汽車空調(diào)控制主講教師：呂世林《汽車單片機應(yīng)用技術(shù)》汽車智能技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1、理解汽車空調(diào)的定義用組成；2、理解汽車空調(diào)的工作原理；3、掌握汽車空調(diào)系統(tǒng)的總成結(jié)構(gòu)。知識目標(biāo)1、會設(shè)計汽車空調(diào)電源電路；2、能設(shè)計溫度采集放大電路；3、能設(shè)計風(fēng)門步進電機驅(qū)動電路；4、能完成汽車空調(diào)控制軟件設(shè)計。能力目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)初步訓(xùn)練設(shè)計一汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度采集、顯示及按鍵處理任務(wù)。強化訓(xùn)練設(shè)計一汽車空調(diào)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)任務(wù)任務(wù)相關(guān)知識1、汽車空調(diào)的定義2、汽車空調(diào)的組成3、汽車空調(diào)的工作原理4、汽車空調(diào)的總成結(jié)構(gòu)任務(wù)相關(guān)知識（1）汽車空調(diào)的定義汽車空氣調(diào)節(jié)裝置簡稱汽車空調(diào)。用于把汽車車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動調(diào)整和控制在最佳狀態(tài)，為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，減少旅途疲勞；為駕駛員創(chuàng)造良好的工作條件，對確保安全行車起到重要作用的通風(fēng)裝置。一般包括制冷裝置、取暖裝置和通風(fēng)換氣裝置。這種聯(lián)合裝置充分利用了汽車內(nèi)部有限的空間，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，是國際上流行的現(xiàn)代化汽車空調(diào)系統(tǒng)。任務(wù)相關(guān)知識（2）汽車空調(diào)的組成現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、通風(fēng)和空氣凈化裝置及控制系統(tǒng)組成。（1）通風(fēng)系統(tǒng)：其作用是在汽車行駛時必須保證室內(nèi)通風(fēng)，即對汽車室內(nèi)不斷沖入新鮮空氣，驅(qū)排混有塵埃、二氧化碳及來自發(fā)動機的有害氣體。在寒冷的冬季，還應(yīng)對新鮮空氣進行加熱，以保證室內(nèi)溫度適宜。（2）暖氣系統(tǒng)：其作用是對車室內(nèi)的空氣或由外部進入車室內(nèi)的新鮮空氣進行加熱，達到取暖、除濕的目的。（3）制冷系統(tǒng)：其作用是在車外環(huán)境溫度較高時降低車內(nèi)溫度，使乘客感到?jīng)鏊⑹孢m。（4）空氣凈化系統(tǒng)：其作用是對引入的空氣進行過濾，不斷排除車室內(nèi)的污濁氣體，保持車內(nèi)空氣清潔。（5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)主要由電器元件、真空管路和操縱機構(gòu)組成。其作用一方面是用以對制冷和暖風(fēng)系統(tǒng)的溫度、壓力進行控制，另一方面是對車室內(nèi)空氣的溫度、風(fēng)量、流向進行操縱，以完善空調(diào)系統(tǒng)的各項功能。汽車空調(diào)一般主要由壓縮機、電控離合器、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風(fēng)扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。汽車空調(diào)分高壓管路和低壓管路。高壓側(cè)包括壓縮機輸出側(cè)、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側(cè)包括蒸發(fā)器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側(cè)和壓縮機機油池。任務(wù)相關(guān)知識（3）汽車空調(diào)的工作原理汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機等組成。各部件之間采用銅管（或鋁管）和高壓橡膠管連接成一個密閉系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)工作時，制冷劑以不同的狀態(tài)在這個密閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，每個循環(huán)有四個基本過程：1、壓縮過程：壓縮機吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機。