基于单片机的汽车空调控制系统

沈阳工业大学实验报告（论文）

基于单片机的汽车空调控制系统

摘要

与一般建筑空调相比，汽车空调有其特殊性。首先，汽车是个移动物体，外界气候条件变化大，车外热负荷变化大，以至于难以确定标准的车外设计参数。其次，由于汽车车室内乘员密度大，人体热量大，要求的制冷能力大，汽车开启空调与乘员进入车内往往是同一时刻，乘客要求一进入车室，在很短的时间内就享受到空调效果；而汽车车身在开空调之前的蓄热量是很大的。这几种因素导致汽车空调所要求的负荷大，要求降温(或升温)迅速。因此，汽车空调机组的制冷(或采暖)能力应该比房间空调大的多。另外，汽车是高速移动的物体，与外界对流热交换量大，而且车身隔热困难，玻璃门窗所占面积又大，车室内得热量(或失热量)大。如果汽车长时间直接暴露在太阳下(或风雪下)，进入车室的热负荷(或冷负荷)比一般房间要大得多。夏季汽车长时间在烈日下，车内温度会上升到50℃以上。本文介绍了汽车空调的定义、组成和工作原理。针对汽车空调的特点确定了相应的方案来测量汽车的温度，简单的描述了汽车空调的硬件原理图和软件设计的流程图。

关键词：汽车；汽车空调；温度；温度测量。

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第1章汽车空调

1.1 汽车空调的定义

汽车空气调节装置简称汽车空调。用于把汽车车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动调整和控制在最佳状态，为乘员提供舒适的乘坐环境，减少旅途疲劳；为驾驶员创造良好的工作条件，对确保安全行车起到重要作用的通风装置。一般包括制冷装置、取暖装置和通风换气装置。这种联合装置充分利用了汽车内部有限的空间，结构简单，便于操作，是国际上流行的现代化汽车空调系统。

1.2 汽车空调的组成

现代空调系统由制冷系统、供暖系统、通风和空气净化装置及控制系统组成。

1、通风系统：其作用是在汽车行驶时必须保证室内通风，即对汽车室内不断冲入新鲜空气，驱排混有尘埃、二氧化碳及来自发动机的有害气体。在寒冷的冬季，还应对新鲜空气进行加热，以保证室内温度适宜。

2、暖气系统：其作用是对车室内的空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。

3、制冷系统：其作用是在车外环境温度较高时降低车内温度，使乘客感到凉爽、舒适。

4、空气净化系统：其作用是对引入的空气进行过滤，不断排除车室内的污浊气体，保持车内空气清洁。

5、控制系统：控制系统主要由电器元件、真空管路和操纵机构组成。其作用一方面是用以对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，另一方面是对车室内空气的温度、风量、流向进行操纵，以完善空调系统的各项功能。

汽车空调一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇、真空电磁阀、怠速器和控制系统等组成。汽车空调

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分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。

1.3 汽车空调的工作原理

汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环有四个基本过程： 1、压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。 2、散热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。 3、节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。 4、吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。

自动空调的功能包括车内温度和湿度自动调节、回风和送风模式自动控制以及运转方式和换气量控制等功能。电控单元将根据驾驶员或乘客通过空调显示控制面板上的按钮进行的设定，使空调系统自动运行，并根据各种传感器输入的信号，对送风温度和送风速度及时地进行调整，使车内的空气环境保持最佳状态。

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第2章汽车空调的测量

2.1 汽车空调的测量参数

汽车空调的测量参数主要有空气温度、空气相对湿度、空气流速。

2.2 汽车空调测量参数的测量方法

2.2.1 空气温度的测量

用于测量室内外空气温度的仪表种类有：玻璃液体温度计、双金属温度计、

热电偶温度计和电阻温度计等。

2.2.2 空气相对湿度的测量

测量空气相对的方法有：普通干湿球温度计，通风干湿球温度计及毛发湿度计等。

2.2.3 空气流速的测量

常见的测量空气流速的仪表有叶轮风速仪、转杯式风向风速仪、卡他温度计和热球式风速仪等，前两种主要用来测微大风速，热球风速仪可测较大风速。

2.3方案

汽车全自动空调控制器实际上就是根据人们对空调控制器的设定值，控制汽车空调系统各个环节，使车厢内空调环境达到设定目标的电子控制设备。为了实现对汽车空调各个执行机构实现自动控制控制，必须要对车内环境状况做出监控。一般是采用安装在车内不同位置的各种传感器经过A/D转换成数字量，再传到微处理进行检测和决策。微处理根据检测的数据和温度设定值进行决策处理后，通过各个执行机构的驱动模块实现空调执行机构的改变，从而最终实现对车内环境的改变。

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第3章汽车空调的软硬件设计

3.1 汽车空调的硬件设计原理图

3.2 汽车空调的软件设计

主程序模块的内容包括系统初始化，温度设定值与测量值的显示，正常工作模式与软关机模式的切换，X25045的EEPROM读写等。其中系统初始化的对象包括堆栈指针SP的初值，风门步进电机的运转步数△u(k)的初值，X25045的状态寄存器，8255的状态寄存器及控制寄存器，各个定时器的工作方式及定时常数，串行工作方式和波特率等。下面分别给出主程序模块流程图和其中的显示程序流程图。

主程序流程图如图所示，其中F0用于存放LED显示器的开关状态。

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