隨著現代汽車技術的發展，汽車的空調技術已經很發展的成熟，可是隨著社會的進步，人們對舒適性的要求也越來越來高了。由于人們的要求提高了，從而反應出現代汽車空調系統的幾大缺點，需要進行改進。本設計就是根據幾大缺點進行的改進設計，設計提供一種8位單片機為控制核心的汽車自動控制系統。本文針對現代汽車的不足之處進行改進，采用8位單片機為核心，以數字溫內溫濕度、車速和發動機轉速，通過控制電路的通斷來達到對汽車空調自動控制功能。另外本文還加了一個延時電路，來控制風扇后關閉。本文還闡述了汽車空調及系統的組成及原理，并完成總體硬件設計和軟件的編寫。關鍵詞：汽車空調自動控制,單片機,傳感器 11．1課題來源及產生背景 11．2課題研究的目的及意義 11．3課題研究的主要內容 11．4本課題的主要任務 12汽車空調及空調自動控制系統的概述 22．1汽車空調的概述 2 33汽車自動控制系統的總體設計方案 44汽車空調控制系統的設計原則 45主要設計硬件的選擇 5 5 5 5 6 9 4．2．2傳感器性能特點 4．2．4串行接口(單線雙向) 1.1課題產生的背景隨著人們生活水平的提高，汽車的消費量也在與日俱增，人們在購買汽車的同時對汽車的舒適可靠性提出了更高的要求，空調作為汽車的重要部件，它的好壞直接影響到整車的性能和舒適。雖然現代汽車空調技術已經比較成熟完善了，可不免還是有些不足之處，針對這一些不足之處而提出一些改進方案?；趩纹瑱C的實用性和可靠性，再加上它的體積小等特點，已被廣泛用于生活中的各個領域，而且得到了大家的肯定和認同。在近幾年單片機技術已經發展的很成熟，因此，本文采用單片機為核心來設計汽車空調自動控制系統。1.2課題研究的目的及意義汽車空調的作用大家都知道，尤其是隨著地球的氣溫逐漸變化無常，人們對空調的需求也越來越迫切，隨著人們的生活水平的提高，對空調的要求也越來越高。本課題是基于提高汽車的舒適性，采用單片機為核心的控制系統，對現有空調系統的一些不足進行改進。目前汽車對中國這個發展中國家而言只是在發展初期，還未達到頂峰，而汽車空調是汽車上重要的組成部分，都具有很大的發展空間，所以笨課題的研究很具有經濟意義。1.3課題研究的主要內容1.利用延時電路使空調制冷系統先關閉，風扇繼續工作，這樣可以使空調通氣道吹干，減少細菌的滋生。2.停車自動關閉空調系統。利用單片機配合車速傳感器和發動機轉速傳感器進行實時監測車速和發動機轉速，使停車之前空調系統自動關閉。3.自動控制車內溫濕度并自動開斷系統。利用單片機配合數字溫濕傳感器對車內溫濕進行實時監測，當溫度達到設定值范圍之內，系統會自動關閉，少于這個范圍時會自動打開，這樣會減少功率的輸出，使它更經濟。1.4本課題的主要工作1.對汽車空調及空調系統的簡單闡述。2.對本課題要用的主要部件功能進行簡單介紹。3.具體對汽車空調系統的硬件電路和軟件進行設計。2.1汽車空調的概述汽車空調技術是隨著汽車的普及和高新技術的應用而發展起來的。汽車空調技術的發展經歷了由低級到高級，由單一到多功能的五個階段。第一個階段，單一取暖。第二個階段，單一制冷。第三個階段，冷暖一體化。第五個階段，微機控制。完善的汽車空調系統一般由制冷系統、取暖系統、配氣系統、電器控制系統送風模式控制裝置、各種繼電器。2.2汽車空調自動控制系統的概述手動控制的空調系統，它只按駕駛員所設定的鼓風機轉速去運轉，壓縮機的通與斷動作變化只按駕駛員所設定的溫度去動作。它不能依據車內外溫度的變化對冷氣負荷作出任何任何修正動作。配氣系統各個風門位置的變化也是由面板功能鍵通過拉索與風門剛性連接完成。為了減輕駕駛員的負擔，避免手動調節麻煩，現代汽車安裝了空調自動控制系統。它能根據駕駛員所設定的溫度不斷監測車內的溫度、濕度等，自動調節鼓風機轉速，保持車內溫度在設定范圍內，有些還可以進行進氣控制，氣流方式控制和壓縮機控制等。壓縮機將氣態制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機；高溫高壓制冷劑氣體經管路流入冷凝器后，在冷凝器內散熱、降溫,冷凝成高溫高壓的液態制冷劑流出；高溫高壓液態制冷劑經管路進入干燥儲液器內，經過干燥、過濾后流進膨脹閥；高溫高壓液態制冷劑經膨脹閥節流，狀態發生急劇變化，變成低溫低壓的液態制冷劑。低溫低壓液態制冷劑立即進入蒸發器內，在蒸發器內吸收流經蒸發器的空氣熱量，使空氣溫度降低，吹出冷風，產生制冷效果，制冷劑本身因吸收了熱量而蒸發成低溫低壓的氣態制冷劑。低溫低壓的氣態制冷劑經管路被壓縮機吸入，進行壓縮，進入下一個循環，只要壓縮機連續工作，制冷劑就在空調系統中連續循環，產生制冷效果；壓縮機停止工作，空調系統內制冷劑隨之停止流動，不產生制冷效果。采用溫濕傳感器對車內的溫濕度進行采集，然后將采集的數據通過數字傳感器進行處理，再送入單片機進行處理，用液晶顯示器把車內的溫濕度顯示出來，駕駛員可以通過按鍵把溫濕度設置在一定范圍內，經過單片機進行控制，實現空調系統的自動控制。