单片机的汽车空调电路设计
摘 要本设计以单片机技术和大学期间所学的处理器芯片相关知识当作背景，设计了一种能够实现温湿度检测、制冷和加热等功能的汽车空调控制系统，在硬件系统上设计了复位电路和时钟电路结合AT89C51单片机芯片构成了最小系统电路，通过该电路完成了对参数显示电路、DHT11温湿度传感器电路和等电路的驱动。在系统软件中通过C语言对智能汽车空调控制系统的目标代码进行了设计，并结合编程软件实现了对系统运行过程中的变量采集。本智能汽车空调系统最大的特征是以单片机电路结合传感器电路的巧妙搭配，通过智能传感器实现对系统外部的非电量的检测并且转换为数字信号传入智能汽车空调系统进行处理，大幅度的提升了系统的工作性能。在对系统设计成果进行验证的环节，通过大量的测试数据与标准仪器检测的数据进行比较的形式，对比结果一致，表示本智能汽车空调控制系统的一切任务指标都已达标。
目录
一、 引言 1
（一） 智能汽车空调的发展背景 1
（二） 智能汽车空调的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能汽车空调的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） DHT11温湿度传感器简介 4
（四） 继电器开关简介 4
（五） LCD1602液晶屏模块简介 5
（六） 机械按键介绍 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 温湿度检测电路设计 8
（三） 加热器/制冷器启闭电路设计 8
（四） 温湿度等参数显示电路设计 10
（五） 按键电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能汽车空调的主程序流程设计 12
（二） DHT11温湿度检测流程设计 12
（三） 加热器启闭流程设计 13
（四） 制冷器启闭流程设计 14
（五） LCD1602液晶显示流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 18
参考文献 19
致 谢 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能汽车空调的发展背景
因为老式智能汽车空调控制系统在多次的使用过程中出现了很多无法规避的问题，开发人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中使用控制芯片等微处理器来作为控制器的智能汽车空调控制系统是最为妥善的一套措施，因为控制器芯片是对程序语言的一种执行器件，从而它将全部遵照研发人员的思想进行工作，而较早期的智能汽车空调系统所有选用技术含量低的模拟技术或者机械结构作为主要架构，所以近似无法定期对系统进行优化，而微处理器的可更新程序特点则完全解决了这一重大方案缺陷。以微处理器芯片作为主控核心的智能汽车空调系统内部将以AT89C51单片机最小系统作为系统硬件中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器、人机交互模块、液晶显示器和其他必要模块，通过C程序代码的配置，将以最高效的程序执行流程来对智能汽车空调系统的功效进行驱动。本课题将对智能汽车空调控制系统作为研究目标并应用了AT89C51单片机来作为该系统的主控核心部分，通过软硬件系统的配置实现了一款具备所有预期功能指标的电子系统，本课题构建的该款智能汽车空调系统是对现如今市场上现有产品成果的一次多多少少的提升，这次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对当前相关智能汽车空调控制系统研究现状的改进和增加。因为控制器芯片含有多管脚性而且开发者可以通过代码对每个引脚进行灵活的操控，所以以控制芯片作为主控的智能汽车空调系统能够完成对非常多数量的传感模块、模块电路的驱动，不论是在功效还是目标上，工作性能中的参数精度和性能丰富性都将被极大的增加。本课题通过这款AT89C51单片机来实现本论文将要配置的这款智能汽车空调系统将以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统相互间的交流。以主控器件等微处理器方案实现的崭新智能汽车空调控制系统是对传统智能汽车空调控制系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示和智能传感器等崭新技术优良的内部设计到了智能汽车空调系统中，这是传统智能汽车空调控制系统不可能实现的，尽管是在运行过程中出现非常多紊乱，也不用担心该系统的质量，从而只要对代码进行改进优化而且重新烧写就行了，这些特征都是传统智能汽车空调控制系统所无法比拟的。
