基于MC9S12HY64 的汽車(chē)雙溫區(qū)空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于MC9S12HY64的汽車(chē)雙溫區(qū)空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用摘要：本文介紹以飛思卡爾S12系列的16位微處理器MC9S12HY64為的雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)，包括控制裝置介紹、硬件電路設(shè)計(jì)、芯片選型和PCB設(shè)計(jì)等。實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制、LCD顯示、傳感器采樣等功能。

0引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)的各項(xiàng)配置向著個(gè)性化、娛樂(lè)化、安全化等方向發(fā)展。汽車(chē)空調(diào)裝置已成為衡量汽車(chē)功能是否齊全的標(biāo)志之一，是比較重要的設(shè)備。目前汽車(chē)空調(diào)控制系統(tǒng)多為單溫區(qū)系統(tǒng)，但由于車(chē)內(nèi)各乘坐位置的溫度場(chǎng)分布不一致，而且不同乘員對(duì)溫度也許有不同的需要，單溫區(qū)控制系統(tǒng)難以滿足乘員的個(gè)性化需求。

針對(duì)單溫區(qū)控制系統(tǒng)存在的缺陷，可以設(shè)計(jì)一種雙溫區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)，滿足人們對(duì)環(huán)境舒適度的不同需求。而本文將介紹的雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，則擁有兩個(gè)溫區(qū)，在前排空間左右兩側(cè)的溫區(qū)可各自獨(dú)立對(duì)吹風(fēng)溫度、風(fēng)量和出風(fēng)模式進(jìn)行控制。成員可根據(jù)自己的認(rèn)為的環(huán)境舒適度進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到滿足個(gè)性化得需求。

1芯片選擇及部分硬件電路設(shè)計(jì)

1.1雙溫區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)硬件框圖

1.2主控芯片MC9S12HY64

MC9S12HY64控制器集16位的性能和許多專用的性能于一身，如HVAC顯示、電機(jī)控制、LCD驅(qū)動(dòng)、車(chē)身控制等，同時(shí)具有CAN/LIN通信功能，非常適合新興汽車(chē)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高效儀表板的應(yīng)用。芯片資源和特性如下：

1）32MHz總線頻率的HCS12內(nèi)核

2）帶有64KB片內(nèi)閃存、4KB數(shù)據(jù)閃存、4KB片內(nèi)SRAM

3）帶有4個(gè)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制器

4）LCD驅(qū)動(dòng)，多可配置40×4段

5）8通道、10位分辨率逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器MC9S12HY64

6）2個(gè)16位定時(shí)器，可提供16位輸入捕獲輸出比較等功能

7）MSCAN模塊，支持CAN協(xié)議2.0A/B;SPI、SCI、IIC模塊。

1.3電源芯片UJA1076

電源芯片選用恩智浦半導(dǎo)體推出其第二代車(chē)載網(wǎng)絡(luò)CAN核的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片UJA1076產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了性能、功耗以及電子控制單元（ECU）成本的優(yōu)化，廣泛應(yīng)用于車(chē)載控制器中。UJA1076支持車(chē)載網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)應(yīng)用，這些應(yīng)用通過(guò)使用高速CAN作為主網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)控制電源和傳感器設(shè)備。

1）它集成有高速CAN收發(fā)器，所以在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)不需要外接CAN芯片，節(jié)約成本；SPLIT輸出管腳用來(lái)穩(wěn)定隱性總線電平；

2）可編程看門(mén)狗，帶有獨(dú)立的時(shí)鐘源；

3）串行外設(shè)接口SPI,用來(lái)與微控制器通信；

4）可輸出3.3V和5V兩種電壓，滿足系統(tǒng)的供電要求；

5）器件帶有喚醒源檢測(cè)，可通過(guò)CAN、LIN總線或本地喚醒管腳來(lái)喚醒，2個(gè)喚醒管腳WAKE1和WAKE2;

6）芯片的LIMP引腳，具有跛行回家輸出的功能。

1.4雙溫區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)介紹

本文所設(shè)計(jì)的雙溫區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)裝置的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。該雙溫區(qū)空調(diào)自動(dòng)控制器，由以下幾部分組成：雙溫區(qū)空調(diào)控制器、電源、鼓風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊、模式電機(jī)、左右區(qū)風(fēng)門(mén)執(zhí)行器、內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門(mén)、溫度傳感器、陽(yáng)光傳感器、CAN總線等構(gòu)成。

主控制器MC9S12HY64根據(jù)車(chē)內(nèi)外環(huán)境溫度、太陽(yáng)照射強(qiáng)大和人工設(shè)定要求，有傳感器采集溫度、光照等與主駕、副駕的設(shè)定溫度進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)FUZZY控制算法給出相應(yīng)的控制值，綜合控制鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速、左右風(fēng)門(mén)開(kāi)度、模式以及內(nèi)外循環(huán)等，使它們協(xié)調(diào)工作，共同完成對(duì)車(chē)內(nèi)溫度的控制作用。

下面以溫度翻板控制為例，對(duì)其控制算法進(jìn)行簡(jiǎn)要描述：

1）左右車(chē)內(nèi)溫度T_in_r/l由控制器內(nèi)置溫度T_in和當(dāng)前出風(fēng)左右出風(fēng)口溫度T_blow_r/l計(jì)算得出；

2）出風(fēng)口的所需溫度T_blow_value_r/l由算法公式根據(jù)左右設(shè)置溫度T_set_r/l、室外溫度T_amb、車(chē)內(nèi)溫度T_in_r/l計(jì)算得出，T_blow_value_r/l同時(shí)受光輻射強(qiáng)度V_Lux_r/l以及舒適度溫度點(diǎn)T_comf;

3）根據(jù)T_blow_value_r/l對(duì)應(yīng)出溫度翻板的邏輯位置值L_sys_valu.

2PCB布線設(shè)計(jì)

在PCB布線時(shí)之前先在AUTOCAD中繪制出空調(diào)控制器的外觀圖，以及按鍵、LCD和LED燈、接插件在板子上的固定位置。

繪制完成之后保存為。dxf格式，導(dǎo)入到PCB中作為禁止布線層（Keep-OutLayer）。對(duì)于有些要加上logo的電路板，可以采用這兩種方法：一：在AUTOCAD中將logo繪制出來(lái)，在導(dǎo)入到PCB板子中；二：將logo作為一個(gè)元件，先在器件庫(kù)中將其繪制出來(lái)，在將其作為一個(gè)元件導(dǎo)入到PCB板中。

對(duì)于電路板的板層設(shè)置，則要根據(jù)板子的要求和經(jīng)濟(jì)型綜合考慮。對(duì)于此雙溫區(qū)空調(diào)的電路板采用兩層布板即可滿足要求，這里采用兩層布板。

布線注意事項(xiàng)

1）首先擺放固定器件如按鍵、LCD和LED燈、接插件等并用Locked功能將其鎖住，以免在布線時(shí)將其移動(dòng)。

2）對(duì)于其他器件則按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個(gè)模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，分布于主控芯片MC9S12HY64的周?chē)?/p>

3）貼片焊盤(pán)上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。

4）電源芯片UJA1076和電機(jī)