汽车空调风机控制器的设计开题报告.docx

本科生毕业设计（论文）开题报告毕业设计题目： 学 院： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子信息工程0802班 学生姓名： 指导教师： 2012年 3月15日基于单片机的汽车空调风机控制器的设计一、课题研究的目的和意义随着经济的不断发展，人们对生活质量的要求也在不断地提高。在电子技术方面厂家也不断的推出了各种电子产品以满足人们的需要，人们对而能够自动控制风量的汽车风机控制器的需求正日益增长。但传统的汽车风机控制器为按键式或旋钮式，驾驶员在驾驶的同时需要操作按键或旋钮，为安全驾驶埋下了隐患。而且随着人们对汽车需求的不断增加, 消费者除了对汽车使用性的要求外, 对汽车本身的舒适度和使用寿命的要求也在不断的提高汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一, 为汽车提供制冷取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制, 已成为汽车市场竞争的主要手段之一。风机控制器作为汽车空调系统中风机的驱动器件, 是汽车空调系统中一个重要的组件, 对车厢的环境舒适度和空调系统的使用寿命有着重要的影响。然而, 普通的风机控制器的电路简单, 功能单一而且保护后没有可恢复性。容易造成整个空调系统失效。使得空调制造商不断遭到客户的抱怨，带来了很多麻烦。因此，从市场的需求出发，设计了该款新型的，有多种保护功能，可灰复的风机控制器, 相信一定有很大的发展空间。基于单片机的汽车空调风机控制器，采用了基于stc89c52的单片机控制技术，使用ds18b20芯片作为数字温度计获取周围温度，使用l298n作为电机的驱动芯片，在此基础上设计单片机的外围电路，使其达到自己控制风机速度，更符合人们的需求，增加市场竞争力。二、课题研究的主要任务和预期目标1主要任务及要求1) 学习stc89c52单片机、ds18b20数字温度计芯片、h桥驱动模块、l298n驱动芯片、1602液晶显示屏、理解其工作原理，并达到对其熟练应用。2) 学习keil c软件的使用方法，同时加强c-51语言的编程能力，提高对外围电路控制上的编程技巧，达到精简代码并实现全部功能的效果。同时也要从编译时出现的错误和软件bug中总结经验，吸取教训。3) 通过学习eda软件protel99se的使用方法，掌握原理图设计、pcb设计，实现pcb设计的自动布线，最终印制出pcb板。4) 根据设计方案，分模块进行硬件连接和软件调试，实现预定的功能。在完成基本功能的实现后尽量完善扩展功能，在最后阶段进行系统整合，最终制作出完整的汽车空调风机控制器。2预期目标1) 掌握单片机控制系统硬件电路的设计思路，熟悉相关外部设备器件的使用方法。要求分别完成实时温度测量模块、led1602显示模块、h桥驱动模块的设计。在完成以上基本功能后，努力实现电机的保护模块的设计，进而完成汽车空调风机控制器的硬件电路设计。2) 使用c语言与汇编语言对硬件电路进行软件编程，完善温度测量算法的精确度、美化液晶显示模块人机界面在此基础上争取解决电机保护模块设计的难题，进而实现汽车空调风机控制器的预期功能。三、设计方案1设计思想随着人们对汽车需求的不断增加, 消费者除了对汽车使用性的要求外, 对汽车本身的舒适度和使用寿命的要求也在不断的提高。风机控制器作为汽车空调系统中风机的驱动器件, 是汽车空调系统中一个重要的组件, 对车厢的环境舒适度和空调系统的使用寿命有着重要的影响。然而, 普通的风机控制器的电路简单, 功能单一而且保护后没有可恢复性, 容易造成整个空调系统失效。对于风机控制器来说, 在电源电压一定情况下通过串联分压方式, 改变汽车空调风机（以下简称风机)两端的电压, 从而改变风机的转速和风量, 使人感觉舒适。一般来讲, 串联分压方式有三种无源式一利用电阻进行分压:有源开关式一利用mos管工作在开关状态进行分压:有源线性式一利用mos管或达林顿管工作在线性状态进行分压。无源式风机控制器，这类风机控制器结构最为简单, 一般采用电阻分压。该类风机控制器有简单可靠低廉等优点, 但不能实现连续可调,一般用于低档车上。有源开关式风机控制器，这类风机控制器电路中的mos管工作在开关状态。其优点是效率高,节约能源。缺点为增加电源的纹波, 进而影响其它用电设备的正常使用。有源线性式风机控制器， 这类风机控制器发扬了前两种风机控制器的优点, 克服了他们的一些不足, 具有多种保护功能。目前, 这类风机控制器技术在福特宝马、奔驰等中高档车上得到广泛应用。空闲状态软件流程图如下：开始1602显示当前温度确定当前温度否是否有消息判断消息 是改变电机转速并显示温度温度上升 温度下降2方案论证单片机系统的开发是硬件、软件相结合的过程。要完成单片机系统的开发，首先要针对实际应用选择合理的单片机芯片和外围器件，并以此为基础，设计硬件电路。对于单片机芯片，本次设计选择了stc公司的89c52芯片。stc89c52 是一种低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在线系统可编程flash。 stc89c52具有以下标准功能： 8k字节flash，256字节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，stc89c52可降至0hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8k字节在系统可编程 flash。对于本课题，该芯片完全可以达到标准。对于温度这种非电量要想通过单片机来获取，必须使用温度传感器。传统的温度检测通常以热敏电阻作为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差、测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换为数字信号后才能由单片机进行处理。因此，本次设计应该选择一个集测量系统和存储器与一体的芯片。dallas半导体公司的数字化温度传感器ds18b20是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器，其测量温度范围为 -55 c+125 c，在-10+85 c范围内精度为 0.5 c。ds18b20的性能特点为：1) 采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它i/o口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）；2) 测温范围为-55-+125，测量分辨率为0.0625；3) 内含64位经过激光修正的只读存储器rom；4) 适配各种单片机或系统机；5) 用户可分别设定各路温度的上、下限；6) 内含寄生电源。ds18b20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/lsb形式表达，其中s为符号位。例如125的数字输出为07d0h，25.0625的数字输出为0191h，25.0625的数字输出为ff6fh，55的数字输出为fc90h。