智能汽车空调的国内外发展现状
通过对网络和图书馆中智能汽车空调控制系统的设计开发文献等一些相关参考材料进行翻阅和归纳总结之后，能够知道当前市面上的绝大多数智能汽车空调控制系统产品处于一种略过时的现状，这些智能汽车空调系统全是以一些成本低廉并且性能较为简要的16位数字处理器当作主控。国际上正在以一种炙手可热的研究状态对智能汽车空调控制系统进行研发，由于较早期的智能汽车空调控制系统早已不能满足如今人们对于其多功能和高性能的指标要求，因此对新型系统的需求正在不断上升，这也是国际上的专家学者如今主要的研究目标。对如今市面上现存的智能汽车空调控制系统来说，它们所呈现出的共同不足之处是高功耗、外观设计感不佳并且技术支持力度低等，其中高功耗比较突出，这是由于早期的处理器还不具备低功耗性能，CMOS技术还没有在智能汽车空调系统中获得普及，这是其电压电流消耗大的一个主要原因。
本文主要研究内容
本设计以智能汽车空调控制系统的研究现状为背景，提出了一种能够通过AT89C51单片机作为主控核心的智能汽车空调控制系统，这个系统具备比市面上多数相关产品更低的功率消耗和成本，下列为本课题将要完成的研究内容。
设计内容
1）设计参数显示电路，通过对LCD1602液晶屏的驱动，将待显示的参数通过单片机送入液晶屏内部；
2）设计温湿度检测电路，通过单片机对DHT11传感器的驱动，实现对周围环境温湿度的采集；
3）设计继电器电路，并通过MOS管对继电器进行驱动；
实现功能
1）具有制冷和加热两种模式；
2）当按下制冷模式按键后，可设置制冷，当温度高于设定温度时，继电器模块闭合，启动制冷器进行制冷，当高于设定温度时，关闭制冷器；
3）当按下加热模式按键后，可设置加热，当温度高于设定温度时，继电器模块断开，关闭加热器，当低于设定温度时，继电器闭合，开启加热器对 内内进行加热；
4）具有显示功能，实时显示车内温度和湿度两项参数。
方案设计及元器件选择
智能汽车空调的方案设计
硬件结构框图是对智能汽车空调控制系统硬件电路中各子电路模块的总结划分后形成的，通过这个框图能够直观的知道各电路模块与主控处理器相互之间的数据流动和相连关系。智能汽车空调系统的结构框图以AT89C51单片机最小系统电路当作核心部分，这个部分中保存着代码，为整个系统输出驱动指令和接收采集数据。
温湿度传感器采用DHT11，它将采集到的汽车内的温湿度参数并以单总线方式传送给51单片机进行处理；加热器/制冷器开关由继电器组成，用于实现对汽车空调加热器/制冷器的启闭；显示器用于实现系统参数的显示；按键用于实现模式的选择和温度的设置，这就是各模块的主要功能介绍。
图1 智能汽车空调系统框图设计
目录
一、 引言 1
（一） 智能汽车空调的发展背景 1
（二） 智能汽车空调的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能汽车空调的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） DHT11温湿度传感器简介 4
（四） 继电器开关简介 4
（五） LCD1602液晶屏模块简介 5
（六） 机械按键介绍 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 温湿度检测电路设计 8
（三） 加热器/制冷器启闭电路设计 8
（四） 温湿度等参数显示电路设计 10
（五） 按键电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能汽车空调的主程序流程设计 12
（二） DHT11温湿度检测流程设计 12
（三） 加热器启闭流程设计 13
（四） 制冷器启闭流程设计 14
（五） LCD1602液晶显示流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 18
参考文献 19
致 谢 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
智能汽车空调的发展背景
