基于ARM9和DS18B20的汽车空调系统设计

汽车空调,汽车 温度传感器18b20

　2010年　第1期

仪表技术与传感器

Instrument　Technique　and　Sensor2010　

No11　

基于ARM9和DS18B20的汽车空调系统设计

姚　帆,王振臣,张少兵,赵路路

(燕山大学西校区电院工业计算机控制工程河北省重点实验室,河北秦皇岛　066004)

　　摘要:采用ARM9内核芯片S3C2410为控制器,设计了一种嵌入式汽车空调温度控制系统,可实现现场显示、实时控制等功能。传感器使用了单总线数字式温度传感器DS18B20测量温度值。阐述了系统的构成原理和实现流程,重点介绍了系统的硬件结构。结合温度模糊控制算法,实验表明系统的硬件电路简单、控制精度好、可靠性高,且易于扩展。关键词:嵌入式;传感器;汽车空调;ARM9;DS18B20

中图分类号:TP212;273　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-1841(2010)01-0061-03

AutoAir2conditionerSystemBasedonARMandDS18B20

YAOFan,WANGZhen2chen,ZHANGShao2bing,ZHAOLu2lu

(KeyLabofIndustrialComputerControlEngineeringofHebeiProvince,YanshanUniversityQinhuangdao066004,China)

Abstract:Theembeddedsystemsarewidelyusedincommunications,domesticelectric,autoelectrandotherfields.ThispaperusedthecorechipS3C2410ofARM9asthecontroller,anecontrolforauto2motiveair2conditioning,whichcanrealizethefunctionsofspot2timcontrol.IttemperaturesensorDS18B20tomeasurethetemplethewasintroduced,emphasizedthehardwareconnection.theexperimentshowsthatthissystemhassimplehardwareandexpansibility.Keywords:esensoair2conditioning;ARM9;DS18B200　引言

达640×480。LQ080V3DG01要求其电源电压Vdd典型值为313

V/5V,并且LCD数据和控制信号的高电平输入电压在213～515V内,低电平输入电压在-013～019V内,故可直接与S3C2410直接相连

[1]

传统的汽车空调采用的都是任务单一、响应速度较慢的普通单片机控制,在温度测量上是将温度值的模拟信号先采样再进行A/D转换,这样就可能由于长线传输、放大电路零点漂移等造成较大的误差,使得控制效果较差。该系统采用智能型数字温度芯片DS18B20测温,输出信号全部数字化,便于控制,并使外围电路大大简化。控制器选用基于ARM920T内核的RISC微处理器S3C2410,响应速度快,芯片外围资源丰富,易于扩展,适合各种嵌入式系统的设计开发。

1　系统硬件设计

,如图2所示

。

系统主要由温度传感器、ARM9微控制器和显示、控制单元组成。模拟实验中先通过车内外多个温度传感器采集温度值数据,并实时显示,再由控制器对其进行分析处理发出控制信号,驱动鼓风机和电机等执行机构做出相应动作。硬件结构框图如图1所示

。

图2　S3C2410和LQ080V3DG01连接图

控制器芯片S3C2410内部自带1个LCD驱动控制器,其接口可以与单色、灰度、彩色STN型和彩色TFT型的LCD直接相连接,但是需要根据所连接的LCD的类型设置相应寄存器中的显示模式。因此,在软件部分设计驱动程序时需要针对

LQ080V3DG01来相应地设置控制器内的寄存器LCDCON1～LCDCON5。112　存储模块

由于系统中采用多个温度传感器,而且每个传感器都有各

图1　系统硬件结构框图

自的专有序列号,所以需要保存各个传感器的序列号、各点温度值和温度值报警范围以及所做操作的数据。为了以后调用数据备案、分析,要求存储器可靠性高,而且要求掉电后保存的传感器序列号和存储数据不能丢失,能够进行多次擦写。系统采用K9F1208UDM-YC80作为NandFlash存储器。