此方案使用的是數字溫濕傳感器精度較高，而且連接簡單，由于汽車空調工作在一個特殊的環境中，空調系統又工作在一個復雜的電磁環境中，所以設計要符合以下原則：1.可靠性。在任何系統中都要保證這個原則，根據環境在設計的時候，通過硬件軟件的設計，盡量不讓系統受到干擾。進行屏蔽設計或者數字濾波等。2.控制的準確性。系統要根據幾大傳感器的信號來確定系統的工作狀態，所以需要信號的準確性，避免控制偏差。3.響應的快速性。系統響應的快慢決定其工作效率的好壞。4.可維護性。系統的設計要盡量簡易方便，以盡可能少的原件實現多功能的控制，避免原件的多而帶來的維護不方便。4.1.1主要性能4.1.2功能特性描述產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。4.1.3引腳結構4.1.4方框圖上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和時器/計數器2的（P1.1/T2EX具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節。引腳號第二功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數器T2的外部計數輸入時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數器T2的捕捉/重載觸發信號和方向控制）時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存節和一些控制信號。時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。第二功能P3.0P3.1P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4P3.5P3.6P3.7RD(外部數據存儲器寫選通)式下無效。XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、室進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據用戶需求而提供。表1傳感器性能特點濕度互換性溫度重復性±1℃精度±1±2℃a.相對濕度和溫度測量b.全部校準，數字輸出c.卓越的長期穩定性d.無需額外部件e.超長的信號傳輸距離f.超低能耗j.4引腳安裝h.完全互換4.2.4串行接口(單線雙向)連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據實際情況使用合適的上拉圖1典型電路圖DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數據格式,一次通訊時間4ms左右,數據分小數部分和整數部分,具體格式在下面說明,當前小數部分用于以后擴展,現讀出為零.操作流程如下:一次完整的數據傳輸為40bit,高位先出。數據格式:8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據+8bit校驗和數據傳送正確時校驗和數據等于“8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據”所得結果的末8開始信號結束后,DHT11發送響應信號,送出40bit的數據,并觸發一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數據.從模式下,DHT11接收到開始信號觸發一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數據后轉換到低速模式。通訊過程如圖1所示總線空閑狀態為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低等待主機開始信號結束,然后發送80us低電平響應信號.主機發送開始信號結束后,延時等待20-40us后,讀取DHT11的響應信號,主機發送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高?？偩€為低電平,說明DHT11發送響應信號高80us,準備發送數據,每一bit數據都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數據位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則DHT11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數據傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態。