单片机的空调控制器的设计张建

单片机的空调控制器的设计张建

张建

（广东省佛山市中格威电子有限公司528244）

摘要：科技在逐渐进步，而人们对空调控制器的设计要求也在逐渐提升。基于单机片的空调控制器具有诸多优点，其一是体积小，其二是成本低，其三是功能强，其四是简便易行。因此被广泛的使用于人们的日常生活中。本设计通过相应的控制器来获得温度信息并且实现了温度值、定时状态以及定时时间的精准设定。此外，还运用了ＬＣＤ显示有关信息的方法，从而实现了单机片空调控制器设计。实验结果显示，本设计能够有效实现显示温度、进行控制器定时等功能，具有良好的发展前景。

关键词：单片机；空调控制器；设计

作为生活中经常会遇到的物理量，温度成为了我们生产生活中必不可少的一个部分。甚至在一些生产领域，控制和测量温度直接跟生产效率以及生产安全挂钩。所以要想获得国民经济的快速发展，就必须要重视生产领域的温度控制与测量。非接触式测温方法主要指的是对辐射能量温度进行测量，主要优点在于不会破坏到被测物体并且能够测量到热容量比较小的物体，因此可以用来测量运动物体温度以及测量区域温度分布情况，其响应的速度也比较快。所以在实际温度测量中发挥着巨大作用。

1.控制器软件设计

第一步是要初始化系统，在初始化之后，不需启动制冷电路、蜂鸣器以及加热电路，设置温度默认为25℃，用定时器T0作为定时中断，定时时间是５０ｍｓ。通过ＬＣＤ１６０２对温度设定值进行显示，同时还可以显示定时时间、定时状态以及实时温度。之后将实时温度和设定温度进行比较，如果设定温度已经大于实时温度的话，只需要立即开启加热电路。但是如果设定温度已经小于实时温度的话，则需要立即开启制冷电路。但是倘若定时状态呈现“Ｙ”状态，表示定时开始。

2.微基于单片机的硬件设计

2.1总体方案

基于单片机的手动控制模式能够实现空调控制系统的自动调节，还可以有效的对自动化模式进行控制。通过自动化模式以及手动模式的共同作用，在驾驶员驾驶的时候可以更加灵活地运用这两个模式。单片机可以实时运算车内的温度参考信号并进行模糊推理等，单片机依靠指令程序化功能来对每一个项目执行工作进行驱动，从而达到最终的控制目的。

2.2自动控制器控制原理

如果需要收集温度信号以及操作型号并对参数转换进行设定的话，可以使用到空调ECU，此时会出现控制信号来控制混合阀以及风门电机[1]。此外，液晶显示屏也能够显示出空调系统中的运行状态。空调ECU可以对发动机工作状态进行判定，如果呈现正常工作状态就可以启动空调系统并开启制冷压缩机。在这个时候，会给发动机ECU发送请求信号。在明确了工作原理之后，就需要对基本参数进行一个详细的设计。之后便可以实现相应的硬件设计，其中包括了稳压电源电路、风门电路驱动电路、单片机最小系统电路设计等。

2.3设计调试

其实，调试一般被分成三个步骤，第一个步骤是硬件调试，第二个步骤是软件调试，第三个步骤是硬件软件联合调试。硬件调试的主要目的就是为了检查各个电路板件元件有没有恰当连接起来、有没有出现工艺性错误、是否正确连接引脚、在连接之中有没有存在断路或者短路等阻断电路[2]。硬件调试的步骤一般分为5步，而使用Keilu-vision3来调试和编译软件的主要调试步骤也被分为五步，其一是创建程序调试工程；其二是建立程序源文件，其三是设置工程标准参数；其四是编译文件代码；其五是调试程序。而程序调试的方法则有三种。首先是连续执行方式；其次是断点设置方式；最后是执行方式。软件和硬件的联合调试是使用万用表和示波器共同进行的，一方面进行硬件功能调试，另一方面进行逻辑检查。在不断的修改和调试的过程之中使得软件和硬件充分的结合在一起以达到功能的最大化，不断提高其整体性能。

