汽车温控系统软件关键技术专项方案.docx

汽车温控系统软件技术方案
1.技术目标：
本系统要求采取宏晶科技生产基于51内核STC89C516RD单片机，美国DALLAS企业生产DS18B20一线式数字温度传感器， 为关键芯片来来完成整个汽车温度控制系统开发。
本系统要求能以10次/s速度自动采集现场环境温度和光照强度、采集空调和窗帘开闭状态，并经过LCD液晶屏实时地显示出来。温度感应范围-55～+125℃，精度为±0.5℃。光强强度范围分为强、较强、中、较弱、弱5档。空调和窗帘状态为开或关。
用户能够经过手机或小灵通等终端和GSM模块连接系统之间进行无线通信，通信范围为移动网络覆盖全部范围，做到了真正通信范围无穷大。具体通信为：
1)当系统检测到温度和光强超出设定标准值时，会自动发送超标汉字提醒短信至用户手机。
2)用户能够向系统发送汉字短信，实时查询车内温度、光强、空调、窗帘情况。
3)用户能够发送控制信号控制车内3种动作：①拉上窗帘和拉开窗帘。拉窗帘是由单片机给高电平给LG9110，驱动马达，经过马达正转和反转来实现拉上窗帘和拉开窗帘动作。②开启空调和停止空调。经过单片机给LG9110高电平，驱动直流电机上扇叶，以此来模拟汽车空调开启和停止。③开启发动机和停止。发动机用电动马达模拟，经过单片机控制其转动和停止模拟汽车发动机开启和关闭。
2.技术内容
2.1.系统方案
本设计硬件电路包含电源模块、控制模块、温度模块、光强模块、显示模块、电机驱动模块和GSM通信模块等7部分组成。各模块之间关系图1所表示。

2.1. 1主控系统模块
主控系统模块采取宏晶科技生产基于51内核STC89C516RD+单片机来完成信号采集、控制和通信功效，它有64K片内FLASHROM和1280B片内RAM资源，并含有51内核，加密性很强，采取ISP下载方法简单易用，且存放容量较大，很适合于做开发设计使用。
在本设计中STC89C516RD+单片机担当了控制关键，首先经过前向通道对外部多种感应器进行数据采集，然后经过各输入模块不一样自适应算法将其和内部参考数据进行分析和比对，再经过GSM/CDMA网络向汽车用户发送警示短信，汽车用户也能够经过GSM/CDMA网络向系统发送查询和控制多种信息。
2.1.2温度模块
温度模块采取美国DALLAS企业生产DS18B20一线式数字温度传感器。DS1820数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件温度信息，经过单线接口送入主机CPU，被测温度值为-55～+125℃。温度模块和主控CPU接口电路图2所表示。

2.1.3光强模块
光强模块经过ADC0832将光敏电阻感应光强产生模拟信号转换为数字信号采样至单片机，实现对车内光强数据采集。
2.1.4LCD显示模块
显示模块采取带汉字字库LM6029LCD显示器显示输出。LM6029点阵图形液晶显示模块采取S680724控制器，点阵数128x64，自带汉字字库，采取8bit并行接口和主控CPU相连，显示模块和主控CPU接口电路图3所表示。

2.1.5电机驱动模块
直流电机驱动采取LG9110驱动芯片，它能经过控制线带动直流电机正、反转，从而控制外部输出设备动作，电机驱动模块和主控CPU接口电路图4所表示。

2.1.6GSM模块
GSM模块采取西门子企业生产TC35，含有中英文短信收发功效。TC35是Siemeils企业推出新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口，能够方便地和PC机、单片机连机通讯。能够快速、安全、可靠地实现系统方案中数据、语音传输、短消息服务(ShortMessageSer-vice)和传真。TC35模块工作电压为3.3～5.5V，能够工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W(900M)和1W(1800M)。
TC35采取是RS232电平接口，能够和PC机直接相连。在本设计中，需要主控CPUUART和TC35之间连接一个TTL转RS232电平电路。
2.1.7电源模块
电源模块采取LM2576DC/DC直流降压开关电源，能将+12V点烟器直流电压降至+5V和+3.3V等多个直流电压，以供电给其它模块。
2.2软件步骤
本系统软件分为4大部分。第一部分为DS18B20温度传感，需设定正确时序读取和输出信息;第二部分为光感传感，用ADC0832将光敏电阻感应模拟电压值转化成数字信号输送给单片机;第三部分为LM6029显示器，经过单片机控制显示车内状态;这三部分组成了主程序。第四部分为GSM模块，单片机经过串口中止接收和发送GSM模块通信信息。系统步骤图图5所表示。

