【正文】 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：TT2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)TT2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 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(huà)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(chē)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(chē)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(pán)電路輸出定時(shí)掃描脈沖，在定時(shí)掃描脈沖作用下，鍵盤(pán)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(chē)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(chē)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(huà)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(huà)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，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。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(mén)電機(jī)，混合風(fēng)門(mén)電機(jī)，除霜風(fēng)門(mén)電機(jī)，送風(fēng)方式風(fēng)門(mén)電機(jī)四個(gè)風(fēng)門(mén)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(mén)擋板的位置。 直流電機(jī)的控制由于汽車(chē)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(mén)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。由于電機(jī)為電感性負(fù)載，所以在其兩端并聯(lián)了RC放電回路，避免在斷電瞬間對(duì)其它器件產(chǎn)生干擾甚至損害。而驅(qū)動(dòng)電路是將主芯片輸出的信號(hào)進(jìn)行功率放大，控制負(fù)載工作，一般驅(qū)動(dòng)電路包括IC2（2003）功率放大器、繼電器及由相關(guān)元件組成的末級(jí)推動(dòng)電路。若在蜂鳴器上加音頻信號(hào)，就能產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)并發(fā)出響聲。主芯片的40腳輸出壓縮機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào)，送入2003的1腳，經(jīng)反相后，輸出低電平，使繼電器線(xiàn)圈通電吸合，壓縮機(jī)啟動(dòng)。圖 312 驅(qū)動(dòng)電路 本章小結(jié)本章首先介紹客車(chē)空調(diào)自動(dòng)控制器的工作原理和以PIC16F877微處理器為核心的硬件組成。對(duì)遙控器面板功能和鍵盤(pán)電路原理以及系統(tǒng)電源進(jìn)行了分析。首先，單片機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序密不可分，系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序必須在一起考慮；其次，在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，軟件直接操作硬件，硬件電路的設(shè)計(jì)不具有通用性，必須根據(jù)具體的硬件設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件。同時(shí)，很多時(shí)候軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用CPU時(shí)間的代價(jià)。在一些程序編譯器中，有著時(shí)間優(yōu)化和空間優(yōu)化的選項(xiàng)，但時(shí)間優(yōu)化與空間優(yōu)化不能同時(shí)存在。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，也可以采取這樣的策略提高系統(tǒng)的性能。除了有自身的特點(diǎn)外，單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)同樣具有一般軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。做到這一點(diǎn)往往需要使用高級(jí)語(yǔ)言，采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)。明確所要解決的問(wèn)題的要求。根據(jù)問(wèn)題的要求和指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，決定系統(tǒng)程序算法。3. 制定程序框圖。4. 確定數(shù)據(jù)格式。5. 根據(jù)程序的流程圖，選用合適的編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)源程序。對(duì)于PIC16F877單片機(jī)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有自開(kāi)發(fā)的功能，需要使用仿真器，在仿真器上以單步、斷點(diǎn)、連續(xù)方式試運(yùn)行程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，排除程序中的錯(cuò)誤，直至正確為止。程序優(yōu)化就是縮短程序的長(zhǎng)度，加快運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。8. 燒入程序，現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行。并不是可仿真運(yùn)行的程序在現(xiàn)場(chǎng)都能運(yùn)行或完全正確運(yùn)行。，修改硬件和軟件，使系統(tǒng)更完善，更可靠。（2） 當(dāng)同類(lèi)的需求較多時(shí)，可以把程序放入庫(kù)中以備以后使用，例如，顯示驅(qū)動(dòng)。很容易找到出錯(cuò)的模塊，大大簡(jiǎn)化了調(diào)試。采集到按鍵采集標(biāo)志后對(duì)按鍵進(jìn)行采集，并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。