2、散熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量的熱量。3、節(jié)流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出膨脹裝置。4、吸熱過程：霧狀制冷劑液體進入蒸發(fā)器，因此時制冷劑沸點遠低于蒸發(fā)器內(nèi)溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。上述過程周而復(fù)始，達到降低蒸發(fā)器周圍空氣溫度的目的。自動空調(diào)的功能包括車內(nèi)溫度和濕度自動調(diào)節(jié)、回風(fēng)和送風(fēng)模式自動控制以及運轉(zhuǎn)方式和換氣量控制等功能。電控單元將根據(jù)駕駛員或乘客通過空調(diào)顯示控制面板上的按鈕進行的設(shè)定，使空調(diào)系統(tǒng)自動運行，并根據(jù)各種傳感器輸入的信號，對送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度及時地進行調(diào)整，使車內(nèi)的空氣環(huán)境保持最佳狀態(tài)。任務(wù)相關(guān)知識（4）汽車空調(diào)的總成結(jié)構(gòu)汽車空調(diào)系統(tǒng)總成是采用冷暖完全合一型，其風(fēng)道系統(tǒng)如圖2車內(nèi)進風(fēng)1車外進風(fēng)

3內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門4鼓風(fēng)機5混合風(fēng)門6制冷蒸發(fā)器9除霜風(fēng)口10下吹風(fēng)口7暖風(fēng)散熱器11前吹風(fēng)口8風(fēng)向風(fēng)門全合一型汽車空調(diào)結(jié)構(gòu)任務(wù)相關(guān)知識內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門由內(nèi)外循環(huán)電磁閥控制，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥閉合時，汽車空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，這個時候只有車內(nèi)回風(fēng)能夠進入空調(diào)風(fēng)道。反之，當(dāng)內(nèi)外循環(huán)電磁閥開時，空調(diào)處于外循環(huán)狀態(tài)，這個時候不僅僅車內(nèi)回風(fēng)能夠進入空調(diào)風(fēng)道，車外空氣也進入空調(diào)風(fēng)道，也就制冷(加熱)處理前空氣是車內(nèi)回風(fēng)和車外新鮮空氣的混合氣體。鼓風(fēng)機由鼓風(fēng)機調(diào)速電路控制，其作用是推動空氣在空調(diào)風(fēng)道里流動，在全和一型空調(diào)中，它同時也起了是制冷蒸發(fā)器風(fēng)扇和暖風(fēng)散熱器風(fēng)扇的作用。制冷蒸發(fā)器連接制冷壓縮機，壓縮抓由壓縮機電磁閥控制。當(dāng)壓縮機電磁閥吸合，壓縮機開始工作，蒸發(fā)器就能從流過的空氣中吸取熱量，從而使空氣降溫?；旌巷L(fēng)門開度由混合風(fēng)門電機控制。混合風(fēng)門負責(zé)控制空氣經(jīng)過蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過兩種處理空氣的混合程度。任務(wù)相關(guān)知識暖風(fēng)散熱器由暖水電池閥控制，當(dāng)暖水電磁閥吸合，發(fā)動機冷卻水流過暖風(fēng)散熱器，這樣就可以通過發(fā)動機余熱進行熱交換，將經(jīng)過散熱器的空氣加熱?；旌巷L(fēng)門開度由混合風(fēng)門電機控制。混合風(fēng)門負責(zé)控制空氣經(jīng)過蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器的量，也就是控制經(jīng)過兩種處理空氣的混合程度。風(fēng)向風(fēng)門由風(fēng)向風(fēng)門電機控制。風(fēng)向風(fēng)門可以控制空調(diào)出風(fēng)口的出風(fēng)方式，也就是控制經(jīng)過處理的空氣從除霜風(fēng)口、下吹風(fēng)口和前吹風(fēng)口吹出。綜上所述，整個汽車空調(diào)控制系統(tǒng)可以通過六個受控裝置來控制，它們分別是內(nèi)外循環(huán)電磁閥、鼓風(fēng)機電路，混合風(fēng)門電機、壓縮機電磁閥、暖水電磁閥和風(fēng)向風(fēng)門電機。