基于單片機的汽車空調控制系統的設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ℃2) 電流輸出: 1μA/K3) 電源電壓:4～30v(直流)4) 精度:℃5) 重復性:177。℃6) 輸出阻抗:約為10MΩ7) 長期漂移: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是模擬信號，需要進行A/D轉換。某些結型半導體器件，例如二極管和三極管對溫度呈現出敏感性，因而可用作溫度敏感元件，因此可以利用這個特性，從它的輸出電量的大小直接換算，而得到絕對溫度值。AD590便是根據此原理制造的一種半導體集成溫度傳感器。單片機SPCE061A的輸入信號是電壓值，電壓范圍是OV～5V，而AD590采集的溫度信號是電流信號，電流的量值是微安級，所以AD590傳感器采集的溫度信號還不能直接輸入到單片機中，需要進行電流/電壓的轉換，將電流信號轉換為電壓信號，并且對電壓信號進行放大。以適應ADC0809芯片的輸入要求。因此，本文采用10KΩ電阻與AD59O串聯對傳感器進行電壓取樣。在電阻上得到與絕對溫度成正比的電壓輸出Vo(1mV/K)。當溫度變化時，AD59O會產生變化的電流，而且AD590的輸出是與絕對溫度(K)成正比的，其在0℃，為了使AD590的輸出與攝氏溫度(℃)成比例關系[14]，作如下處理。經OPA1將電流轉換成電壓，再由OPA2做零位調整，最后由OPA3反向放大10倍。第一個步驟:先調AD59O的可變電阻器VR1。如以0℃為參考值，；第二個步驟:調整VR2，使0℃=OV(反相，零位調整)；第三個步驟:調VR3，使此時OPA3放大10倍。 采樣放大電路另外，出于經濟性和數據采集特點的考慮，本文決定采用多路開關來對4路傳感器信號進行分時采集，這樣可以使4↗路信號共用一個放大器，而又不影響電路的特性。模擬開關CD4051的選通地址A0～A2單片機的控制。就完成了從溫度電流信號到A/D轉換器標準電壓信號的轉換。前面已談到AD590及其測量調理電路如何實現標準電壓信號的輸出，該電壓信號為模擬量，為了溫度信號的引入，必須進行模數轉換。對于單片機接口的模擬信號采集，軟件設計為對每個端口進行分時采集。 轉向器控制電路設計 與家用空調不同，汽車空調制冷制熱是靠風道的切換來實現的，制熱模式轉向制熱風道，風從裝有水箱的風道吹出，水箱中的水是發動動的冷卻水，含有熱量：當處于制冷模式是，轉向器轉向制冷風道，壓縮機工作，蒸發器溫度降低，風機吹出的風通過蒸發器，達到制冷的目的。在汽車內，外風循環和除霜運行，分別通過兩轉向器來控制。每個轉向器的內部都有小電機，通過內部的蝸桿，齒輪等傳動裝置來驅動與齒輪相配合的擺臂，這個擺臂又與外部的連桿機構來轉動風門。齒輪上裝有磁極，它與轉向器內部電路板得霍爾元件來決定轉向器轉動的位置，從而確定風門所轉的角度。 轉向器工作電壓為+12V，“WAY”和“D”是轉向器的控制端，“H1”和“H2”是轉向器位置反饋信號。單片機的“IOB4”通過轉向器“D”控制轉向器轉動，“IOB7”通過轉向器的“WAY”控制正反轉， “IOA15” “IOA14”分別接受來自轉向器 “H1” “H2”的霍爾位置反饋信號，單片機根據該反饋信號，控制轉向器轉動的角度。．DWAYVCCH1H2P03P02P01 人機接口的設計一LED顯示和鍵盤LED顯示和簡易鍵盤是汽車空調智能溫控系統的人機接口，車廂內的測量溫度和設定溫度由LED顯示,通過鍵盤，可以實現系統的“軟關機”和恢復“正常運行狀態”，可以切換“自動”和“手動”工作模式。在“自動模式”下能夠通過輸入溫度設定值，實現車廂溫度的自動調節；而在“手動模式”下可以直接改變混合風的開度，實現車廂溫度的人工調節。用8255擴展并行I/O接口構成的鍵盤和四位七段LED顯示器接口電路。另外，當其發光時，表示風門處于最大開度位置。 8255和A589C52的硬件連接8255是一種可編程的并行I/O接口芯片，其內部含有三個8位數據端口A、B、C，都可以選擇作為輸入或輸出。有A組和B組兩組控制電路，A組控制電路控制端口A和端口C的上半部分(PC7～PC4)；B組控制電路控制端口B和端口C的下半部分(PC3～PC0)。8255中的三個端口以及內部的一個控制寄存器，由AA0來加以選擇。另外，8255有三種工作方式:基本輸入/輸出方式(方式0)，這種方式下，A、B、C端口任何一個都可以作簡單的輸入/輸出操作，不需要應答聯絡信號；輸入/輸出方式(方式l)，端口A、B、C借助于C口一些引腳選通或應答或聯絡信號；帶選通的雙向總線輸入/輸出方式(方式2)，此方式只適用A口，由PC3～PC7提供選通、聯絡信號，實現總線數據的規化傳送。為了簡化接口，且不必引入反饋閉環控制，故本文采用方式0工作。在此，單片機的P0口線既作地址線使用又作為數據線使用，具有雙重功能，因此需采用復用技術，對地址和數據進行分離，為此在構造地址總線時要增加一個8位鎖存器，本文采用的地址鎖存器是74LS373。首先由鎖存器暫存并為系統提供低8位地址，其后P0線就作為數據線使用。