魏冬至，張梅紅

(1. 鄭州市技師學院， 河南 鄭州 450007； 2河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學院，河南 鄭州 450053)

1 問題的提出

目前，市場上中低檔轎車和許多貨運載重汽車，大多都是采用手動空調(diào)，通過一些機械傳動機構(gòu)來完成空調(diào)的控制，不能對車廂內(nèi)溫度進行精確的控制，有時忽冷忽熱，溫度控制效果不太好，尤其是在手動空調(diào)溫控系統(tǒng)出了問題以后，汽車的乘坐舒適性無法保障.

基于上述市場情況，筆者針對汽車空調(diào)的原理進行分析，設(shè)計出了基于STC單片機的汽車空調(diào)溫度控制器.本設(shè)計中的溫度控制器在不改變原車電路的情況下對其簡單的進行改裝，使乘坐舒適性得到了很大的提高.本溫度控制器可以直接更換，方便快捷，乘坐舒適性也有了很大的保障.

2 汽車空調(diào)溫度控制器的設(shè)計

2.1 汽車空調(diào)溫度控制器的功能介紹

本設(shè)計中的汽車空調(diào)控制器由STC11F04E作為主控芯片，通過DS18B20來采集車廂內(nèi)的溫度，與預(yù)設(shè)溫度作對比，來控制壓縮機[1]21-25的工作，從而對汽車車廂的溫度進行自動調(diào)節(jié).控制器上有一個三位一體的數(shù)碼管，交替顯示車廂內(nèi)實際溫度和預(yù)設(shè)溫度，兩個預(yù)設(shè)溫度的調(diào)節(jié)按鍵，一個警報蜂鳴器，一個電源總開關(guān)，和預(yù)留的紅外接收頭的座孔，當安裝不方便時，可以接上紅外接頭，用紅外遙控來進行預(yù)設(shè)溫度的調(diào)節(jié)，提高了安裝的靈活性.控制器還具有預(yù)設(shè)溫度自動記憶功能，當下次重新開啟的時候，就按照上次預(yù)設(shè)的溫度進行調(diào)節(jié)，不需要每次都重新設(shè)置.

2.2 汽車空調(diào)溫度控制器的硬件

主控芯片選用STC公司生產(chǎn)的STC11F04E，它是一款單時鐘機器周期高速，低功耗、超強抗干擾的新一代8051[2]4-7單片機.片內(nèi)集成可靠復(fù)位電路、EEPROM、看門狗及R/C振蕩器，DIP-20封裝的零售價格在4元左右，性價比比較高.

溫度傳感器是利用單總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄S18B20，它無需任何外圍電路，只需一根數(shù)據(jù)線即可完成溫度值的傳輸，使用起來非常方便，另外配合半米左右的延長線，以便把DS18B20放到合適的位置進行溫度檢測.

顯示裝置是用一個三位一體0.4寸數(shù)碼管，用來交替顯示當前實際溫度和預(yù)設(shè)溫度.以便讓乘客根據(jù)實際情況來調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度.溫控板上不僅有一個溫度“加”和一個溫度“減”的按鍵，而且還有一個紅外接口，當控制器安裝的位置不方便時駕駛員用手操作時，可以利用紅外遙控來進行溫度的調(diào)節(jié)，以增強安裝的靈活性.

溫控器上還有一個蜂鳴器，在開空調(diào)和調(diào)節(jié)溫度時都會發(fā)出蜂鳴聲、以便于乘客確認操作是否正確執(zhí)行.

一個工作電壓為5V可承載24V1A的繼電器來控制壓縮機的繼電器，并且裝有一個LED壓縮機工作指示燈.可時刻讓乘客了解空調(diào)工作狀態(tài).

電源部分是采用L7805進行降壓，可提供5V、1A的工作電流，并有一個電源控制開關(guān)，來控制是否開啟控制器.