全合一空氣混合型的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其類型是制冷與加熱使用一套溫度控制系統(tǒng)，通過混合風(fēng)門的開度來調(diào)節(jié)冷熱空氣的混合。混合風(fēng)門是全合一空氣混合型汽車空調(diào)系統(tǒng)最重要的溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，起作用是將一定量空氣按不同比例分配后分別流經(jīng)制冷蒸發(fā)器和暖風(fēng)散熱器，然后再混合，從而調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度。因此，將對混合風(fēng)門的開度調(diào)節(jié)作為汽車空調(diào)溫度調(diào)節(jié)的主要手段。初步訓(xùn)練初步訓(xùn)練設(shè)計一汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度采集、顯示及按鍵處理任務(wù)，具體要求為：利用溫度采集電路采集溫度當(dāng)前值，并與設(shè)定值比較，完成按鍵掃描及顯示部分的設(shè)計。任務(wù)分析：

1、溫度采集電路設(shè)計溫度傳感器采集的溫度信號是模擬信號，需要進行A/D轉(zhuǎn)換。某些結(jié)型半導(dǎo)體器件，例如二極管和三極管對溫度呈現(xiàn)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(jù)此原理制造的一種半導(dǎo)體集成溫度傳感器。當(dāng)溫度變化時，AD59O會產(chǎn)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℃時輸出電流為273.2uA，為了使AD590的輸出與攝氏溫度(℃)成比例關(guān)系，作如下處理。經(jīng)OPA1將電流轉(zhuǎn)換成電壓，再由OPA2做零位調(diào)整，最后由OPA3反向放大10倍。放大電路如圖。初步訓(xùn)練采樣放大電路初步訓(xùn)練2、顯示設(shè)計LED顯示器采用8255的PA口作為段選碼，PB0和PB1是溫度設(shè)定值的十位和個位的位選碼，PB2和PB3是溫度測量值的十位和個位的位選碼。8255的DO～D7接AT89C52的PO口，AO、Al經(jīng)74LS373接P0.0和P0.1，CS經(jīng)74LS373接P0.7。所以8255的地址編碼為:命令狀態(tài)口--FF7FH，AP口--FF7CH，BP口--FF7DH，PC口--FF7EH。設(shè)定8255的PA口和PB口為輸出口，PC口為輸入口，故命令控制字為89H。采用動態(tài)顯示方式，即某一時刻只讓某一位處于選通狀態(tài)，同時在段選線上輸出要顯示的字形碼。初步訓(xùn)練顯示程序流程圖初步訓(xùn)練3、按鍵掃描設(shè)計按鍵掃描程序按鍵掃描程序的功能包括以下3個方面的內(nèi)容:1）判別鍵盤上有無鍵閉合。判別方法為外部中斷申請輸入端，有沒有向CPU發(fā)送中斷請求。若有，進入中斷服務(wù)子程序，即鍵盤上有鍵處于閉合狀態(tài)。2）去除鍵的機械抖動。掃描鍵盤中斷服務(wù)程序里除了要識別閉合鍵的鍵號外，還要排除鍵抖動引起的誤操作，以及避免對同一個鍵的一次閉合作多重處理的錯誤。按鍵消抖措施分硬件和軟件兩種，本系統(tǒng)采用軟件消抖措施，方法為判別到鍵盤上有鍵閉合后，延遲10ms，再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍然有鍵閉合，則認為鍵盤上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，否則就認為是鍵的抖動。3）判別閉合鍵的鍵號。按鍵采用硬件中斷請求與軟件查詢相結(jié)合的方法，查詢順序即為優(yōu)先順序，依次讀P0.0～P0.2的狀態(tài)，則與變?yōu)榈碗娖降囊_相應(yīng)的按鍵是閉合的。為了便于查詢，中斷信號請求方式為電平觸發(fā)方式。初步訓(xùn)練按鍵掃描子程序流程圖初步訓(xùn)練操作步驟1、將單片機VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、按接線要求完成硬件電路連接。3、打開KeiluVision4軟件，根據(jù)流程圖進行編程，并調(diào)試通過，生成HEX文件。4、將生成的HEX文件下載到單片機中。5、觀察采集到的溫度值與設(shè)定值的差別并檢測各按鍵狀態(tài)。6、完成實訓(xùn)操作，關(guān)閉電源，拆除接線，整理歸位。7、完成任務(wù)工單中相關(guān)題目。強化訓(xùn)練強化訓(xùn)練任務(wù)分析采用安裝在車內(nèi)不同位置的各種傳感器經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再傳到微處理進行檢測和決策。