浅谈单片机在汽车空调制冷自动控制系统的应用

摘 要：针对了人们对汽车空调舒适性的要求，采用高精度的数字温湿度传感器作为测量元件，以单片机为控制核心，并实时监测、显示当前车内温度和湿度，通过对压缩机工作状态的控制达到对汽车空调的自动控制功能，另外还可以人为设置车内温度值。阐述汽车空调制冷自动控制系统的组成和原理，并仿真完成了系统的总体硬件设计和软件系统的编写。

关键词：汽车空调 单片机 制冷自动控制系统应用

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）04-0018-01

一、汽车空调制冷系统结构

现代汽车空调普遍采用蒸汽压缩式制冷系统，主要由压缩机、冷凝器、节流装置、储液干燥器、蒸发器及相应的连接管等组成。

1.压缩机的作用

压缩机是制冷系统的心脏部件，起抽吸和压缩制冷剂并使其不断循环的作用。

抽吸：压缩机工作时的抽吸与节流装置的节流作用相配合，使蒸发器管内的制冷剂压力下降，完成从液态向气态转化的过程，通过制冷剂的汽化吸热，带走车厢内的热量。

压缩：压缩机工作时将低压气态制冷剂压缩，使其压力和温度升高，并在冷凝器中完成从气态向液态转化的过程，通过液化释放热量，将热量排放到车外大气中。循环泵：压缩机是制冷剂循环流动的动力源。压缩机运行时的不断抽吸和压缩，使制冷剂在制冷系统管路中循环流动，通过制冷剂循环流动过程中的气、液两相转换，将车内热量“搬移”到车外而实现制冷。

2.冷凝器的作用

冷凝器为热交换器，将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使之转化为液态制冷剂，井通过热传导和热对流将制冷剂液化过程放出的热量散发到车外空气中。

3.节流装置的作用

节流装置通过其节流作用将冷凝器输出的液态制冷剂进行降温降压，以使送入蒸发器的制冷剂能完全汽化而吸收更多的热量。

4.储液干燥器的作用

储液干燥器用于过滤、除湿、气液分离及临时性地储存一些制冷剂。

5.蒸发器的作用

蒸发器也是热交换器，通过热对流和热传导将车内空气的热量传递给制冷剂，使液态制冷剂完成汽化过程，以实现对车厢内空气的降温和除湿。

二、汽车空调制冷系统工作原理

汽车空调制冷系统通过制冷剂的循环流动实现制冷，制冷工作原理如图1所示。

图1 汽车空调制冷系统工作原理

1――压缩机；2、5、7――高压管；3――冷凝器；4――冷却风扇；6――储液干燥器；8――膨胀阀；9、13――低压管；10――蒸发器；11――鼓风机；12――感温器

当制冷压缩机由发动机驱动时，压缩机对吸入的制冷剂蒸气进行压缩，并通过高压管路送到冷凝器；进入冷凝器的高温高压制冷剂蒸气通过冷却风扇和汽车行驶形成的自然风的冷却，成为饱和蒸气并冷凝成高温高压的液体，然后从冷凝器底部流向储液干燥器；液态制冷剂经过于燥器的过滤、脱水.再经高压管流到膨胀阀，由膨胀阀节流后形成低温低压且雾状（有少量蒸气）的制冷剂；送入蒸发器的制冷剂在蒸发器内吸热并升温至饱和温度后沸腾，并在汽化过程中吸收蒸发器周围空气的热量；蒸发器周围已被冷却了的空气通过鼓风机风扇吹入车内，使车内空气降温除湿。在压缩机的抽吸作用下，吸收了大量热量的制冷剂蒸气从蒸发器流出，经过低压管路进入压缩机，再由压缩机压缩成高温高压气体，如此循环制冷。

三、系统的硬件设计（系统硬件组成）

图2 系统的硬件设计构成

本系统核心部分为单片机AT89S52，这是一种高性能、低功耗的8位CMOS微控制器，由高密度、非易失存储技术进行制造。芯片上的只读存储器允许在线或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。LCM1602显示器则具有：位数多，可以显示32位，32个数码管体积相当庞大；显示内容丰富，可显示所有数字和大、小写字母；程序简单，如果用数码管动态显示，会占用很多时间来刷新显示，而1602自动完成此功能，等等优点。温度传感器DS18B20体积更小、适用电压更宽，是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。温湿度传感器DHT90更具有数字温湿度传快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。

四、系统工作原理

本系统采用单片机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。

五、软硬件系统设计流程

整体操作遵从如下设计流程（图3）：

主程序负责对子程序的初始化，初始化成功之后开始执行测温程序，并显示测温数据，完成与预设温度的比较，由此形成了控制空调制冷、制热与停止工作三种工作状态。

图3 系统主程序流程图

参考文献

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