2.3 汽車空調(diào)溫度控制器的電路連接

使用5*6cm的雙面鍍錫的萬用板為載體，在兩個過孔之間可以焊接0805封裝的元件，大部分的電阻都通過0805封裝的直接焊在兩個過孔之間，以有效節(jié)約空間.數(shù)碼管的段選，除“f”段外，每個引腳各加了個750歐姆的限流電阻，之后連接至STC11F104E的P1.1～P1.7上.因為現(xiàn)實的溫度保留一位小數(shù)，所以只需中間的數(shù)碼管小數(shù)點亮就行了，為了節(jié)約一個I/O口，讓“f”引腳直接串聯(lián)上電阻接負極，這樣也就只有中間的小數(shù)點會亮起，不僅溫度數(shù)值可以正常顯示，而且還節(jié)約了一個I/O口.

數(shù)碼管的位選有三個SOP-23封裝的三極管驅(qū)動，分別由STC15F104E的P3.4、P3.7和P1.1進行控制.兩個12cm*12cm的四角按鍵，分別連接在P3.0和P3.1上，來對預(yù)設(shè)溫度進行調(diào)整.在P3.2口，接的是紅外接收頭的信號線，有10K的上拉電阻.P3.3接DS18B20的信號線，有10K上拉電阻.則繼電器是由SOP-23封裝的三極管驅(qū)動，由P3.5口進行控制.

2.4 汽車空調(diào)溫度控制器的安裝方法

溫控器上留有四個接口，左邊是一路繼電器常開引腳接口，用以控制壓縮機繼電器回路，安裝時只需用兩個線接至繼電器與搭鐵之間即可.左邊第二個為12V電源輸入接口.需要兩根線接至汽車電源正極和搭鐵.右邊第二個為DS18B20溫度傳感器接口，只需把18B20延長線末端插入此接口，把18B20放置到鼓風機進風口周圍即可.最右邊為紅外接收頭插孔，如果安裝的位置不方便手動調(diào)節(jié)則可接上這個紅外接收頭，使用紅外遙控器進行溫度設(shè)置.以滿足不同車型應(yīng)用的要求.

首先，12V汽車電源有電源接口引入，經(jīng)過一個在正極上串聯(lián)的1N4007二極管到控制板總開關(guān)，因二極管的單向?qū)щ娦裕约词故请娫淳€和搭鐵接反，也傷害不到控制板，可有效保護板上的電路電源經(jīng)開關(guān)和10uF的電容濾波后送至L7805輸入端，輸出端由104瓷片電容和10uF電解電容濾波器后，為STC11F04E蜂鳴器、繼電器、指示燈提供穩(wěn)定的5V電源.這樣整個板子的工作電壓就建立起來了.

3 汽車空調(diào)溫度控制器的工作過程

由STC11F04E控制18B20溫度傳感器檢測鼓風機進口處溫度，送至三位數(shù)碼管進行顯示，并與預(yù)設(shè)的溫度作對比.當檢測溫度比預(yù)設(shè)溫度高1攝氏度以上時，便控制繼電器閉合，使壓縮機進入制冷工作狀態(tài)；當檢測到溫度下降至比預(yù)設(shè)溫度低1攝氏度時，斷開繼電器使壓縮機停止工作，當溫度回升到超過預(yù)設(shè)溫度1攝氏度以上時，閉合繼電器實現(xiàn)制冷工作，就這樣形成一個閉環(huán)控制來對車內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié).繼電器的斷開、閉合受控于溫度判斷，在溫度判斷時留有兩度的溫度差，這樣可以有效的減少壓縮機的通斷頻率，從而延長壓縮機等配件的使用壽命，而人體對這兩度溫差感覺并不明顯，所以并不會影響乘坐的舒適性.

控制板上的兩個按鍵可以隨時調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度的大小，并且每調(diào)節(jié)一次蜂鳴器便會響一下，被修改后的預(yù)設(shè)溫度隨即被寫入片內(nèi)EEPROM中，以供下次上電時作為預(yù)設(shè)溫度使用.

4 結(jié)語

這款汽車溫度控制器設(shè)計簡單，成本費用低，在使用過程中可以采用雙面板來設(shè)計，全部使用貼片元件封裝，很大程度上縮小控制板的體積，并且可以為其設(shè)計個外殼，放在車廂內(nèi)看上去也很美觀.還可以更改程序之后，用在其他溫控系統(tǒng)之中，應(yīng)用范圍很廣，推廣的價值比較高.

參考文獻：

[1] 郝 軍.汽車空調(diào)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.

[2] 李文華.單片機應(yīng)用技術(shù)：C語言版[M].北京：人民郵電出版社,2011.