基于STC单片机的汽车空调温度控制器

魏冬至，张梅红

(1. 郑州市技师学院， 河南 郑州 450007； 2河南工业贸易职业学院，河南 郑州 450053)

1 问题的提出

目前，市场上中低档轿车和许多货运载重汽车，大多都是采用手动空调，通过一些机械传动机构来完成空调的控制，不能对车厢内温度进行精确的控制，有时忽冷忽热，温度控制效果不太好，尤其是在手动空调温控系统出了问题以后，汽车的乘坐舒适性无法保障.

基于上述市场情况，笔者针对汽车空调的原理进行分析，设计出了基于STC单片机的汽车空调温度控制器.本设计中的温度控制器在不改变原车电路的情况下对其简单的进行改装，使乘坐舒适性得到了很大的提高.本温度控制器可以直接更换，方便快捷，乘坐舒适性也有了很大的保障.

2 汽车空调温度控制器的设计

2.1 汽车空调温度控制器的功能介绍

本设计中的汽车空调控制器由STC11F04E作为主控芯片，通过DS18B20来采集车厢内的温度，与预设温度作对比，来控制压缩机[1]21-25的工作，从而对汽车车厢的温度进行自动调节.控制器上有一个三位一体的数码管，交替显示车厢内实际温度和预设温度，两个预设温度的调节按键，一个警报蜂鸣器，一个电源总开关，和预留的红外接收头的座孔，当安装不方便时，可以接上红外接头，用红外遥控来进行预设温度的调节，提高了安装的灵活性.控制器还具有预设温度自动记忆功能，当下次重新开启的时候，就按照上次预设的温度进行调节，不需要每次都重新设置.

2.2 汽车空调温度控制器的硬件

主控芯片选用STC公司生产的STC11F04E，它是一款单时钟机器周期高速，低功耗、超强抗干扰的新一代8051[2]4-7单片机.片内集成可靠复位电路、EEPROM、看门狗及R/C振荡器，DIP-20封装的零售价格在4元左右，性价比比较高.

温度传感器是利用单总线数据传输的DS18B20，它无需任何外围电路，只需一根数据线即可完成温度值的传输，使用起来非常方便，另外配合半米左右的延长线，以便把DS18B20放到合适的位置进行温度检测.

显示装置是用一个三位一体0.4寸数码管，用来交替显示当前实际温度和预设温度.以便让乘客根据实际情况来调节预设温度.温控板上不仅有一个温度“加”和一个温度“减”的按键，而且还有一个红外接口，当控制器安装的位置不方便时驾驶员用手操作时，可以利用红外遥控来进行温度的调节，以增强安装的灵活性.

温控器上还有一个蜂鸣器，在开空调和调节温度时都会发出蜂鸣声、以便于乘客确认操作是否正确执行.

一个工作电压为5V可承载24V1A的继电器来控制压缩机的继电器，并且装有一个LED压缩机工作指示灯.可时刻让乘客了解空调工作状态.

电源部分是采用L7805进行降压，可提供5V、1A的工作电流，并有一个电源控制开关，来控制是否开启控制器.

2.3 汽车空调温度控制器的电路连接

使用5*6cm的双面镀锡的万用板为载体，在两个过孔之间可以焊接0805封装的元件，大部分的电阻都通过0805封装的直接焊在两个过孔之间，以有效节约空间.数码管的段选，除“f”段外，每个引脚各加了个750欧姆的限流电阻，之后连接至STC11F104E的P1.1～P1.7上.因为现实的温度保留一位小数，所以只需中间的数码管小数点亮就行了，为了节约一个I/O口，让“f”引脚直接串联上电阻接负极，这样也就只有中间的小数点会亮起，不仅温度数值可以正常显示，而且还节约了一个I/O口.

数码管的位选有三个SOP-23封装的三极管驱动，分别由STC15F104E的P3.4、P3.7和P1.1进行控制.两个12cm*12cm的四角按键，分别连接在P3.0和P3.1上，来对预设温度进行调整.在P3.2口，接的是红外接收头的信号线，有10K的上拉电阻.P3.3接DS18B20的信号线，有10K上拉电阻.则继电器是由SOP-23封装的三极管驱动，由P3.5口进行控制.

2.4 汽车空调温度控制器的安装方法

温控器上留有四个接口，左边是一路继电器常开引脚接口，用以控制压缩机继电器回路，安装时只需用两个线接至继电器与搭铁之间即可.左边第二个为12V电源输入接口.需要两根线接至汽车电源正极和搭铁.右边第二个为DS18B20温度传感器接口，只需把18B20延长线末端插入此接口，把18B20放置到鼓风机进风口周围即可.最右边为红外接收头插孔，如果安装的位置不方便手动调节则可接上这个红外接收头，使用红外遥控器进行温度设置.以满足不同车型应用的要求.

首先，12V汽车电源有电源接口引入，经过一个在正极上串联的1N4007二极管到控制板总开关，因二极管的单向导电性，所以即使是电源线和搭铁接反，也伤害不到控制板，可有效保护板上的电路电源经开关和10uF的电容滤波后送至L7805输入端，输出端由104瓷片电容和10uF电解电容滤波器后，为STC11F04E蜂鸣器、继电器、指示灯提供稳定的5V电源.这样整个板子的工作电压就建立起来了.

3 汽车空调温度控制器的工作过程

由STC11F04E控制18B20温度传感器检测鼓风机进口处温度，送至三位数码管进行显示，并与预设的温度作对比.当检测温度比预设温度高1摄氏度以上时，便控制继电器闭合，使压缩机进入制冷工作状态；当检测到温度下降至比预设温度低1摄氏度时，断开继电器使压缩机停止工作，当温度回升到超过预设温度1摄氏度以上时，闭合继电器实现制冷工作，就这样形成一个闭环控制来对车内温度进行调节.继电器的断开、闭合受控于温度判断，在温度判断时留有两度的温度差，这样可以有效的减少压缩机的通断频率，从而延长压缩机等配件的使用寿命，而人体对这两度温差感觉并不明显，所以并不会影响乘坐的舒适性.

控制板上的两个按键可以随时调节预设温度的大小，并且每调节一次蜂鸣器便会响一下，被修改后的预设温度随即被写入片内EEPROM中，以供下次上电时作为预设温度使用.

4 结语

这款汽车温度控制器设计简单，成本费用低，在使用过程中可以采用双面板来设计，全部使用贴片元件封装，很大程度上缩小控制板的体积，并且可以为其设计个外壳，放在车厢内看上去也很美观.还可以更改程序之后，用在其他温控系统之中，应用范围很广，推广的价值比较高.

参考文献：

[1] 郝 军.汽车空调[M].北京：机械工业出版社,2010.

[2] 李文华.单片机应用技术：C语言版[M].北京：人民邮电出版社,2011.