3.总体方案设计

本次设计使用的是某辆汽车的手动空调系统进行研究和分析，在此基础上分析了空调系统的基本原理并且提出了手动空调中存在的问题，细致地分析了基于单片机的空调控制器的设计方法，希望能够给有关人员带去一定的思考。

3.1五菱荣光卫星车空调系统分析

本次设计使用的某辆汽车的手动空调系统所采用的空调系统为冷暖自动一体化系统，结构十分合理，其中包含了操作系统蒸发器以及加热器等部分，合理组装使得这些部分成为空调器结构的重要组成部分[3]。其中，空调系统以下四个重要的空调系统关键部分，其一是制冷系统，其二是取暖系统，其三是电气控制系统，其四是通风系统等。

3.2微型车手动空调控制分析

本次设计使用的某辆汽车的手动空调系统相较于其他的空调控制系统而言，控制容器较少，因此空调系统比较简单，主要的控制系统为有鼓风机、压缩离合器、冷凝加风机以及发器电机这四个部分。其中，处于最为主要的控制地位的是ECU，ECU能对冷凝器风机以及控制压缩机进行控制。其中包括车内外循环、以及热水阀等器件在内的众多装置都是通过手动机械来进行控制的，控制电路也是通过多个电气元件共同构成，使用比较便利。

3.3微型车自动空调控制器总体方案

至今为止，汽车空调控制器主要有四种构成方式。第一种是机械式；第二种是电子式；第三种是全自动控制式；第四种是多温区自动控制。本次设计使用的某辆汽车的手动空调系统是通过手动空调改装而成的，因此可以满足基本的控制需求设计[4]。

3.3.1总体目标和研究重点

本次设计所要达到的最终目标就是要在不改变空调系统的位置和、空调系统结构、不修改发动机ECU控制的基础之上，研究出一种自动空调控制器来适应微型汽车，从而达到提升汽车空调系统自动化水平以及提升提高汽车舒适度的目的。而本次研究的重点在于从空调ECU的软件和硬件两个方面出发，对自动空调控制器进行设计和研究，从而使得基于单片机的空调控制器实现功能最大化。

3.3.2设计实现思路

本次设计的主要思路在于在研发控制系统的过程之中利用模糊控制器技术以及单片机技术。在整个设计过程之中所输入的输入量是温度误差以及温度误差的变化率，并且在此基础之上使用离线计算方式看来进行模糊控制。而在技术上，则是为了达到温度调节的目的而对鼓风机转速进行控制，具体的操作可以对温度值进行设置以达到节能降温的目的。

4.结语

本次设计所使用的空调控制器是AT89S52单片机，因此，在使用了单片机资源的基础之上，可以实现空调控制器功能最大化。此外，还使用了键盘扫描方式来进行温度设置以及控制定时时间与定时状态，并使用LCD1602液晶来对定时时间、定时状态、设定温度值以及实时温度值进行显示。而用DS18B20数字温度传感器则可以接收实时温度，其余部分的功能大多也是通过单片机来进行控制。本次设计所研究出来的硬件电路比较简单，因此具有性价比高、工作稳定可靠，兼容性好以及便于扩展的优点。其测温精度以及转换速度也可以满足大部分测温系统工作需要。

参考文献：

[1]单鑫，魏兵，张会玲.基于自适应模糊PID控制的中央空调冷冻水系统仿真研究[J].河北工业科技，201306:479-483.

[2]陶勇.浅谈新型大宇客车“金星1号”空调控制电路故障诊断维修[J].技术与市场，2014，12:135-136，139.

[3]陈宏希.基于Jess和Java混合编程的楼宇温度控制系统仿真实现[J].自动化与仪器仪表，2015，01:147-150.

[4]闻建中，纪蓉，吴阿明，曲本连，陈玲，裴德凤.基于单片机R5F212A7SNFA和HT1650的液晶显示系统设计[J].自动化技术与应用，2014，07:101-103，108.