即AT89C52的P0口輸出的低8位地址增加74LS373后再與8255的AD0～AD7相接，地址鎖存用ALE在74LS373鎖存。其中，A，訪問8255的I/O口[8]。 LED顯示器1) LED的動態顯示 本文中控制系統的顯示器采用四位七段LED顯示器[7]，其中前兩位用于顯示溫度設定值，后兩位用于顯示溫度測量值。另外，LED顯示有動態顯示和靜態顯示兩種顯示方式，其中靜態顯示方式的編程較容易，但占用口線資源較多。在本論文的設計中，四位七段LED顯示器采用動態顯示方式。段選線接8255的PA口，位選線接8255PB口的PB0～PB3。由于各位的段選線并聯，段選碼的輸出對各位來說都是相同的，在同一時刻，如果各位的位選線都處于選通狀態的話，四位LED將顯示同樣的字符；如果采用掃描顯示方式，在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態，其他各位處于關閉狀態，同時在段選線上輸出該位要顯示的字符的字型碼，這樣在此時四位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他三位是熄滅的。同樣在下一時刻只讓下一位處于選通狀態，其他的處于關閉狀態，同時段選線輸出該位要顯示字符的字型碼，在這一時刻只有選通的位有輸出。如此循環下去，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出現，但由于人的視覺留現象，只要各位的顯示間隔足夠短，則會造成同時顯示的假象。2) LED顯示的驅動技術 LED顯示器的驅動是一個重要的問題，驅動能力不夠，顯示亮度就低，驅動器長期在超負荷下運行則容易損壞。對于靜態顯示,LED的驅動較為簡單，只要驅動器的驅動能力與顯示的工作電流相匹配即可，而且只須考慮段的驅動。動態顯示則不然，由于一位數據的顯示由段和位選信號共同完成的，必須同時考慮段和位的驅動，段的驅動能力決定了位的驅動能力:當段驅動能力確定后，要考慮極端的情況，即該位中各個段全部點亮，則位的驅動電流為各段驅動電流之和。選擇晶體三極管C9013為驅動器，各個三極管工作于開關狀態。當段、位選通時，，取限流電阻60Ω，則段的峰值電流為:(5－－－)/60≈50mA，因顯示器為四位LED顯示，所以平均電流為50/4＝，顯示器為七段，故位驅動電流為507=350mA，滿足七段LED顯示的要求。 鍵盤工作原理簡易鍵盤中的“UP”鍵、“DOWN”鍵和“AUTO”鍵跨接在8255相應的PC0～PC2線上，此時，8255的PC口為輸入。同時，3個按鍵的行線通過一個與門接到CUP的外部中斷引腳上，當鍵盤上沒有鍵閉合時，列線都輸出高電平，引腳也為高電平。一旦鍵盤上有鍵閉合，引腳就變為低電平，向CUP發出中斷請求。再用軟件查詢的方法判別是否真的有鍵按下和確定是哪個鍵被按下。另外，系統的軟開關按鍵“ON/OFF”，按鍵在沒有閉合時，該按鍵采用掃描查詢的工作方式，當檢測到氏輸入為低電平時，系統會在“正常運行模式”和“軟關機模式”之間切換。 串行存儲及系統監控電路的設計 監控芯片X25045功能介紹為提高單片機系統的穩定性和抗干擾能力，采用帶看門狗定時器、帶上電復位和電源電壓監控的電路成為一種趨勢。另外，在單片機系統中常常需要在線進行某些參數的設置和修改，且掉電后數據保持不變，往往會用到串行EERPOM。Xicor公司生產的X25045芯片將看門狗定時器、上電復位、電源電壓監控和串行EEPROM集成在一片8只引腳的芯片內，與單片機的接口非常簡單，簡化了系統硬件，提高了可靠性，降低了成本和功耗，是組成單片機系統的理想器件之一[15]。1) 功能簡介看門狗X25045的看門狗定時器對單片機提供獨立的保護系統。該定時器共有20Oms、600ms、可由用戶編程選擇。在設定的時間內，若單片機沒有訪問X25045(即表示系統出現故障)，看門狗將輸出RESET信號，將其RESET輸出端置為高電平。延時約200ms后，RESTE端由高電平變為低電平，將單片機復位。電壓監控上電時，經過約200ms的穩定時間RESET信號由高電平變為低電平；掉電時，RESTE信號立即變為高電平直至電源電壓恢復穩定為止。這樣就保證了單片機可靠復位以及電源電壓不穩定時，單片機不會出現死機和誤動作。X25045片內帶64字節串行EEPROM，每個字節可擦寫10萬次以上，數據可保存100年以上，具有可編程塊鎖定功能，用三總線串行1/0接口便可進行讀寫操作2) 工作原理X25045內部有一個8位的指令寄存器，單片機通過對指令寄存器寫命令實現對X25045的操作。指令、地址和數據均以高位在前的方式串行傳送，EEPROM讀(READ)、寫(WRITE)命令中的第三位是EEPROM地址的高位A8，用于選擇器件的上半部或下半部。另外，X25045有一個8位的狀態寄存器，它由RDSR和WRSR命令進行讀寫WIP位為寫EEPROM忙位，是只讀位。WIP為“0”,表示沒有進行EEPROM寫操作，可以寫EEPROM操作，WIP為“1”，表示正在進行EEPROM寫操作，此時不能向EEPROM寫數據。WIP位由WRNE指令設定為1:在