PDF《基于单片机控制的汽车空调控制器系统》

冷热水分离水龙头的结构见图3, 主要由两部分组成:水 龙头和冷水控制阀.

水龙头结构和市场上销售的冷热饮水机 的水龙头大体相同,由手柄、轴、弹簧压帽、弹簧、龙头主 体、衬套、密封件Ⅰ和顶杆组成,其中衬套和顶杆是普通冷 热饮水机水龙头中没有的. 衬套主要是用来压紧橡胶密封件 Ⅰ,以防漏水.顶杆可选用尼龙制作,增加耐磨性,它的作 用是将轴的上下运动转换成横向运动, 传递到冷水控制阀. 冷水控制阀由阀主体、阀盖和密封件Ⅱ组成,通过安装 板与水龙头连成一体, 冷热水分离水龙头再通过安装板固定 在饮水机面板上.

4 结束语 冷热水分离水龙头结构新颖独特, 经过实际生产的检验, 机构设计合理,工作平稳可靠,完全符合使用要求.结构组 件除轴和顶杆采用尼龙材料外,其余均用聚丙烯,单件成本 与普通水龙头相比增加不到0.2元, 新增模具成本3万元左右, 成本低廉,安装简便,但却具有很高的市场价值,前景十分 广阔,值得向饮水机行业推广. 参考文献

1 吴先志等. 饮水机出口水微生物污染的实验研究[J].环境与健康杂志, 2002,19(5) :385-386

2 濮良贵.机械设计[M].北京 : 高等教育出版社, 1999. 技术・研究 RESEARCH &

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60 家电科技 (2005 年1月号) HTTP://WWW.STHEA.COM 基于单片机控制的汽车空调控制器系统 摘要:介绍了一种以 MB89P485 单片机为控制核心的汽车空调 控制器的功能、原理和设计方案;

探讨了多级风速控制、风道 转换的实现方法, 同时简要介绍了控制系统的抗干扰技术. 关键词 : 汽车空调 控制器 单片机 抗干扰 Abstract:This paper introduces the function, principle and design scheme of an Automobile Air Conditioner controller that uses MB89P485 MCU as controlling core. The method of multi wind speed controlling and wind channel changing are presented and an anti-disturbance technique of the MCU control system is briefly introduced. Keywords:Automobile Air Conditioner, controller, MCU, anti- disturbance 单片机控制技术在汽车仪表中的应用日渐广泛, 它显著提 高了汽车的智能化控制水平和安全性能. 但是, 目前汽车空调 大多还是以传统式的旋钮开关控制方式, 控温精度差, 功能单 一, 与汽车工业的发展不相适宜. 本款汽车空调控制器采用高 性价比单片机, 运用嵌入式智能控制技术, 采用大屏幕液晶显 示,绿色背光,同时拥有多级风速变换、换新风、自动除霜等 功能,从而使汽车更舒适、豪华.提高了汽车的档次和市场竞 争力.

1 系统功能 本款设计的汽车空调智能控制器,主要具有以下的功能: ①具有制热、 制冷、 自动运行、 除霜等工作模式 ;

②调节设定 温度,控制车内的温度,控温范围在 16℃~32℃ ;

③具有强 制制冷和强制制热功能 ;

④9级风力调速;

⑤控制车内外风道 转换, 获得新鲜空气 ;

⑥控制风道转向, 自动除去车前玻璃上 凝结的霜冻 ;

⑦大屏幕液晶实时显示车内、 车外实际温度, 设 定温度,工作模式和风道转向等 ;

⑧ LED 显示,指示每个功 能键的标识和所处的位置. A Controlling System of Automobile Air Conditioner Based on Single-chip Microcomputer ・洪华 Hong Hua 该系统电路主要由压缩机控制、风机控制、风道转向控 制、温度采样、LED 显示、按键、背光驱动电路等组成,系 统结构如图

1 所示. 2.1 主CPU 单元 CPU 选用富士通公司高性价比的 MB89P485 芯片,该CPU 双时钟、低功耗,内含

512 字节的 RAM、16K 字节的 ROM,

12 个外部中断,42个I/O口,2个16位多功能定时 /计数器, 一个基本定时器,一个 Watchdog 定时器,一个时钟异步 / 同 步串行通信口,4 路10 位A/D 转换器,一个 PWM 脉宽调制 口,一个可编程波形发生器.并具有 LCD 液晶显示器驱动模 块,该驱动模块占空比 1/

2、1/

3、1/4 可选,LCD 显示最大 值可达到 124(31* 4)段,资源丰富,价格低,特别适合带液 晶显示的智能家电、智能仪表的嵌入式控制. 2.2温度采样 本系统用了三路温度传感器, 其中一路采集车外的实时 温度,用于显示;

另外两路采集车内的实时温度,取平均值 用于显示和控制, 如果一根传感器有故障, 则另一根传感器, 直接用于显示和控制. 这样, 不仅能够提高控温精度, 而且, 也大大提高了控制器的可靠性. 由于单片机自带 A/D 电路,温度采样电路的构成由热敏 电阻式温度传感器和一高精度电阻分压构成即可;

为提高抗 干扰能力,可在单片机口线上串接一个电阻,并接一个到地 的滤波电容. 2.3转向器控制 技术・研究 RESEARCH &

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61 栏目编辑:韩彬([email protected]) SCIENCE TECHNOLOGY 与家用空调不同, 汽车空调制冷、 制热的转换是靠风道的 切换来实现的,制热模式,转向器转向制热风道,风从装有水 箱的风道吹出,水箱里的水是发动机的冷却水,含有热量;

