汽車空調風機控制器的設計開題報告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　畢業(yè)設計題目： </p><p>　　學 院： 信息科學與工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子信息工程0802班 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導

2、教師： </p><p>　　2012年 3月15日</p><p>　　基于單片機的汽車空調風機控制器的設計</p><p>　　一、課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著經濟的不斷發(fā)展，人們對生活質量的要求也在不斷地提高。在電子技術方面廠家也不斷的推出了各種電子產品以滿足人們的需要，人們對而

3、能夠自動控制風量的汽車風機控制器的需求正日益增長。但傳統(tǒng)的汽車風機控制器為按鍵式或旋鈕式，駕駛員在駕駛的同時需要操作按鍵或旋鈕，為安全駕駛埋下了隱患。而且隨著人們對汽車需求的不斷增加, 消費者除了對汽車使用性的要求外, 對汽車本身的舒適度和使用壽命的要求也在不斷的提高汽車空調系統(tǒng)作為影響汽車舒適性的主要總成之一, 為汽車提供制冷取暖、除霜、除霧、空氣過濾和濕度控制, 已成為汽車市場競爭的主要手段之一。風機控制器作為汽車空調系統(tǒng)中風機的驅

4、動器件, 是汽車空調系統(tǒng)中一個重要的組件, 對車廂的環(huán)境舒適度和空調系統(tǒng)的使用壽命有著重要的影響。然而, 普通的風機控制器的電路簡單, 功能單一而且保護后沒有可恢復性。容易造成整個空調系統(tǒng)失效。使得空調制造商不斷遭到客戶的抱怨，帶來了很多麻煩。因此，從市場的需求出發(fā)，設計了該款新型的，有多種保護功能，可灰復的風機控制器, 相信一定有很大的發(fā)展空間。</p><p>　　基于單片機的汽車空調風機控制器，采用了基于S

5、TC89C52的單片機控制技術，使用DS18B20芯片作為數(shù)字溫度計獲取周圍溫度，使用L298N作為電機的驅動芯片，在此基礎上設計單片機的外圍電路，使其達到自己控制風機速度，更符合人們的需求，增加市場競爭力。</p><p>　　二、課題研究的主要任務和預期目標</p><p><b>　　1．主要任務及要求</b></p><p>　　學習S

6、TC89C52單片機、DS18B20數(shù)字溫度計芯片、H橋驅動模塊、L298N驅動芯片、1602液晶顯示屏、理解其工作原理，并達到對其熟練應用。</p><p>　　學習Keil C軟件的使用方法，同時加強C-51語言的編程能力，提高對外圍電路控制上的編程技巧，達到精簡代碼并實現(xiàn)全部功能的效果。同時也要從編譯時出現(xiàn)的錯誤和軟件BUG中總結經驗，吸取教訓。</p><p>　　通過學習EDA軟

7、件Protel99se的使用方法，掌握原理圖設計、PCB設計，實現(xiàn)PCB設計的自動布線，最終印制出PCB板。</p><p>　　根據設計方案，分模塊進行硬件連接和軟件調試，實現(xiàn)預定的功能。在完成基本功能的實現(xiàn)后盡量完善擴展功能，在最后階段進行系統(tǒng)整合，最終制作出完整的汽車空調風機控制器。</p><p><b>　　2．預期目標</b></p><

8、;p>　　掌握單片機控制系統(tǒng)硬件電路的設計思路，熟悉相關外部設備器件的使用方法。要求分別完成實時溫度測量模塊、LED1602顯示模塊、H橋驅動模塊的設計。在完成以上基本功能后，努力實現(xiàn)電機的保護模塊的設計，進而完成汽車空調風機控制器的硬件電路設計。</p><p>　　使用C語言與匯編語言對硬件電路進行軟件編程，完善溫度測量算法的精確度、美化液晶顯示模塊人機界面在此基礎上爭取解決電機保護模塊設計的難題，進而

9、實現(xiàn)汽車空調風機控制器的預期功能。</p><p><b>　　三、設計方案</b></p><p><b>　　1．設計思想</b></p><p>　　隨著人們對汽車需求的不斷增加, 消費者除了對汽車使用性的要求外, 對汽車本身的舒適度和使用壽命的要求也在不斷的提高。風機控制器作為汽車空調系統(tǒng)中風機的驅動器件, 是汽車

10、空調系統(tǒng)中一個重要的組件, 對車廂的環(huán)境舒適度和空調系統(tǒng)的使用壽命有著重要的影響。然而, 普通的風機控制器的電路簡單, 功能單一而且保護后沒有可恢復性, 容易造成整個空調系統(tǒng)失效。對于風機控制器來說, 在電源電壓一定情況下通過串聯(lián)分壓方式, 改變汽車空調風機（以下簡稱風機)兩端的電壓, 從而改變風機的轉速和風量, 使人感覺舒適。</p><p>　　一般來講, 串聯(lián)分壓方式有三種無源式一利用電阻進行分壓:有源開關

11、式一利用MOS管工作在開關狀態(tài)進行分壓:有源線性式一利用MOS管或達林頓管工作在線性狀態(tài)進行分壓。</p><p>　　無源式風機控制器，這類風機控制器結構最為簡單, 一般采用電阻分壓。該類風機控制器有簡單可靠低廉等優(yōu)點, 但不能實現(xiàn)連續(xù)可調,一般用于低檔車上。有源開關式風機控制器，這類風機控制器電路中的MOS管工作在開關狀態(tài)。其優(yōu)點是效率高,節(jié)約能源。缺點為增加電源的紋波, 進而影響其它用電設備的正常使用。有源

12、線性式風機控制器， 這類風機控制器發(fā)揚了前兩種風機控制器的優(yōu)點, 克服了他們的一些不足, 具有多種保護功能。目前, 這類風機控制器技術在福特寶馬、奔馳等中高檔車上得到廣泛應用。</p><p><b>　　軟件流程圖如下：</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是<

