基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发分析

吴小翠 史静伟

摘要：随着社会经济的不断发展以及各种高新技术的不断提高，人们的生活变得越来越便利，汽车作为高科技的产物，由于其的便利好用性受到了全世界人们的喜爱。而随着人们生活水平的不断提高，人们对汽车的要求也在不断提高。汽车，除了作为人们的交通工具以外，还要为人们出行提供一个舒适的环境。汽车空调系统作为汽车重要的组成部分，对汽车内部环境的舒适度具有很大的决定性作用，因此它的性能受到人们广泛关注。在此，本文将对单片机的微型汽车空调控制器的设计进行分析。

关键词：单片机；微型汽车；空调控制器；设计

人民生活水平普遍提高，汽车作为主要的交通工具，已经走进了千家万户。汽车空调系统可以对汽车内的温度、湿度、风速以及清洁度进行调节与控制，从而决定车内舒适度。随着人们对汽车舒适度要求提高，汽车空调控制器的设计也受到汽车生产厂家的重视。但是我国在汽车空调控制器设计方面还远远落后于发达国家，因此在进行生产时常常需要引进外来技术，但是却得不到其核心技术，面对这样的现状，我国加强对该技术的研究势在必行。

1 汽车空调技术简述

1.1 汽车空调技术发展概述

汽车空调技术最早发展于国外，美国在20世纪30年代便开始该技术的研究，经过30多年的发展，使得该技术日益成熟，从仅仅可以进行取暖，到仅仅可以进行制冷，以及后来的冷暖一体化、自动控制甚至现在的微处理器控制，发展地越来越完善。与美国相比，我国汽车空调技术起步甚晚，我国于20世纪60年代才开始汽车空调技术的研究，70年代以后才逐渐应用于汽车中，发展比较缓慢，直到引进国外技术后，我国该技术才迅速发展起来，并产生了一些具有代表性的汽车空调生产厂家。但是，我国在汽车空调技术方面还存在很多不足，远远落后许多发达国家，需要相关人员不断研究改进。总的来说，目前全球汽车空调技术正朝着以下几个方向发展，即日趋自动化、舒适化、高效化、经济化以及环保化等。

1.2 汽车空调系统工作原理

汽车空调系统有采暖和制冷的作用，可以使得汽车内保持舒适的温度，更高级的空调系统还有清洁空气的作用。汽车空调系统主要是由采暖系统和制冷系统两大部分组成，下面将分别进行详细的介绍。整个采暖系统由采暖加热器、热水阀、鼓风机等组成。其中，加热器将热交换而产生的高温气体通过鼓风机送入汽车内，达到提高车内温度的目的；热水阀具有加热升温通道和高温制冷剂的作用，可以对汽车内的温度进行调节；鼓风机则主要起到将热空气送进车内的作用。制冷系统是由压缩机、冷凝器、节流装置、储液干燥器、蒸发器及相应的连接管组成，且整个制冷过程由压缩过程、散热过程、节流过程和吸热过程组成。其中，压缩过程是将制冷气体压缩成高压高温气体排出压缩机；散热过程是将压缩成高压高温的制冷气体进行冷凝，形成液体，这个过程是放热过程；节流过程就是将通过膨胀器的高温高压制冷剂的温度和压力变小，最终使其以雾状的形式排出；吸热过程就是使制冷剂被蒸发器蒸发为气体，最后进入压缩机，这个过程是吸热过程。

2.微型汽车自动空调基于单片机的设计与实现

2.1总体方案

单片机为控制核心的手动控制模式可以自动调节空调控制系统，还能实现自动化模式的控制。手动加自动化模式的实现，使驾驶员在驾驶时更能灵活运用。单片机可以对汽车内温度参数信号实现运算，模糊推理等，单片机通过指令程序化的功能驱动各个项目执行工作，以实现控制目的。

2.2自动控制器控制原理

利用空调ECU可以对温度传感器收集的温度信号.操作信号.设定参数转换等，这时会产生一个控制信号对混合阀.风门电机等进行控制，同时液晶显示屏可以显示空调系统的运行状态。空调ECU判断发动机是否能够正常工作，若能就气动空调系统，开启制冷压缩机，这是向发动机ECU发送一定数量的请求信号。

3.稳压电源电路设计

原车载的蓄电池工作电源设置为12V，同时当电源电路正常工作时，电压的波动会比较大。汽车空调控制器中的电源电压共有2种，分别是12V和15V。点电源是5V时主要是应用单片机，而且温度传感器模块种的电压是15V。

3.1键盘电路设计

空调控制的面板上的功能主要包括8个，按键一共有11個。键盘电路设计中选择键盘是非编码键盘，配置键盘有12个，预留键1个，通过单片机扫描每个按键，当按下不同的键会执行对应的操作。

3.2LCD显示及其驱动电路

本文的显示屏选择的是汽车空调专用的LCD显示屏，这个显示屏中的功能包括了温度的设定，选择送风方式，制冷运行方式选择以及调节风量等功能，将LCD驱动器外接，控制通过单片机实现。

4.汽车空调系统的硬件及其软件设计

4.1软件设计

汽车控制系统的软件部分主要包括主程序设计、温度采集子程序、按键扫描子程序、风机转速控制子程序、温度显示子程序等组成。其中，主程序为整个控制系统的核心，用于支配其他子程序；温度采集子程序则是经系统读出的温度发送至显示器；按键扫描子程序采用编程扫描方式，确认按键是否正确；风机转速控制子程序通过脉冲信号改变风机两端电压值，控制风机转速；温度显示子程序显示汽车内的设定温度和实际温度。

4.2抗干扰措施

汽车在行驶的过程中，加速、刹车等操作以及一些突发的状况都会对空调控制系统的原件产生干扰。硬件抗干扰措施有：采用电解电容滤波、原件的位置和电线的布置要合理、相互有关的原件尽可能的布置在一起、布置线路时要避免90度折线，以免线路损坏等。软件抗干扰措施有冗余技术和设置软件陷阱等。

4.3系统测试

在汽车的硬件系统和软件系统都设计完成之后，还要对系统进行测试。系统测试是十分必要的一部分，通过系统测试发现设计中存在的不足并及时解决存在的问题，提高空调系统的安全性，这一过程需要试验平台的支持。

参考文献：

[1]窦自强.基于AVR单片机的汽车空调控制系统设计[D].安徽农业大学，2011.

[2]鲍磊.基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发[J]电子能技术与软件工程2016（17）：256-256.