当 处于制冷状态时,转向器转向制冷风道,压缩机工作,使蒸发 器温度降低,风机吹出的风通过蒸发器,达到制冷的目的. 汽车车内、 外风循环和除霜运行, 分别通过另外两转向器 来控制. 每个转向器的内部都有小电机, 通过内部的蜗杆, 齿轮等 传动机构来驱动与齿轮相配合的摆臂, 这个摆臂又与外部的连 杆机构来转动风门. 齿轮上装有磁极, 它与转向器内部电路板 上的霍尔元件相配合来决定转向器转动的位置, 从而确定风门 所转的角度.转向器控制电路如图 2. 转向器工作电压为 +12V, WAY 和 D 是转向器的控 制端, H1 和 H2 是转向器的位置反馈信号. 单片机的 P0.

1 通过转向器 D 控制转向器转动;

P0.0 通过转向器的 WAY 控制正反转;

P0.2 、 P0.3 是单片机外中断口,分 别接收来自转向器 H1 和 H2 的霍尔位置反馈信号,单片 机根据该反馈信号, 控制转向器转动的角度. 四个光耦起电平 转换和隔离作用.T

1、T2 是驱动转向器转动的三极管. 2.4风机控制 风机控制电路如图3 所示. 三极管 T3 为风机运转的驱动管,T3 为放大倍数较高的功 率放大管,型号为 D1559,直接驱动风机运转,D1 为续流二极 管, 其主要作用是保护功率放大管, 防止关断风机时由于电感 贮能引起的瞬变反向电压击穿功率管.C1 为风机启动电容. 风机的控制采用 PWM 脉宽调制,控制系统在

1 级风力下, 输出的脉冲占空比为 50%,在9级风力下为 100%,其余各级风 力下输出的脉冲占空比为此上、下限均匀分布.为此,本系统 利用了单片机 P2.0 口的 PWM 脉宽调制功能,控制风机运 转.

3 软件设计 软件设计采用功能独立化、 结构模块化为软件设计模式. 程序由主程序、INT 中断程序和定时中断程序构成.INT 中断程序用于接收来自转向器 H1 和 H2 的位置反馈信 号;

定时中断程序用于产生时钟和各种时间的计数;

主程序由 初始化程序和按键操作、A/D 采样、转向器控制、风速调整、 图3风机控制电路压缩机控制、液晶显示等功能模块子程序组成. A/D 采样程序完成对温度的数据采集,并根据温度设定 值,用以控制制冷、制热的开关,调节车内的温度.如采集 到的数据过高或过低, 则认为包括传感器在内的采样电路有 故障,系统报警显示,此时,能进行强制制冷或制热控制. 3.1 转向器控制程序 本系统有三个转向器,每个转向器的工作相互独立,因此,各转向器的程序功能模块也相对独立,本文以制冷、制 热风道转向器为例,介绍一下转向器控制的编程方法.程序 框图如图

4 所示. 化霜运行时,转向器转向制热风道,同时,化霜转向器 将风道出口转到化霜位置, 这时, 从风道出口吹出的热风, 对 着车前玻璃,除去玻璃上的霜冻. 冷、热风道最终位置的确认,依靠霍尔元件的反馈信号 H

1、H2 的电平,而H

1、H2 低电平的拾取,分别通过单片机 的外中断INT22和INT23来实现, 当P0.2电平从高转到低时, INT22 产生中断,表明当前转向器转到了 H1(制热)位置;

当P0.3 电平从高转到低时,INT23 产生中断,表明当前转向器 转到了H2(制冷)位置. 3.2 风机控制程序 风机控制子程序流程图如图 5所示. 初始化程序中,计时器 TC5 设定为脉宽调制方式.设定 TREG5 的值,启动 TC5 计数,此时 PWM 口输出低电平,三 去风机 图2转向器控制电路技术・研究 RESEARCH &

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62 家电科技 (2005 年1月号) HTTP://WWW.STHEA.COM 极管 T3 输出高,驱动风机运转;

当计时器 TC5 的值达到 TREG5 值时,PWM 口输出高电平,T3 输出低,风机靠惯性运 转,TC5 继续计数,当TC5 计数器溢出时,TC5 自动清零,PWM 口又开始输出低电平,进入下一个循环.根据风力级数,调整 TREG5的值, 可改变输出脉宽的占空比, 控制风机的转速. 下 表是风力级数和 TREG5 值的对照表. 3.3 LCD 显示程序 本单片机自带 LCD 驱动,故液晶显示编程十分简单.只需 将单片机用于对液晶控制的 COM 口和 SEG 段驱动口定 义为输出口,并对液晶显示控制寄存器 LCR

1、LCR2 初始化 (LCR1 寄存器的主要用于选择 LCD 显示时间频率、LCD 驱动 电压的方式、LCD 显示占空比 ;

LCR2 寄存器主要用于单片机 口线的定义,

0 定义为普通的输入 输出口,

1 定义为LCD 段驱动口), 然后将所需要的液晶显示笔段的内容存放到液晶显 示专用寄存器 0060H~006FH 中,

1 为液晶显示电压,

0 为液晶关断电压.CPU 将按照选定的 LCD 显示频率,自动的 将0060H~006FH 中的数据送到 LCD 的段选端.

4 可靠性设计 汽车空调使用环境炎热、潮湿,电子打火、电磁辐射、油烟、灰尘等对其产生的干扰非常严重,........