基于STM32冷藏車空調(diào)控制器的設(shè)計與開發(fā)

彭紅超

（鄭州新基業(yè)汽車電子有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，STM32在汽車電子行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，它顯著提高了冷藏車的智能化控制和安全性能。由于物流業(yè)的不斷發(fā)展，冷藏車使用的場合和頻率越來越高，例如對溫度控制要求較高的疫苗和藥品，生鮮食品與園藝品。再加上冷藏車密封密閉，車內(nèi)的情況不容易被觀察和發(fā)現(xiàn)異常情況，因此開發(fā)一款符合市場需求的冷藏車控制器勢在必行。本文介紹了基于STM32單片機(jī)的冷藏車控制器的控制原理和實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。由于冷藏車空調(diào)具有特殊性，對控制器有較高的可靠性和安全要求，綜合考慮選定STM32單片機(jī)作為主控CPU。

1 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，具有可讀性強(qiáng)，方便移植等優(yōu)點。程序主要由主程序和定時中斷程序組成。主程序主要由初始化程序、看門狗、按鍵掃描、AD采樣、LED屏顯示、故障處理、物聯(lián)網(wǎng)通信等子程序組成。

1）溫度采集

STM32內(nèi)部自帶16路AD采集通道，1MHz轉(zhuǎn)換速率、12位轉(zhuǎn)換精度。采樣電路由熱敏電阻式溫度傳感器和高精度電阻串聯(lián)分壓組成，為保證采樣的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性，后級經(jīng)過電阻電容RC濾波后到CPU的采樣IO管腳。

2） LED顯示

數(shù)碼管工作原理：LED數(shù)碼管 （LED Segment Displays）由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃、公共電極。數(shù)碼管實際上是由7個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a、b、c、d、e、f、g、dp來表示。

LED屏內(nèi)部原理圖如圖2所示。LED顯示屏驅(qū)動顯示電路原理圖如圖3所示。

3）物聯(lián)網(wǎng)通信接口

遠(yuǎn)程模塊能實時監(jiān)測冷藏車制冷機(jī)組的“全部工況”，并且上傳保存到云服務(wù)器，包括：回風(fēng)溫度、除霜溫度、電源電壓、故障信息、開關(guān)機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行模式、衛(wèi)星定位、移動速度、信號強(qiáng)度和所有可設(shè)置參數(shù)等。上傳周期為每隔15s一組數(shù)據(jù)，保存周期長達(dá)1年。通信接口電路原理圖如圖4所示。

2 工作原理

控制器運(yùn)行工況分為：路用工況和備電工況兩種情況。控制器檢測備電電源輸入為“1”時，則系統(tǒng)為備電工況；控制器檢測備電電源輸入為“0”時，則系統(tǒng)為路用工況。

“備電電源輸入”和“點火開關(guān)輸入”兩路電源輸入必須有一路電源輸入為“1”，否則系統(tǒng)不能開機(jī)。備電和點火開關(guān)同時輸入，按開關(guān)鍵和備電鍵都可以啟動。如果輸入無點火開關(guān)電源 （車輛電源），按開機(jī)鍵不能啟動，此時如果有備電輸入，可以按備電開機(jī)。

開機(jī)啟動順序無論路用工況還是備電工況都要按照按電源鍵或備電鍵除霜閥接通3s，啟動蒸發(fā)風(fēng)機(jī)3s后啟動冷凝風(fēng)機(jī)，3s后啟動壓縮機(jī)工作。當(dāng)達(dá)到溫度再啟動時也按此順序進(jìn)行。

溫控循環(huán)邏輯方框圖如圖5所示。該控制系統(tǒng)的除霜可分為兩種：①根據(jù)除霜間隔時間進(jìn)行除霜；②手動除霜。

1）自動除霜流程：允許除霜溫度到并且除霜間隔時間也到，打開除霜電磁閥并將除霜間隔時間清零，5s后啟動壓縮機(jī)關(guān)閉蒸發(fā)風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)。如果除霜終止溫度到或者除霜時間到將關(guān)閉壓縮機(jī)和除霜電磁閥，除霜結(jié)束。自動除霜流程如圖6所示。

2）手動除霜流程：當(dāng)手動按下除霜按鍵且允許除霜溫度到，打開除霜電磁閥并把除霜間隔時間清零，5s后啟動壓縮機(jī)，關(guān)閉蒸發(fā)風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)，如果除霜終止溫度到或者除霜時間到將關(guān)閉壓縮機(jī)和除霜電磁閥，除霜結(jié)束。手動除霜流程如圖7所示。

圖2 LED屏內(nèi)部原理圖

圖3 顯示電路原理圖

圖4 物聯(lián)網(wǎng)通信接口電路原理圖

圖5 溫控循環(huán)框圖

圖6 自動除霜流程

圖7 手動除霜流程

3 結(jié)語

基于STM32控制，帶有物聯(lián)網(wǎng)通信功能的冷藏車控制器，具有精度高響應(yīng)速度快，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制和監(jiān)測功能。實踐證明，該控制器經(jīng)濟(jì)、實用、安全、可靠，適用于各種冷藏車，在汽車電子行業(yè)有很好的應(yīng)用前景。