定時(shí)器T0中斷程序如圖42所示。定義變量e1用來(lái)存放溫度偏差。為了消除干擾，對(duì)采集來(lái)的溫度，濕度，二氧化碳濃度信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，具體做法如下：對(duì)每個(gè)通道連續(xù)采集三次，對(duì)三次轉(zhuǎn)換結(jié)果求其平均值，即得到系統(tǒng)模擬量信號(hào)值。圖43 模擬信號(hào)采集子程序2. 按鍵掃描通常，鍵盤(pán)工作方式有三種，即：編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。如圖44所示。如果確認(rèn)是原來(lái)的按鍵按下，則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。S2是溫度加1鍵。S4是送風(fēng)方式按鍵，第一次按下吹頭，第二次按下是吹頭和吹腳，第三次按下是吹腳，第四次按是吹腳和除霜，第五次按是除霜。S6是壓縮機(jī)按鍵，控制壓縮機(jī)的啟停。如圖45所示。本控制系統(tǒng)中，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的控制是采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)的方法來(lái)控制它的速度的。如圖46為輸出電壓波形圖。（2）調(diào)寬調(diào)頻法：t2時(shí)間不變，通過(guò)改變t1的時(shí)間來(lái)改變占空比，從而改變了周期T。本系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)速大小通過(guò)定頻調(diào)寬法實(shí)現(xiàn)。實(shí)際做法是:改變繼電器的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)改變鼓風(fēng)機(jī)的電壓接通和斷開(kāi)時(shí)間，即改變單位時(shí)間內(nèi)繼電器的接通和斷開(kāi)的時(shí)間，從而改變了鼓風(fēng)機(jī)的通電電壓，改變了鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。分別如下表所示。 通電時(shí)間102030405060斷電時(shí)間50403020100鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制由定時(shí)器1中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)，如圖47所示。二是在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中，單片機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)采樣，比較一定時(shí)間內(nèi)溫度的偏差，計(jì)算出偏差變化率，經(jīng)模糊化推理后直接與存儲(chǔ)在單片機(jī)表中的數(shù)據(jù)比較，查出控制輸出量u，經(jīng)精確化后，控制輸出電路，達(dá)到控制空氣質(zhì)量的目的。圖48 模糊控制查表子程序 模糊控制算法在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用隨著汽車(chē)工業(yè)和微電子技術(shù)的發(fā)展，客車(chē)空調(diào)的應(yīng)用已越來(lái)越普及；同時(shí)，人們對(duì)客車(chē)空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的性能要求也越來(lái)越高。自動(dòng)控制的應(yīng)用是達(dá)到這兩方面要求的一個(gè)重要途徑。由于人體舒適感的模糊性和客車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性，人們難于建立關(guān)于客車(chē)空調(diào)自動(dòng)控制的控制目標(biāo)和控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型。而智能控制技術(shù)，具有不需要知道控制目標(biāo)和對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，適于具有大滯后和非線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，己越來(lái)越引起人們的關(guān)注，目前應(yīng)用最廣泛的智能控制主要有模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。 模糊控制系統(tǒng)基本原理 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，雖然不懂被控對(duì)象或被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，卻能憑借經(jīng)驗(yàn)采取相應(yīng)的決策，很好的完成控制過(guò)程。再用模糊推理對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)輸入狀態(tài)觀測(cè)量進(jìn)行處理，則可產(chǎn)生相應(yīng)的控制決策，這就是模糊控制。 圖49 模糊控制系統(tǒng)原理示意圖從圖中可以看出，它和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有多大區(qū)別，只是用模糊控制器取代傳統(tǒng)的數(shù)字控制器。 一般說(shuō)來(lái)，模糊控制器有三個(gè)主要的功能模塊：1. 模糊化模糊控制器的輸入變量一般選擇被控系統(tǒng)的誤差以及誤差的變化率等，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中它是數(shù)字量，是有確定值的清晰量。將變量的實(shí)際變化范圍化分成若干等級(jí)，這些等級(jí)的全體成為變量的論域。將實(shí)際變化范圍內(nèi)的輸入值轉(zhuǎn)換成論域范圍內(nèi)的有關(guān)等級(jí)值的過(guò)程稱(chēng)為模糊化過(guò)程。模糊規(guī)則生成一般有四種方法：（1）根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)或過(guò)程控制知識(shí)生成控制規(guī)則；（2）根據(jù)過(guò)程的模糊模型生成控制規(guī)則；（3） 根據(jù)對(duì)手動(dòng)控制操作的系統(tǒng)觀察和測(cè)量生成控制規(guī)則；（4） 根據(jù)學(xué)習(xí)算法生成控制規(guī)則。當(dāng)模糊控制器有多個(gè)輸入變量和多個(gè)輸出變量時(shí)，可以用IFANDANDTHENANDAND來(lái)描述。