引言: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度。目前汽车空调控制系统主要还是采用低精度的模拟器件和机械构件来完成，这种控制方式控制精度低，执行效果差，可靠性不强，针对这一状况本文提出了一种基于单片机的汽车空调控制方案。
基于单片机的控制方案具有控制速度快，可靠性强，功耗低，体积小等优势已被应用到生活中的各个领域，得到用户的广泛认可。现今，基于单片机的控制系统已发展的相当成熟，因此，本文采用单片机控制系统对汽车空调系统进行控制。
汽车空调制冷系统结构
汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成（简称汽车空调四大件），另外还有一个比较重要的组成部件就是贮液干
燥过滤器。汽车空调制冷系统结构图及其系统布 图2-2 汽车空调系统布置图
1-送风机 2-加热器软管 3-高压液体管路 4-贮液器 5-冷凝器 6-高压气体管路 7-电磁离合器 8-压缩机 9-消声器 10-低压气体 11-膨胀阀 12-蒸发器
2.主要设备简介
压缩机：压缩机是整个汽车空调制冷系统的动力源，它促使制冷剂在系统内循环流动。另
外压缩机还可以提高制冷剂的压力，促使制冷剂在冷凝器中液化放热。
蒸发器：低温低压液态制冷剂通过蒸发器的管壁和翅片吸收周围空气的热量，然后沸腾汽化，从而使蒸发器表面温度降低。
冷凝器：高温高压气体制冷剂通过管壁和翅片放出热量给周围空气，从而使制冷剂变成低温低压液态制冷剂。
膨胀阀：为了使制冷剂在蒸发器内更容易地蒸发，膨胀阀将从冷凝器出来的高压制冷剂进行减压处理，变成低压容易蒸发的雾状制冷剂。
贮液干燥过滤器：贮液干燥过滤器主要作用是吸收系统中的水分防止系统中的水分在膨胀阀处结冰，造成“冰阻”现象影响制冷系统的正常工作。 汽车空调制冷系统工作原理
汽车空调制冷系统工作原理如下：
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发动机带动压缩机运转，将蒸发器送来的低温低压的制冷剂蒸汽吸入压缩机内进行压缩后，变成高温高压的气体（R12系统约70℃，1500～1700kPa），送给冷凝器使气态制冷剂液化并放出热量（R12系统温度降到50℃左右），成为中温中压的液体，冷凝器处装有风扇以提高制冷剂液化及散热效果。从冷凝器出来的液态制冷剂经膨胀阀时从其小孔喷出成为低压雾状制冷剂并进入蒸发器，在蒸发器内由于容积变大压力降低，制冷剂汽化，由液态变成气态，同时需要大量的吸热，这时用鼓风机使车厢内的热空气流过蒸发器，经热交换后变成冷空气进入车厢，降低车内温度。从蒸发器出来的气态制冷剂又进入压缩机，重新进行新一轮的制冷循环，从此周而复始，不断地将车厢内的热量转移到周围的环境中去，达到降低汽车内温度的目的。系统工作原理图如图1-3（注：图中数值是制冷剂为R12时的数值）。 系统的硬件设计(系统硬件组成)
系统硬件结构图如图4-1。系统主要由单片机最小系统，蒸发器温度采集模块，车内温湿度采集模块，显示模块，键盘处理及存储模块，蒸发器电机与压缩机电机控制模块构成。
图4-1 系统硬件结构图
蒸发器表面温度采集使用集成温度传感器DS18B20，采用集成数字温湿度传感器DHT90作为车内温度与湿度采集模块，显示器采用液晶显示器LCM1602，使用E2PROM对用户设置值进行保存。 系统工作原理
本系统采用8位单片机AT89S52为控制核心，通过集成数字温湿度传感器DHT90对车内温度与湿度采集，送往单片机进行数据处理，单片机将处理的数据送往显示器LCM1602显示。
当车内温度高于用户设定值时，单片机控制压缩机运行，汽车空调制冷开始，其间温度传感器DS18B20实时检测蒸发器表面温度，若温度低于0℃，则控制压缩机停止运行，当温度恢复为0℃以上时，再继续工作，在此期间LCM1602仍显示车内温度与湿度值。
用户可以通过键盘设定车内温度值，并可以通过E2PROM保存用户设置，数据掉电不丢失，避免用户反复设置，为了提高系统实时性，键盘设定是采用中断处理方式，不占用系统扫描时间。 数据采集模块
数据采集模块分两部分：蒸发器温度采集模块和车内温湿度采集模块。 蒸发器温度采集模块
本课题采用的是集成温度传感器DS18B20实现对蒸发器温度的采集工作，它采用一线制接口（1-Wire总线），与单片机互联非常简单，蒸发器温度采集模块如图4-2。
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车内温湿度采集模块
车内温湿度采集模块采用的是集成温湿度传感器DHT90，它采用的是两线制接口，与单片机连接非常简单，车内温度采集模块如图4-3。 显示模块
本课题采用LCM1602作为显示器，控制芯片为HD44780，LCM1602自带常用的西文字母字库，这些西文字母与标准ASICII相同，使用非常方便。其采用8位数据线与单片机相连，本系统还为LCM1602设计了对比度调节电路，显示模块如图4-4。 键盘处理模块
键盘采用独立键盘，并设置了“SET”，“＋”，“－”，“RET”
+5V键，键盘采用中断处理方式，提高了系统的实时性，键盘处理模块如图4-5（其中S1为“SET”键，S2为“＋”键，S3
R11为“－”键，S4为“RET”键）。
JP4+5VDQGND123DS18B204.7KJP2SCK+5VGNDDATA1234DHT90
图4-5 键盘处理模块
蒸发器与压缩机控制模块
蒸发器与压缩机控制模块采用的是继电器控制方案，通过晶体管驱动继电器工作实现对蒸发器和压缩机的开关控制，蒸发器与压缩机控制模块如图4-6，图4-7（FAN1，FAN2为单片机输出控制口）。
JP1+5VVLRSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLK12345678910111213141516LCM160210KR2+5V第 7 页 共 24 页
开始+24V+B11检测汽车内温度与湿度并显示A-蒸发器电机+5V 汽车内温度高于设定值NK2D21N4007Y启动压缩机和蒸发器电机Q1R92KFAN1S8550检测蒸发器表面温度
Y+24V+5V关闭压缩机检测汽车内温度与湿度并显示 蒸发器表面温度低于0℃此处为外部中断K1D11N4007此处可能为空启动，防止蒸发器温度高于0℃压缩机为关闭状态N启动压缩机接压缩机JP312有键(SET键)按下检测汽车内温度与湿度并显示Q2温度设置(+键加1，?键减1)R102KFAN2 汽车内温度低于设定值YNS8550保存用户设定值关闭压缩机和蒸发器电机 返回(RET键)返回至接点1图4-6 蒸发器控制模块 图4-7 压缩机控制模块
数据存储模块
数据存储模块采用了一块非易失性E2PROM AT24C04保存用户设置，避免了用户反复设置温度的麻烦，它采用标准的I2C总线时序，与单片机连接只需要两根线，使用非常方便. 电源模块
由于系统采用+5V电源，需要采用电源转换模块将汽车+12/+24V电源转换成+5V电源，本系统采用了集成稳压芯片LM7805对电压进行转换，并通过滤波网络，保证输出电压的稳定，电源模块如图4-9。
D3VR1VinDC11N400712C61000uFC30.1uFVoutGNDLM7805C7100uFC40.1uFDS1+5VR12470接+12V
图4-9 电源模块系统软件设计流程图
系统软件设计流程图如附图附图 系统软件设计流程图
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