温度值低字节msblsb温度值高字节 高低温报警触发器th和tl、配置寄存器均由一个字节的eeprom组成，使用一个存储器功能命令可对th、tl或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下：msblsb r1、r0决定温度转换的精度位数：r1r0=“00”，9位精度，最大转换时间为93.75ms；r1r0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；r1r0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；r1r0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是th、tl、配置寄存器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；第6、7、8字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的crc码，可用来保证通信正确因此，根据ds18b20的这些基本特性，本次设计采用了体积更小、适用电压更宽、更经济的数字温度传感器ds18b20。1602液晶显示模块 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在各类仪表和低功耗系统中得到广泛的应用。根据显示内容可以分为字符型液晶，图形液晶。根据显示容量又可以分为单行16字，2行16字，两行20字等等。这里介绍常用的字16字x2行的字符型液晶模块的使用方法。这是一种通用模块。与数码管相比该模块有如下优点：1.位数多，可显示32位，32个数码管体积相当庞大了2.显示内容丰富，可显示所有数字和大、小写字母3.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。1602采用标准的16脚接口，其中：（模块背面有标注）第1脚：vss为地电源第2脚：vdd接5v正电源 第3脚：v0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度（建议接地，弄不好有的模块会不显示）第4脚：rs为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：rw为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚：e端为使能端，当e端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：d0d7为8位双向数据线。第1516脚：空脚1602液晶模块内部的字符发生存储器（cgrom)已经存储了不同的点阵字符图形，这些字符有，阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其中数字与字母同ascii码兼容。其内部还有自定义字符（cgram），可用业存储自已定义的字符。1602模块的设定，读写，与光标控制都是通过指令来完成，共有11条指令，如下：指令1：清显示，光标复位到地址00h位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00h。指令3：光标和显示模式设置 i/d：光标移动方向，高电平右移，低电平左移，s:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 d：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 c：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 b：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位 s/c：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。r/l，高向左，低向右。指令6：功能设置命令 dl：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 n：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 f: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。（有些模块是 dl：高电平时为8位总线，低电平时为4位总线） 指令7：字符发生器ram地址设置，地址：字符地址*8+字符行数。(将一个字符分成5*8点阵，一次写入一行，8行就组成一个字符)指令8：置显示地址，第一行为：00h0fh,第二行为：40h4fh。指令9：读忙信号和光标地址 bf：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。指令11：读数据。当电路设计完成后，下面的工作就应该是使用c语言对单片机系统进行软件开发了。keil是目前最流行的单片机开发软件，对于使用c语言进行开发的项目，keil已经成为必备的开发工具。keil提供了一个集成的开发环境，它包括c编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器，这样可以缩短开发周期。本次设计采用的硬件元器件和相关的软件均可以达到预期要求，为下一步的课题开发和设计奠定了良好的基础。在软件编程方面，本次设计使用的有限状态机思想具备严谨的科学性，使程序的规划上升到全局的、系统的层次，符合“自顶向下,逐步求精”的原则。不仅使程序的可读性大大加强，易于代码实现，同时也有效地防止了某些重要细节的遗漏，便于容错设计，显著地提高了程序的可靠性。四、课题进度安排第1周熟悉课题，查阅资料第2周查阅文献，撰写开题报告第3周撰写开题报告，外文翻译第4周外文翻译，完成开题报告第5周完成外文翻译第6周分析学习pwm原理第7周完成温度测量模块的设计第8周完成电机驱动模块的设计第9周完成显示模块的设计第10周温度测量程序的编写与调试第11周电机驱动程序的编写与调试第12周显示部分程序的编写与调试第13周完成实物并调试程序第14周撰写毕业论文第15周撰写并修改毕业论文第16周修改毕业论文，准备答辩第17周答辩参考文献：1 at89c51 data sheep philips semiconductors 1999.dec2yang. y., yi. j., woo, y.y., and kim. b.: optimum design for linearityand efficiency of microwave doherty amplifier using a new loadmatching technique, microw. j., 2001, 44, (12), pp. 20363 vizimuller, p.: rf design guide-systems, circuits, and equations (artechhouse, boston, ma, 1995)4r. dye, “visual object-orientated p