基于STM32冷藏车空调控制器的设计与开发

彭红超

（郑州新基业汽车电子有限公司，河南 郑州 450000）

随着嵌入式技术的迅猛发展，STM32在汽车电子行业应用越来越广泛，它显著提高了冷藏车的智能化控制和安全性能。由于物流业的不断发展，冷藏车使用的场合和频率越来越高，例如对温度控制要求较高的疫苗和药品，生鲜食品与园艺品。再加上冷藏车密封密闭，车内的情况不容易被观察和发现异常情况，因此开发一款符合市场需求的冷藏车控制器势在必行。本文介绍了基于STM32单片机的冷藏车控制器的控制原理和实现远程监控的方法。由于冷藏车空调具有特殊性，对控制器有较高的可靠性和安全要求，综合考虑选定STM32单片机作为主控CPU。

1 系统功能

系统结构框图如图1所示。

图1 系统组成框图

软件设计采用模块化设计，具有可读性强，方便移植等优点。程序主要由主程序和定时中断程序组成。主程序主要由初始化程序、看门狗、按键扫描、AD采样、LED屏显示、故障处理、物联网通信等子程序组成。

1）温度采集

STM32内部自带16路AD采集通道，1MHz转换速率、12位转换精度。采样电路由热敏电阻式温度传感器和高精度电阻串联分压组成，为保证采样的稳定性和精准性，后级经过电阻电容RC滤波后到CPU的采样IO管脚。

2） LED显示

数码管工作原理：LED数码管 （LED Segment Displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划、公共电极。数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a、b、c、d、e、f、g、dp来表示。

LED屏内部原理图如图2所示。LED显示屏驱动显示电路原理图如图3所示。

3）物联网通信接口

远程模块能实时监测冷藏车制冷机组的“全部工况”，并且上传保存到云服务器，包括：回风温度、除霜温度、电源电压、故障信息、开关机状态、运行模式、卫星定位、移动速度、信号强度和所有可设置参数等。上传周期为每隔15s一组数据，保存周期长达1年。通信接口电路原理图如图4所示。

2 工作原理

控制器运行工况分为：路用工况和备电工况两种情况。控制器检测备电电源输入为“1”时，则系统为备电工况；控制器检测备电电源输入为“0”时，则系统为路用工况。

“备电电源输入”和“点火开关输入”两路电源输入必须有一路电源输入为“1”，否则系统不能开机。备电和点火开关同时输入，按开关键和备电键都可以启动。如果输入无点火开关电源 （车辆电源），按开机键不能启动，此时如果有备电输入，可以按备电开机。

开机启动顺序无论路用工况还是备电工况都要按照按电源键或备电键除霜阀接通3s，启动蒸发风机3s后启动冷凝风机，3s后启动压缩机工作。当达到温度再启动时也按此顺序进行。

温控循环逻辑方框图如图5所示。该控制系统的除霜可分为两种：①根据除霜间隔时间进行除霜；②手动除霜。

1）自动除霜流程：允许除霜温度到并且除霜间隔时间也到，打开除霜电磁阀并将除霜间隔时间清零，5s后启动压缩机关闭蒸发风机和冷凝风机。如果除霜终止温度到或者除霜时间到将关闭压缩机和除霜电磁阀，除霜结束。自动除霜流程如图6所示。

2）手动除霜流程：当手动按下除霜按键且允许除霜温度到，打开除霜电磁阀并把除霜间隔时间清零，5s后启动压缩机，关闭蒸发风机和冷凝风机，如果除霜终止温度到或者除霜时间到将关闭压缩机和除霜电磁阀，除霜结束。手动除霜流程如图7所示。

图2 LED屏内部原理图

图3 显示电路原理图

图4 物联网通信接口电路原理图

图5 温控循环框图

图6 自动除霜流程

图7 手动除霜流程

3 结语

基于STM32控制，带有物联网通信功能的冷藏车控制器，具有精度高响应速度快，可以实现精准控制和监测功能。实践证明，该控制器经济、实用、安全、可靠，适用于各种冷藏车，在汽车电子行业有很好的应用前景。