因为老式智能汽车空调控制系统在多次的使用过程中出现了很多无法规避的问题，开发人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中使用控制芯片等微处理器来作为控制器的智能汽车空调控制系统是最为妥善的一套措施，因为控制器芯片是对程序语言的一种执行器件，从而它将全部遵照研发人员的思想进行工作，而较早期的智能汽车空调系统所有选用技术含量低的模拟技术或者机械结构作为主要架构，所以近似无法定期对系统进行优化，而微处理器的可更新程序特点则完全解决了这一重大方案缺陷。以微处理器芯片作为主控核心的智能汽车空调系统内部将以AT89C51单片机最小系统作为系统硬件中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器、人机交互模块、液晶显示器和其他必要模块，通过C程序代码的配置，将以最高效的程序执行流程来对智能汽车空调系统的功效进行驱动。本课题将对智能汽车空调控制系统作为研究目标并应用了AT89C51单片机来作为该系统的主控核心部分，通过软硬件系统的配置实现了一款具备所有预期功能指标的电子系统，本课题构建的该款智能汽车空调系统是对现如今市场上现有产品成果的一次多多少少的提升，这次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对当前相关智能汽车空调控制系统研究现状的改进和增加。因为控制器芯片含有多管脚性而且开发者可以通过代码对每个引脚进行灵活的操控，所以以控制芯片作为主控的智能汽车空调系统能够完成对非常多数量的传感模块、模块电路的驱动，不论是在功效还是目标上，工作性能中的参数精度和性能丰富性都将被极大的增加。本课题通过这款AT89C51单片机来实现本论文将要配置的这款智能汽车空调系统将以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统相互间的交流。以主控器件等微处理器方案实现的崭新智能汽车空调控制系统是对传统智能汽车空调控制系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示和智能传感器等崭新技术优良的内部设计到了智能汽车空调系统中，这是传统智能汽车空调控制系统不可能实现的，尽管是在运行过程中出现非常多紊乱，也不用担心该系统的质量，从而只要对代码进行改进优化而且重新烧写就行了，这些特征都是传统智能汽车空调控制系统所无法比拟的。
智能汽车空调的国内外发展现状
通过对网络和图书馆中智能汽车空调控制系统的设计开发文献等一些相关参考材料进行翻阅和归纳总结之后，能够知道当前市面上的绝大多数智能汽车空调控制系统产品处于一种略过时的现状，这些智能汽车空调系统全是以一些成本低廉并且性能较为简要的16位数字处理器当作主控。国际上正在以一种炙手可热的研究状态对智能汽车空调控制系统进行研发，由于较早期的智能汽车空调控制系统早已不能满足如今人们对于其多功能和高性能的指标要求，因此对新型系统的需求正在不断上升，这也是国际上的专家学者如今主要的研究目标。对如今市面上现存的智能汽车空调控制系统来说，它们所呈现出的共同不足之处是高功耗、外观设计感不佳并且技术支持力度低等，其中高功耗比较突出，这是由于早期的处理器还不具备低功耗性能，CMOS技术还没有在智能汽车空调系统中获得普及，这是其电压电流消耗大的一个主要原因。
本文主要研究内容
本设计以智能汽车空调控制系统的研究现状为背景，提出了一种能够通过AT89C51单片机作为主控核心的智能汽车空调控制系统，这个系统具备比市面上多数相关产品更低的功率消耗和成本，下列为本课题将要完成的研究内容。
设计内容
1）设计参数显示电路，通过对LCD1602液晶屏的驱动，将待显示的参数通过单片机送入液晶屏内部；
2）设计温湿度检测电路，通过单片机对DHT11传感器的驱动，实现对周围环境温湿度的采集；
3）设计继电器电路，并通过MOS管对继电器进行驱动；
实现功能
1）具有制冷和加热两种模式；
2）当按下制冷模式按键后，可设置制冷，当温度高于设定温度时，继电器模块闭合，启动制冷器进行制冷，当高于设定温度时，关闭制冷器；
3）当按下加热模式按键后，可设置加热，当温度高于设定温度时，继电器模块断开，关闭加热器，当低于设定温度时，继电器闭合，开启加热器对 内内进行加热；
4）具有显示功能，实时显示车内温度和湿度两项参数。
方案设计及元器件选择
智能汽车空调的方案设计
硬件结构框图是对智能汽车空调控制系统硬件电路中各子电路模块的总结划分后形成的，通过这个框图能够直观的知道各电路模块与主控处理器相互之间的数据流动和相连关系。智能汽车空调系统的结构框图以AT89C51单片机最小系统电路当作核心部分，这个部分中保存着代码，为整个系统输出驱动指令和接收采集数据。
温湿度传感器采用DHT11，它将采集到的汽车内的温湿度参数并以单总线方式传送给51单片机进行处理；加热器/制冷器开关由继电器组成，用于实现对汽车空调加热器/制冷器的启闭；显示器用于实现系统参数的显示；按键用于实现模式的选择和温度的设置，这就是各模块的主要功能介绍。
图1 智能汽车空调系统框图设计
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