汽车空调自动控制系统设计

汽车空调自动控制系统设计摘要随着现代汽车技术的发展，汽车的空调技术已经很发展的成熟，可是随着社会的进步，人们对舒适性的要求也越来越来高了。由于人们的要求提高了，从而反应出现代汽车空调系统的几大缺点，需要进行改进。本设计就是根据几大缺点进行的改进设计，设计提供一种8位单片机为控制核心的汽车自动控制系统。本文针对现代汽车的不足之处进行改进，采用8位单片机为核心，以数字温度传感器、车速传感器、发动机转速传感器作为测量元件，并实时监测、显示车内温湿度、车速和发动机转速，通过控制电路的通断来达到对汽车空调自动控制功能。另外本文还加了一个延时电路，来控制风扇后关闭。本文还阐述了汽车空调及系统的组成及原理，并完成总体硬件设计和软件的编写。关键词：汽车空调自动控制,单片机,传感器目录1绪论..........................................................11．1课题来源及产生背景.......................................11．2课题研究的目的及意义.....................................11．3课题研究的主要内容.......................................11．4本课题的主要任务.........................................12汽车空调及空调自动控制系统的概述............................22．1汽车空调的概述...........................................22．2汽车空调自动控制系统的工作原理...............................33汽车自动控制系统的总体设计方案....................................44汽车空调控制系统的设计原则.............................45主要设计硬件的选择............................................54．1单片机AT89S52............................................54．1．1主要性能............................................54．1．2功能特性描述........................................54．1．3引脚结构............................................64．1．4方框图..............................................94．2数字温湿度传感器DHT11...................................114．2．1DHT11的概述........................................114．2．2传感器性能特点.....................................114．2．3DHT11的特点....................................124．2．4串行接口(单线双向).................................124．3车速传感器..............................................146系统的软件的选择.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。166.1主程序的设计及流程图.。。。。。。。。。。。。177系统的调试.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。227.1系统硬件调试.。。。。。。。。。。。。。。。247.2系统软件的调试.。。。。。。。。。。。。257.2.1个功能子程序的调试.。。。。。。。。。。。。257.2.2系统软件流程的调试.。。。。。。。257.3对整个程序的调试.。。。。。。。。。258，总结。。。。。。。。。。。。。262728291绪论1.1课题产生的背景随着人们生活水平的提高，汽车的消费量也在与日俱增，人们在购买汽车的同时对汽车的舒适可靠性提出了更高的要求，空调作为汽车的重要部件，它的好坏直接影响到整车的性能和舒适。虽然现代汽车空调技术已经比较成熟完善了，可不免还是有些不足之处，针对这一些不足之处而提出一些改进方案。基于单片机的实用性和可靠性，再加上它的体积小等特点，已被广泛用于生活中的各个领域，而且得到了大家的肯定和认同。在近几年单片机技术已经发展的很成熟，因此，本文采用单片机为核心来设计汽车空调自动控制系统。1.2课题研究的目的及意义汽车空调的作用大家都知道，尤其是随着地球的气温逐渐变化无常，人们对空调的需求也越来越迫切，随着人们的生活水平的提高，对空调的要求也越来越高。本课题是基于提高汽车的舒适性，采用单片机为核心的控制系统，对现有空调系统的一些不足进行改进。目前汽车对中国这个发展中国家而言只是在发展初期，还未达到顶峰，而汽车空调是汽车上重要的组成部分，都具有很大的发展空间，所以笨课题的研究很具有经济意义。1.3课题研究的主要内容1.利用延时电路使空调制冷系统先关闭，风扇继续工作，这样可以使空调通气道吹干，减少细菌的滋生。2.停车自动关闭空调系统。利用单片机配合车速传感器和发动机转速传感器进行实时监测车速和发动机转速，使停车之前空调系统自动关闭。3.自动控制车内温湿度并自动开断系统。利用单片机配合数字温湿传感器对车内温湿进行实时监测，当温度达到设定值范围之内，系统会自动关闭，少于这个范围时会自动打开，这样会减少功率的输出，使它更经济。1.4本课题的主要工作1.对汽车空调及空调系统的简单阐述。2.对本课题要用的主要部件功能进行简单介绍。3.具体对汽车空调系统的硬件电路和软件进行设计。2汽车空调及空调自动控制系统的概述2.1汽车空调的概述汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调技术的发展经历了由低级到高级，由单一到多功能的五个阶段。第一个阶段，单一取暖。第二个阶段，单一制冷。第三个阶段，冷暖一体化。第四个阶段，自动控制。第五个阶段，微机控制。完善的汽车空调系统一般由制冷系统、取暖系统、配气系统、电器控制系统四大部分组成。制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、冷凝器散热风扇、制冷管道、制冷剂等组成。取暖系统由加热器、水阀、水管、发动机冷却液组成。配气系统由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门、导风管等组成。电器控制电路包括点火开关、A/C开关、电磁离合器、鼓风机开关及调速电阻器、各种温度传感器、制冷剂高低压力开关、温度控制器、送风模式控制装置、各种继电器。2.2汽车空调自动控制系统的概述手动控制的空调系统，它只按驾驶员所设定的鼓风机转速去运转，压缩机的通与断动作变化只按驾驶员所设定的温度去动作。它不能依据车内外温度的变化对冷气负荷作出任何任何修正动作。配气系统各个风门位置的变化也是由面板功能键通过拉索与风门刚性连接完成。为了减轻驾驶员的负担，避免手动调节麻烦，现代汽车安装了空调自动控制系统。它能根据驾驶员所设定的温度不断监测车内的温度、湿度等，自动调节鼓风机转速，保持车内温度在设定范围内，有些还可以进行进气控制，气流方式控制和压缩机控制等。压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机；高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出；高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进膨胀阀；高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂。低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环，只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果；压缩机停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果。3汽车自动控制系统的总体设计方案采用温湿传感器对车内的温湿度进行采集，然后将采集的数据通过数字传感器进行处理，再送入单片机进行处理，用液晶显示器把车内的温湿度显示出来，驾驶员可以通过按键把温湿度设置在一定范围内，经过单片机进行控制，实现空调系统的自动控制。此方案使用的是数字温湿传感器精度较高，而且连接简单，LED的显示的内容较多，并减少了很多I/O接口。4汽车空调控制系统的设计原则由于汽车空调工作在一个特殊的环境中，空调系统又工作在一个复杂的电磁环境中，所以设计要符合以下原则：1.可靠性。在任何系统中都要保证这个原则，根据环境在设计的时候，通过硬件软件的设计，尽量不让系统受到干扰。进行屏蔽设计或者数字滤波等。2.控制的准确性。系统要根据几大传感器的信号来确定系统的工作状态，所以需要信号的准确性，避免控制偏差。3.响应的快速性。系统响应的快慢决定其工作效率的好坏。4.可维护性。系统的设计要尽量简易方便，以尽可能少的原件实现多功能的控制，避免原件的多而带来的维护不方便。5主要硬件的选用4.1单片机AT89S524.1.1主要性能与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器1000次擦写周全静态操作：0Hz～33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符4.1.2功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。4.1.3引脚结构4.1.4方框图VCC：电源GND：地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编