數字0信號表示方法如圖4所示數字1信號表示方法.如圖5所示4.3車速傳感器車速傳感器檢測電控汽車的車速，控制電腦用這個輸入信號來控制發動機怠速，自動變速器的變扭器鎖止，自動變速器換檔及發動機冷卻風扇的開閉和巡航定速等其它功能。車速傳感器的輸出信號可以是磁電式交流信號，也可以是霍爾式數字信號或者是光電式數字信號，車速傳感器通常安裝在驅動橋殼或變速器殼內，車速傳感器信號線通常裝在屏蔽的外套內，這是為了消除有高壓電火線及車載電話或其他電子設備產生的電磁及射頻干擾，用于保證電子通訊不產生中斷，防止造成駕駛性能變差或其他問題，在汽車上磁電式及光電式傳感器是應用最多的兩種車速傳感器，在歐洲、北美和亞洲的各種汽車上比較廣泛采用磁電式傳感它來感受其它轉動部位的速度和位置信號等。器，安裝在車輛上用于測量行駛速度和距離。它采用光電空間相關濾波技術，把路面圖象變換為與車速成正比的頻率信號，供給二次儀表或計算機進行數據采集處理顯示。傳感器拍攝路面圖象需要足夠亮度，所以傳感器座裝有照明燈。光電車速傳感器的輸出信號是不規則的小信號，必須通過跟蹤濾波器變為與車速成正比的基波信號并轉換為二次儀表或計算機能夠接受的TTL電平的脈沖使用真空吸盤可以方便地吸牢在被測車輛的平整表面上，只要不漏氣，吸盤的吸(1)技術指標j跟蹤速率：≥1gn重量：光電傳感器(含照明燈)2.5Kg，跟蹤濾波器0.6Kg(2)技術性能光電車速傳感器和跟蹤濾波器的主要功能是安裝在被測車輛上，輸出與速線性度為0.2%。本產品備有白線信號輸出，用于儀傳感器安裝在被測車輛上，路面相隔一定距離(例如300m)貼兩張白紙或刷兩道白漆，車輛駛過時將輸出TTL脈沖信號。利用它控制儀器的開始和停止，對比儀器顯示距離和實際距離，就能檢定出儀器的誤差。整，也可以與德國、日本進口光電速度傳感器在硬件電路設計好以后，軟件設計則是最重要的一個設計部分，由于空調自動控制的大部分智能化功能都是軟件來完成，這樣就使得硬件電路設計的簡化和內部硬件電路非常熟悉。這對編程人員的要求是比較高的。在進行軟件編程時，我們仍然要采用結構化模塊方式編程，從而可以把一些非常由于它最終要設計成樣機形式。因此，我們就得對整機進行監控，這個監控程序中應包括各種芯片的初始化程序、自診斷程序及許多中斷子程序等事實上，在對空調器上電后，它應在單片機的控制下自動轉入監控程序的執行。我們在編制時把監控程序作為本機的主程序來進行工作。任何故障都會從監控程序的執行中得到響應，而且任何故障給予的響應方式和代碼不同，因此這很方便的可以查找到該故障部位。顯然，這只對硬件電路的故障有效。對于軟件程序的執行故障，我們目前只能通過軟件程序的調試安裝及仿真來判別它是否正常運行。因為單片機畢竟不是微機或上位機。它所能容納的程序能力也是有限的。當然，我們可以采用各種技術進行優化，這樣就可以最大限度的直至軟件程序的出錯運行。各種子的軟件資源及內部寄存器資源，這樣可以提高其運行速度。6.1主程序的設計及流程圖本課題的主要思想之一就是檢測溫度，控制制冷壓縮機對室溫進行恒定控制。并且將溫度顯示在七段碼顯示器上，還可通過鍵盤控制設定溫度的增加和減少。主程序通常包括可編程硬件、輸入、輸出端口和參數的初始化，自診斷管理于該設計中的第一層次，除了初始化和自診斷外，主程序一般總是把其余部分聯接起來，構成一個無限循環圖，空調溫度的自動控制的所有功能都在這一循環圈本主程序從整個系統的上電復位開始運行，然后對各種可編程器件及單片機堆棧和參數進行初始化。接著對各軟、硬件模塊進行自診斷，并同時判斷有無中斷，等待是哪兒硬件或軟件出錯。一旦發生這種出錯情況，則判明后進行相應的功能處理模塊，數據融合技術子程序或多線段逼近溫補子程序，處理完畢，我們子程序。整個測量過程是否結束，若結束，則返回，若誤差過大，則重新調用數據融合技術進行計算處理。若沒有完成，則回到初始化階段循環再做。這就是整個空調溫度控制的主程序的設計思想。系統初始化溫度設定溫度檢測兩種溫度比較PID運算設定溫度高？YD/A轉換顯示溫度啟動壓縮機啟動信號N圖6.1軟件設計流程圖過與控制溫度比較對壓縮機運轉進行控制。初始化變換溫度初始化讀存儲器初始化NY圖6.2溫度測量流程圖室內溫度值和控制溫度值都要通過七段碼顯示器顯示出來，顯示子程序必不存單元中，通過控制信號顯示在相應的顯示器上。有的車主常常在熄火之后才想起關閉空調，這對發動機是有害的，因為這樣因此每次停車后應先關閉空調再熄火，而且也應該在車輛啟動兩三分鐘、發動機得到潤滑后，再打開空調。而且在關閉之前就應該把空調通道中得水汽吹干，不然很容易滋生細菌，這樣對人有危害。所以在關空調之前應該延遲風扇轉動的時系統完成設計后，并不是立即可以正常工作的，通常要經過反復幾次的調試才能達到預期效果，系統軟件、硬件能否完成設計的功能。系統調試包括硬件和軟件調試。結合單片機開發板對每個功