基于单片机的汽车空调控制器设计.docx

    基于单片机的汽车空调控制器设计    王汉斯（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）Summary：本文基于单片机系统，设计了一款空调控制器，对空调控制器的原理及开发方案进行分析和说明该空调控制器在使用中稳定、可靠，可以应用在多款车型中Keys：空调控制器；单片机；电路U463.6 ：A ：1671-7988(2015)06-30-03作者简介：王汉斯，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，助理工程师，从事汽车空调系统研究和空调控制器开发、设计工作前言汽车空调系统作为满足汽车舒适性要求的重要系统，正随着人们对汽车舒适性要求的不断提高而改进和升级，特别是汽车自动空调的普及，对空调控制器的设计要求也就越来越高同时为了减少汽车线束量，简化系统复杂度，也在空调控制器中加入了CAN 和LIN 通信本文介绍的空调控制器与发动机ECU及车身控制器进行CAN通信，并通过LIN控制风门电机，系统稳定，控制精准，保证车内温度准确达到乘员要求1、空调控制器主要功能本款汽车空调控制器根据采集到的温度信息，结合压缩机及鼓风机状态等信息自动控制风门位置，使车内温度快速达到并稳定在乘客设定的温度具体可实现功能有：制冷、制热、除霜、除雾自动控制功能；调节设定温度，可设定范围为17℃～32℃；7级风量控制；最大制冷、最大制热功能；自检功能。

2、控制器硬件设计2.1 微处理器与CAN总线物理接口该空调控制器选用了单片机MB96F693，此款单片机集成CAN控制器，可实现单路CAN通信，支持硬件LIN协议和PWM诊断功能CAN通信是由CAN控制器和CAN收发器组合实现的，本系统采用一款高速CAN收发器TJA1042为CAN控制器提供差动发送和接收功能，传输速率可以达到1Mbit/sTJA1042具有极低的电磁辐射特性和超强的抗电磁干扰性能，支持可总线唤醒的低功耗模式自动空调控制器通过CAN 通信实现与汽车其他电气部件的通信，将温度信息、压缩机请求信号、鼓风机状态等信息传递给发动机电子控制单元以及其他需要这些信息的部件控制系统的硬件组成图如图1所示2.2 电源电路空调控制器电源电路在设计时通过电感的增加防电磁干扰，通过二极管防止反向电源对控制器造成不良影响蓄电池+12V电源通过电源芯片TLE42744，为微控制器、传感器等提供+5V电源V1主要供给MCU，V2做为板内其他部件的+5V 电源，当IGN.2 上电，单片机检测到IC_IGN.2 in 有输入时，IC_V2 脚输出高电平控制三极管导通，从而使得MOS 管Q3 导通，V2 有+5V 电压输出。

当IGN.2 没有上电时，V2则无输出，这样的设计可以最大限度地减少静态电流为避免板外的+5V对地短路，烧坏电路板，因此通过运放对板内+5V与板外+5V进行隔离处理2.3 温度采集电路单片机通过温度采集电路采集车外温度传感器、车内温度传感器、蒸发器温度传感器的模拟量信号，这些信号将参与空调自动控制，同时车外温度将在显示屏上显示出来由于单片机本身带有A/D转换电路，因此不需要额外增加芯片就可以实现电压的采集温度采集电路的原理主要是利用一个高精度电阻和温度传感器构成分压电路，并通过电容滤波2.4 风门电机控制该系统中模式风门、温度风门和内外循环风门电机选用的是一种工作电压为12V，额定功率为2.5W 的直流电机，为了减少线束量，风门电机通过LIN线与空调控制器进行通信本系统中的LIN 通信基于LIN1.2 协议，空调控制器选用TJA1021T 作为LIN 收发器，风门电机选用TB9056FNG作为伺服电机驱动器2.5 鼓风机控制鼓风机采用PWM 控制，实现7 档风量控制，PWM 频率为（25±1）Hz为了保证系统运行安全，该系统采用了一个带有短路保护和温度保护的风机控制器，该风机控制器主要由带电子器件和功率MOS管的PCB板和散热器组成。

如果电机的供电线路短路，通过限温和限流来保护风机控制器一旦电机的供电[来自wWW]线短路，电流就会被限制在“短路电流”值当功耗产生的温度超过最大散热器温度时，风机控制器就被断开关闭当温度下降到最大散热器温度以下时，风机控制器就会被打开3、控制器软件设计3.1 接口电路匹配该系统的软件主要由主程序、初始化程序、及各功能子程序构成，程序设计采用模块化的设计原则，空调系统[来自WwW.L]中各部件的功能通过单独的子程序实现，主程序采用循环查询的方式实现子程序的调用控制器初始化后首先检测空调控制器在开启前是否断电，如果已完全断电，则控制器进入设定的初始状态：空调开启，为自动控制状态，温度设定为25℃如果未完全断电，则进行空调系统状态的读取，空调恢复到系统关闭前的状态，风量、模式、温度等均与系统关闭前相同空调控制器状态确定后检测按键、旋钮是否有状态的改变，如改变则执行相应的功能子程序，再进行空调状态的显示如按键、旋钮状态未改变，则空调显示内容不变4、总结该空调控制器基于单片机进行设计，结合CAN和LIN 的应用，最大限度地利用单片机，使空调控制更为智能化，控制精准可靠目前已应用在某车型中，设计能够达到使用要求。

Reference[1] 梁仁建.汽车空调原理与维修.2010,(12)：4-5.  -全文完-。