜風(fēng)門電機(jī)，送風(fēng)方式風(fēng)門電機(jī)四個(gè)風(fēng)門電機(jī)和加濕器，空氣凈化器，熱水閥，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)等。該電機(jī)內(nèi)部裝有一個(gè)高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器，可以向控制器反饋風(fēng)門擋板的位置。 直流電機(jī)的控制 由于 汽 車上的電源均為 24V的直流電源，因此這里必須采用直流供電的電機(jī)，不過(guò)由 于 風(fēng)門的轉(zhuǎn)動(dòng)非常緩慢，所以對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行了改造，在原來(lái)電機(jī)的輸出端增加了減速器，通過(guò)渦輪 、 渦桿 、 齒輪對(duì)電機(jī)輸出進(jìn)行兩級(jí)減速。并且使電機(jī)具有位置反饋的功能。 。 圖 311 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 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。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。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。 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) 2020 的 2腳輸出低電平，從而使線圈得電，使四通閥換向。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 。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 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)。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。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在著時(shí)間與空間的矛盾 性 。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。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。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