串行接口的工作频率为5MHZ.SPR4096有两个电源输入端VDDI和VDDQ是给内部FLASH和控制逻辑供电的:VDDQ是专门为IO供电的。串行接口模式的选中是通过设置CF2-CF0来实现的。当成分CF2-CF0均接高电平时,选中的就是串行接口模式。在串行接口模式中,CF7为低电平时选中FLASH,高电平选中SRAM.设计中,SCLK接IOB0,SDA接IOB1,CF2-CF0接高电平,选择串行接口模式:CF7接低电平,选中FLASH
3.3 电源电路设计
汽车空调控制器需要两路电源:5v和12v电源。5v电源用于SPCE061A单片机供电,12v电源用于需要大电流驱动的场合,风机,压缩机等。由于汽车蓄电池供电只有12v并且工作期间有很大波动。综合考虑,本系统选用了电源芯片LM2596,将车载电源转换为所需电源。如下图所示
3.4 温度信号采集电路的设计
3.3.1 温度传感器的选择
温度传感器的功能是进行温度信号的测量,在本文中采用温度传感器AD590 [13]。
AD590是美国ANALOGDEVCIE公司生产的专用集成温度传感器,属于电流输出型传感器。在一定温度范围内,它相当于一个高阻抗恒流源,其电流温度灵敏度为1μAK。它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声等的干扰。此外,它还具有体积小、测温精度高、线性度好和互换性强等特点。传输线上的压降不影响输出电流值,可以进行远距离传输。因此,它具有使用方便,抗干扰能力强的特点,特别适用于较远距离的温度巡回检测系统的设计方法。其主要技术指标为:
1) 测温范围:-55℃~150℃
2) 电流输出: 1μAK 3) 电源电压:4~30v(直流) 4) 精度:0.5℃ 5) 重复性:±0.1℃ 6) 输出阻抗:约为10MΩ 7) 长期漂移:±0.1℃月 4.3.2 温度传感器采样放大电路
温度传感器采集的温度信号是模拟信号,需要进行AD转换。某些结型半导体器件,例如二极管和三极管对温度呈现出敏感性,因而可用作温度敏感元件,因此可以利用这个特性,从它的输出电量的大小直接换算,而得到绝对温度值。AD590便是根据此原理制造的一种半导体集成温度传感器。
单片机SPCE061A的输入信号是电压值,电压范围是OV~5V,而AD590采集的温度信号是电流信号,电流的量值是微安级,所以AD590传感器采集的温度信号还不能直接输入到单片机中,需要进行电流电压的转换,将电流信号转换为电压信号,并且对电压信号进行放大。以适应ADC0809芯片的输入要求。因此,本文采用10KΩ电阻与AD59O串联对传感器进行电压取样。在电阻上得到与绝对温度成正比的电压输出Vo(1mVK)。
当温度变化时,AD59O会产生变化的电流,而且AD590的输出是与绝对温度(K)成正比的,其在0℃时输出电流为273.2uA,为了使AD590的输出与摄氏温度(℃)成比例关系[14],作如下处理。经OPA1将电流转换成电压,再由OPA2做零位调整,最后由OPA3反向放大10倍。放大电路如图4.2。
第一个步骤:先调AD59O的可变电阻器VR1。如以0℃为参考值,则应使电压输出为2.73V;
第二个步骤:调整VR2,使0℃时OPAZ的输出为2.73-2.73=OV(反相,零位调整);
第三个步骤:调VR3,使此时OPA3放大10倍。
-12V-12V10K10KCD4051输出端 outOPA120KVR2+12V+12V-12V+12V1K1KOPA2OPA310K-12V5KADC0809的 IN图4.2 采样放大电路
另外,出于经济性和数据采集特点的考虑,本文决定采用多路开关来对4路传感器信号进行分时采集,这样可以使4↗路信号共用一个放大器,而又不影响电路的特性。模拟开关CD4051的选通地址A0~A2单片机的控制。就完成了从温度电流信号到AD转换器标准电压信号的转换。
前面已谈到AD590及其测量调理电路如何实现标准电压信号的输出,该电压信号为模拟量,为了温度信号的引入,必须进行模数转换。对于单片机接口的模拟信号采集,软件设计为对每个端口进行分时采集。
3.4 转向器控制电路设计
与家用空调不同,汽车空调制冷制热是靠风道的切换来实现的,制热
模式转向制热风道,风从装有水箱的风道吹出,水箱中的水是发动动的冷却水,含有热量:当处于制冷模式是,转向器转向制冷风道,压缩机工作,蒸发器温度降低,风机吹出的风通过蒸发器,达到制冷的目的。在汽车内,外风循环和除霜运行,分别通过两转向器来控制。每个转向器的内部都有小电机,通过内部的蜗杆,齿轮等传动装置来驱动与齿轮相配合的摆臂,
这个摆臂又与外部的连杆机构来转动风门。齿轮上装有磁极,它与转向器内部电路板得霍尔元件来决定转向器转动的位置,从而确定风门所转的角度。
转向器工作电压为+12V,“WAY”和“D”是转向器的控制端,“H1”和
“H2”是转向器位置反馈信号。单片机的“IOB4”通过转向器“D”控制转向器转动,“IOB7”通过转向器的“WAY”控制正反转, “IOA15” “IOA14”分别接受来自转向器 “H1” “H2”的霍尔位置反馈信号,单片机根据该反馈信号,控制转向器转动的角度。
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人机接口的设计一LED显示和键盘
LED显示和简易键盘是汽车空调智能温控系统的人机接口,车厢内的测量温度和设定温度由LED显示,通过键盘,可以实现系统的“软关机”和恢复“正常运行状态”,可以切换“自动”和“手动”工作模式。在“自动模式”下能够通过输入温度设定值,实现车厢温度的自动调节;而在“手动模式”下可以直接改变混合风的开度,实现车厢温度的人工调节。用8255扩展并行IO接口构成的键盘和四位七段LED显示器接口电路。
另外,接在P1.2上的指示灯L0工作于混合风门的手动控制的模式下,当其发光时,表示风门处于最大开度位置。 4.4.1 8255和A589C52的硬件连接
8255是一种可编程的并行IO接口芯片,其内部含有三个8位数据端口A、B、C,都可以选择作为输入或输出。有A组和B组两组控制电路,A组控制电路控制端口A和端口C的上半部分(PC7~PC4);B组控制电路控制端口B和端口C的下半部分(PC3~PC0)。8255中的三个端口以及内部的一个控制寄存器,由A1、A0来加以选择。