2.3系统测试
系统测试采取逐一模块调试和测试方法。先用万用表测试电源模块输出是否为系统设计3.3V和5V;再经过ISP下载测试单片机最小系统;然后连接LCD模块测试其是否能够正常显示;接下来连接光强传感器和温度传感器测试温度和光强是否和采集值成正比;再测试窗帘、空调、发动机模拟系统在电源模块正常工作情况下能否正常工作;最终用PC机串口调试和GSM模块之间串行通信。
将整机系统连接好，电源模块接上电源，反复以上步骤，经过移动电话发信息到GSM模块当中，发送查询指令，观察移动电话机接收到信息数据和LCD显示器显示数据和显示中数据是否相符合。发送控制指令，观察系统是否按用户要求转动模拟发动机和空调、窗帘是否会自动拉上和关闭。经过以上测试，就能够判定整机运行是否正常。
附：方案技术规格：
技术指标
技术参数
输入规格
热电偶：K、S、R、E、J、N
热电阻：Pt100
线性电压：0~5V、1~5V、0~1V、0~100mV、0~20mV等
线性电流（需外接精密电阻分流）：0~10mA、0~20mA、4~20mA等
扩展输入（在MIO位置安装I4模块）：0~20mA、4~20mA输入及二线制变送器直接输入
扩充规格：在保留上述输入规格基础上，许可用户指定一个额外输入规格（可能需要提供分度表）

测量范围
K(0~1300℃)、S(0~+1700℃)、R（0~+1700℃）、E(0~1000℃)、J(0~1200℃)、N(0~1300℃)
Cu50(-50~+150℃) 、Pt100(-200~+900℃)
线性输入：-9990~+30000由用户定义
测量精度
0.3级（0.3%FS±0.1℃）
分辨率
对于K、E、T、N、J、Pt100 为 0.1℃，对于S、R为1℃
温度漂移
≤0.015%FS/℃（经典值约80ppm/℃）

扩充输入规格（不确保0.3级精度）：
T、B、WRe3-WRe25、WRe3-WRe526、Pt100(0.01℃)、Cu50等

采样周期
A/D转换器每秒采样8次；设置数字滤波参数FILt=1时，响应时间≤1秒
报警功效
上限、下限、偏差上限、偏差下限等4种方法，有上电免去报警选择功效
控制周期
0.5-120.0秒可调，设定值应为0.5秒整数倍
调整方法
位式调整方法（回差可调）采取AI人工智能技术PID调整，并可选择标准PID调整
输出规格（模块化）
继电器触点开关输出（常开+常闭，L1或L4模块）：250VAC/2A 或30VDC/1A
可控硅无触点开关输出（常开或常闭）：100~240VAC/0.2A（连续），2A（20mS瞬时，反复周期大于5S）
SSR电压输出：12VDC/30mA (用于驱动SSR固态继电器)
可控硅触发输出：可触发5~500A双向可控硅、2个单向可控硅反并联连接或可控硅功率模块
线性电流输出：0~20mA或4~20mA 可定义；输出电压≥11V；最大负载电阻500欧；输出精度0.2%FS

电磁兼容
IEC61000-4-4（电快速瞬变脉冲群），±4KV/5KHz； IEC61000-4-5（浪涌），4KV
隔离耐压
电源端、继电器触点及信号端相互之间 ≥2300VDC；相互隔离弱电信号端之间 ≥600VDC
电 源
100~240VAC，-15%，+10% / 50~60Hz；120-240VDC；或24VDC/AC，-15%，+10%
电源消耗
≤6W
使用环境
温度-10 ~ +60℃；湿度≤90%RH