111　显示模块

显示部分选用TFT—LCD器件LQ080V3DG01,其分辨率可

基金项目:河北省重点攻关项目(06213905D)

收稿日期:2009-05-11　　收修改稿日期:2009-10-22

汽车空调,汽车 温度传感器18b20

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InstrumentTechniqueandSensor

DS18B20进行温度转换、读取温度值。114　主控模块

Jan12010　

K9F1208UDM-YC80的存储容量为64Mbit,数据总线宽

度为8位,工作电压为217～316V,仅需单313V电压就即可完成在系统的编程与擦除操作。连接电路图如图3所示,同时

S3C2410的NCON配置端口必须接上拉电阻,为增加稳定性R/nB端口也接上拉电阻

[2]

控制器基于ARM9来设计,与普通单片机相比,ARM9的功能显然很强大,最明显的区别就是它在执行指令时采用流水线机制,使得指令吞吐量得到大大的增加,同时具有分开的指令和数据存储器,减少了在每个时钟周期内必须完成的最大工作,进而允许使用更高的时钟频率。控制器芯片选用基于

ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器S3C2410,主

。

频可达203MHz.该工作频率能够使处理器轻松运行Windows

CE、Linux等操作系统并进行较为复杂的信息处理。

由于系统是通过改变鼓风机的转速和混合风门的开度来调节汽车车内温度,故可选用S3C2410的GPB0口输出控制信号,来控制鼓风机的转速,采用的是PWM控制[4]。三极管T1

图3　S3C2410和K9F1208UDM-YC80连接图

为风机运转的驱动管,T1为放大倍数较高的功率放大管,型号为D1559,直接驱动风机运转,D1为续流二极管,其主要作用是,。,,100%,其余各级风力下输出的脉冲占空

113　数据采集模块

数据采集部分采用单总线数字温度传感器DS18B20作为测温元件,测量范围为-55～+125℃,精度为±015℃,完全能满足汽车空调温度测量的需要64ROM、配置寄存器、温度传感器、和TL组成。64位序列号,。由于序列号唯一,故

、下限均匀分布。

混合风门开度的控制是通过控制直流电机正反转来实现的,系统采用驱动芯片L298来控制直流电机。驱动芯片的输入电压是引脚GPF0和GPF1的电压差,在调速时一根引脚线为低电平,另一个引脚产生调速方波,这样两个引脚的电压差就可通过控制其中一个引脚来控制。当需要改变电机转动方向时,将两个引脚的输出相反即可。主控电路图如图4所示

。

可实现一个总线上挂载多个DS18B20组成传感器网络,又能简化系统硬件电路设计[3]。

将S3C2410的GPE0口作为单总线口,挂载多个DS18B20实现多点监测。测量温度时,主机先发复位脉冲,使总线上所以的DS18B20都被复位,接着发送ROM操作指令启动在线的

图4　主控电路图

2　系统软件设计时必须严格遵守单总线协议,每次读写操作前都必须将

DS18B20进行复位,然后才能执行读写指令。复位时,主机将

系统的软件部分基于专门为计算机嵌入式应用而设计的

Linux操作系统来设计的,其源代码开放且大部分都是用C语

数据线拉为低电平并保持480～960μs,然后释放数据线,再由上拉电阻将数据线拉高15～60μs,等待DS18B20发出存在脉冲,这样就完成了复位操作。

与DS18B20进行通信主要完成以下三个基本子程序:初始

言编写的,少量源程序启动代码和硬件初始化代码是用汇编语言编写的,可移植性强。

温度测试子程序是用C语言编写的,因此在驱动DS18B20

汽车空调,汽车 温度传感器18b20

　　　第1期

姚帆等:基于ARM9和DS18B20的汽车空调系统设计

总线中,实现汽车电子开发的高度集成化

。

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化程序(复位程序)、“读”子程序、“写”子程序。初始化(复位)子程序如下:

unsignedcharInitDS18 …… 此处隐藏：3830字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……