對(duì)模糊量進(jìn)行處理，求取一個(gè)能恰當(dāng)?shù)姆从衬：康木_值的過(guò)程稱(chēng)為精確化。模糊量的精確化有很多方法，其中較常用的主要有以下幾種：（1） 最大隸屬度法是反模糊化常用的方法，在處理過(guò)程中有簡(jiǎn)單，方便，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在模糊控制器的推理輸出結(jié)果中，取其隸屬度最大的元素作為精確值。位數(shù)法是全面考慮模糊量各部分信息作用的一種方法。 模糊控制的特點(diǎn)傳統(tǒng)的自動(dòng)控制，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型（即傳遞函數(shù)模型或狀態(tài)空間模型）的基礎(chǔ)上，但是在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，十分復(fù)雜，建立精確的數(shù)學(xué)模型特別困難，甚至是不可能的。因?yàn)槟：刂撇挥媒?shù)學(xué)模型，模糊控制獲得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特點(diǎn)：1. 適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象，其結(jié)構(gòu)參數(shù)不很清楚或難以求得，只根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場(chǎng)操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在經(jīng)典控制中，系統(tǒng)模型用傳遞函數(shù)來(lái)描述，在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中，則用狀態(tài)方程來(lái)描述。該系統(tǒng)尤其適用于非線(xiàn)性，時(shí)變，滯后系統(tǒng)的控制。正因?yàn)槟：刂朴羞@么多優(yōu)于現(xiàn)代控制的特點(diǎn)，本課題中溫度的控制采用了模糊控制技術(shù)，客車(chē)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)是混合風(fēng)門(mén)電機(jī)，控制目標(biāo)是使車(chē)內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度。從理論上講，模糊控制器的維數(shù)越高，即輸入變量個(gè)數(shù)越多，控制越精細(xì)。所以本系統(tǒng)中選用兩維模糊控制器。輸入變盤(pán)為溫度偏差e和偏差變化率，輸出變量為控制量。2. 精確量的模糊化模糊控制器的輸入量是精確量，為了達(dá)到模糊控制的目的，首先要把精確量轉(zhuǎn)換成模糊量，即對(duì)精確量進(jìn)行模糊化。溫度偏差為設(shè)定溫度值和實(shí)際溫度值之差。下面把物理量的精確值轉(zhuǎn)換成語(yǔ)言變最值，一般對(duì)語(yǔ)言變量分5到10檔，整數(shù)論域?yàn)闄n級(jí)數(shù)的1. 5到2倍。如果檔級(jí)過(guò)多，則語(yǔ)言變量過(guò)細(xì)，關(guān)系矩陣過(guò)大，占用內(nèi)存太多。U的模糊語(yǔ)言定為負(fù)大NB(Negative Big)，負(fù)中NM(Negative Medium)，負(fù)小NS(Negative Small)，零ZE(Zero)，正小PS(Positive Small)，正中PM(Positive Medium)，正大PB(PositiveBig) 7檔。所說(shuō)偏差為給定值與本次采樣值之差，偏差變化率為本次偏差值和上次偏差值之差。根據(jù)溫度變化的參數(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)家的知識(shí)理論，總結(jié)出模糊控制規(guī)則表，如表41所示。以誤差為負(fù)大時(shí)，誤差變化為負(fù)大為例，這時(shí)誤差有增大的趨勢(shì)，為盡快消除已有的負(fù)大誤差并抑制誤差變大，所以控制量取負(fù)大，即使風(fēng)門(mén)開(kāi)度達(dá)到最小，減少通過(guò)加熱器的風(fēng)量。模糊量的精確化也就是求取模糊控制表。表42 矩陣式模糊控制表EUEC432101234454321000134332100112333201112122220112302111122231111013233210001433430001243444011234445 本章小結(jié)本章主要討論了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和控制算法，根據(jù)各個(gè)部分控制功能的要求，制訂了主程序流程圖、中斷程序流程圖、模擬信號(hào)采集流程圖、按鍵掃描流程圖、按鍵處理子程序流程圖和模糊控制查表子程序流程圖，并編輯了主程序和監(jiān)控程序，然后簡(jiǎn)單介紹了模糊控制算法，模糊控制系統(tǒng)的基本原理，模糊控制的特點(diǎn)及其模糊控制在客車(chē)空調(diào)系統(tǒng)上的應(yīng)用。所以在設(shè)計(jì)上，應(yīng)該采取必要的軟硬件抗干擾措施，減少或免除各種不良因素對(duì)控制系統(tǒng)的影響和損害，提高系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。印刷電路板是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中器件、信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)的高密度集合體，印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大，故印刷電路板的設(shè)計(jì)絕不單是器件、線(xiàn)路的簡(jiǎn)單布局安排，還必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件，小電流電路，大電流電路，開(kāi)關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM，RAM），如果可能的話(huà)，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。安裝去耦電容需要注意以下幾點(diǎn)：（1）在印刷電路板的電源輸入端跨接100181。（2）原則上每個(gè)集成電路芯片的旁邊都需要放置一個(gè)。F的電容。（4） 電容引線(xiàn)不能太長(zhǎng)。接地是抑制干擾的重要方法，如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用可解決大部分干擾問(wèn)題。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中，既有系統(tǒng)外的模擬電路信號(hào)接入，也有邏輯電路，因此，在制作電路板時(shí)，將模擬電路用地線(xiàn)與數(shù)字電路隔離。（2）接地線(xiàn)