13、/b></p><p>　　溫度上升 溫度下降</p><p><b>　　2．方案論證</b></p><p>　　單片機系統(tǒng)的開發(fā)是硬件、軟件相結合的過程。要完成單片機系統(tǒng)的開發(fā)，首先要針對實際應用選擇合理的單片機芯片和外圍器件，并以此為基礎，設計硬件電路。</p><p>　　對于單片機芯片，本次設計選

14、擇了STC公司的89C52芯片。STC89C52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash。 STC89C52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看

15、門狗定時器，2 個數(shù)據指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。對于本課題，該芯片完全

16、可以達到標準。</p><p>　　對于溫度這種非電量要想通過單片機來獲取，必須使用溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度檢測通常以熱敏電阻作為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差、測量溫度準確率低，而且必須經過專門的接口電路轉換為數(shù)字信號后才能由單片機進行處理。因此，本次設計應該選擇一個集測量系統(tǒng)和存儲器與一體的芯片。Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，其測量溫度

17、范圍為 -55 C~+125 C，在-10~+85 C范圍內精度為 0.5 C。DS18B20的性能特點為：</p><p>　　采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數(shù)，含符號位）；</p><p>　　測溫范圍為-55℃-+125℃，測量分辨率為0.0625℃；</p><p>

18、;　　內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM；</p><p>　　適配各種單片機或系統(tǒng)機；</p><p>　　用戶可分別設定各路溫度的上、下限；</p><p><b>　　內含寄生電源。</b></p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.06

19、25℃/LSB形式表達，其中S為符號位。例如＋125℃的數(shù)字輸出為07D0H，＋25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，－25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，－55℃的數(shù)字輸出為FC90H。溫度值低字節(jié)MSBLSB溫度值高字節(jié) 高低溫報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器均由一個字節(jié)的EEPROM組成，使用一個存儲器功能命令可對TH、TL或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式如下：MSBLSB R1、R0決定

20、溫度轉換的精度位數(shù)：R1R0=“00”，9位精度，最大轉換時間為93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大轉換時間為187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大轉換時間為375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大轉換時間為750ms；未編程時默認為12位精度。　　高速暫存器是一個9字節(jié)的存儲器。開始兩個字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第3、4、5字節(jié)分別是TH、TL、配置寄存器的臨時拷貝，每一次上電復位時被刷新；

21、第6、7、8字節(jié)未用，</p><p>　　因此，根據DS18B20的這些基本特性，本次設計采用了體積更小、適用電壓更寬、更經濟的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。</p><p>　　1602液晶顯示模塊 </p><p>　　液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應用。</p><p&g

22、t;　　根據顯示內容可以分為字符型液晶，圖形液晶。根據顯示容量又可以分為單行16字，2行16字，兩行20字等等。</p><p>　　這里介紹常用的字16字X2行的字符型液晶模塊的使用方法。這是一種通用模塊。與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點：</p><p>　　1.位數(shù)多，可顯示32位，32個數(shù)碼管體積相當龐大了</p><p>　　2.顯示內容豐富，可顯示所有數(shù)字和

23、大、小寫字母</p><p>　　3.程序簡單，如果用數(shù)碼管動態(tài)顯示，會占用很多時間來刷新顯示，而1602自動完成此功能。</p><p>　　1602采用標準的16腳接口，其中：（模塊背面有標注）</p><p>　　第1腳：VSS為地電源</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源 </p><p>　　第3腳

24、：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度（建議接地，弄不好有的模塊會不顯示）</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。</p>&

25、lt;p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據線。</p><p>　　第15～16腳：空腳</p><p>　　1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經存儲了不同的點陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每

26、一個字符都有一個固定的代碼，其中數(shù)字與字母同ASCII碼兼容。</p><p>　　其內部還有自定義字符（CGRAM），可用業(yè)存儲自已定義的字符。</p><p>　　1602模塊的設定，讀寫，與光標控制都是通過指令來完成，共有11條指令，如下：</p><p>　　指令1：清顯示，光標復位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標

27、復位，光標返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移，S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低

28、電平不閃爍。 </p><p>　　指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。R/L，高向左，低向右。</p><p>　　指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。（有些模塊是 DL：高電平時為8位總線，低電平時為4位總線

29、） </p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置，地址：字符地址*8+字符行數(shù)。(將一個字符分成5*8點陣，一次寫入一行，8行就組成一個字符)</p><p>　　指令8：置顯示地址，第一行為：00H——0FH,第二行為：40H——4FH。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據，如果為

30、低電平表示不忙。 </p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據。</b></p><p>　　當電路設計完成后，下面的工作就應該是使用C語言對單片機系統(tǒng)進行軟件開發(fā)了。Keil是目前最流行的單片機開發(fā)軟件，對于使用C語言進行開發(fā)的項目，Keil已經成為必備的開發(fā)工具

31、。Keil提供了一個集成的開發(fā)環(huán)境，它包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器，這樣可以縮短開發(fā)周期。</p><p>　　本次設計采用的硬件元器件和相關的軟件均可以達到預期要求，為下一步的課題開發(fā)和設計奠定了良好的基礎。在軟件編程方面，本次設計使用的有限狀態(tài)機思想具備嚴謹?shù)目茖W性，使程序的規(guī)劃上升到全局的、系統(tǒng)的層次，符合“自頂向下,逐步求精”的原則。不僅使程序的可讀性大大加強，易于代碼實

32、現(xiàn)，同時也有效地防止了某些重要細節(jié)的遺漏，便于容錯設計，顯著地提高了程序的可靠性。</p><p><b>　　四、課題進度安排</b></p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec</

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