微處理根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值進行決策處理后，通過各個執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動模塊實現(xiàn)空調(diào)執(zhí)行機構(gòu)的改變，從而最終實現(xiàn)對車內(nèi)環(huán)境的改變?；旌巷L(fēng)門步進電機驅(qū)動電路根據(jù)PMM8713與SI-7300A組合的步進電機的功率驅(qū)動電路，設(shè)計出混合風(fēng)門四相步進電機的功率驅(qū)動系統(tǒng)。PMM8713采取單脈沖輸入、1-2相勵磁方式，DP控制端為SI-7300A的輸入電流I。調(diào)節(jié)端，可懸空或接高電平，接高電平時可適當(dāng)提高SI-7300A的輸出電流，在本應(yīng)用系統(tǒng)中懸空使用。PMM8713的時鐘脈沖輸入信號和旋轉(zhuǎn)方向控制信號由AT89C52的Pl.0和P1.1輸出，系統(tǒng)采用四相混合式步進電機，驅(qū)動電壓為直流24V。設(shè)計一汽車空調(diào)控制系統(tǒng)，具體要求為：根據(jù)對空調(diào)控制器的設(shè)定值，控制汽車空調(diào)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，使車廂內(nèi)空調(diào)環(huán)境達到設(shè)定目標(biāo)。強化訓(xùn)練1）SI-73001功率驅(qū)動原理SI-73001采用PWM恒流斬波的驅(qū)動方式，是高性能步進電機集成功率放大器，為單極性四相驅(qū)動，能獲得很高的性能指標(biāo).步進電機使用較高電壓電源，可使繞組電流幾乎階躍地上升到預(yù)定值，流過Rs的檢測電流去控制斬波控制電路關(guān)斷，繞組電路在續(xù)流回路(回路L、T2、Rs、Dl)中續(xù)流并下降，當(dāng)電流下降規(guī)定時間后(達到某一電流值)由脈沖電路產(chǎn)生脈沖至斬波控制電路使T，接通，如此反復(fù)控制，由T1反復(fù)開關(guān)繞組電流，進行斬波控制，使電流平均值趨向于維持恒定。外接穩(wěn)壓二極管D1、D3用作鉗位保護和內(nèi)部集成續(xù)流回路(需外接檢測電阻Rs)以保護T1免受因T1的開關(guān)動作引起的感應(yīng)電動勢造成的尖峰電壓損害。2)PMM8713的特點及其管教功能PMM8713是步進電機脈沖分配器，采用DIP16封裝，適用于控制三相或四相步進電機。控制三相或四相步進電機時，可以擇3種勵磁方式，每相最小灌入與拉出電流為20mA，滿足后級功率放大器的輸出要求，PMM8713在其所有輸入端子上內(nèi)嵌有施密特電路，噪聲容限大。由時鐘選通設(shè)定步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖的輸入方法。脈沖輸入方法有雙脈沖輸入法和單脈沖輸入法兩種。雙脈沖輸入法，CU、CD分別控制步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖；而單脈沖輸入法，CK脈沖輸入，正反轉(zhuǎn)方向由C/D的電位高低決定；激勵方式控制決定選擇何種勵磁方式(1相勵磁、2相勵磁、1-2相勵磁3種勵磁方式之一)，可采用1-2相勵磁方式，故EA和EB都接高電平；激勵方式判斷用于檢測可逆環(huán)形計數(shù)產(chǎn)生步進電機在選定的勵磁方式下的各項通斷的時序邏輯信號。強化訓(xùn)練管腳號符號功能1CU正轉(zhuǎn)時鐘輸入2CD反轉(zhuǎn)時鐘輸入3CK時鐘脈沖輸入4旋轉(zhuǎn)方向切換，0-反轉(zhuǎn)，1-正轉(zhuǎn)5EA勵磁模式切換00—2相；01、10—1相；11—1-2相6EB7ΦC3、4相切換0-3相；1-4相8Ess地9R

復(fù)位14Em勵磁檢測15CO輸入脈沖檢測16VDD電源+4V～18VPMM8713管腳功能強化訓(xùn)練主程序流程圖訓(xùn)練習(xí)題1、什么叫汽車空調(diào)？2、現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)由

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及控制系統(tǒng)組成。3、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)工作時，制冷劑以不同的狀態(tài)在這個密閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，每個循環(huán)有四個基本過程：

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