基于STM32冷藏車空調控制器的設計與開發

彭紅超

（鄭州新基業汽車電子有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著嵌入式技術的迅猛發展，STM32在汽車電子行業應用越來越廣泛，它顯著提高了冷藏車的智能化控制和安全性能。由于物流業的不斷發展，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，車內的情況不容易被觀察和發現異常情況，因此開發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單片機的冷藏車控制器的控制原理和實現遠程監控的方法。由于冷藏車空調具有特殊性，對控制器有較高的可靠性和安全要求，綜合考慮選定STM32單片機作為主控CPU。

1 系統功能

系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統組成框圖

軟件設計采用模塊化設計，具有可讀性強，方便移植等優點。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、物聯網通信等子程序組成。

1）溫度采集

STM32內部自帶16路AD采集通道，1MHz轉換速率、12位轉換精度。采樣電路由熱敏電阻式溫度傳感器和高精度電阻串聯分壓組成，為保證采樣的穩定性和精準性，后級經過電阻電容RC濾波后到CPU的采樣IO管腳。

2） LED顯示

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

LED屏內部原理圖如圖2所示。LED顯示屏驅動顯示電路原理圖如圖3所示。

3）物聯網通信接口

遠程模塊能實時監測冷藏車制冷機組的“全部工況”，并且上傳保存到云服務器，包括：回風溫度、除霜溫度、電源電壓、故障信息、開關機狀態、運行模式、衛星定位、移動速度、信號強度和所有可設置參數等。上傳周期為每隔15s一組數據，保存周期長達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，則系統為備電工況；控制器檢測備電電源輸入為“0”時，則系統為路用工況。

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

開機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，啟動蒸發風機3s后啟動冷凝風機，3s后啟動壓縮機工作。當達到溫度再啟動時也按此順序進行。

溫控循環邏輯方框圖如圖5所示。該控制系統的除霜可分為兩種：①根據除霜間隔時間進行除霜；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后啟動壓縮機關閉蒸發風機和冷凝風機。如果除霜終止溫度到或者除霜時間到將關閉壓縮機和除霜電磁閥，除霜結束。自動除霜流程如圖6所示。

2）手動除霜流程：當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，關閉蒸發風機和冷凝風機，如果除霜終止溫度到或者除霜時間到將關閉壓縮機和除霜電磁閥，除霜結束。手動除霜流程如圖7所示。

圖2 LED屏內部原理圖

圖3 顯示電路原理圖

圖4 物聯網通信接口電路原理圖

圖5 溫控循環框圖

圖6 自動除霜流程

圖7 手動除霜流程

3 結語

基于STM32控制，帶有物聯網通信功能的冷藏車控制器，具有精度高響應速度快，可以實現精準控制和監測功能。實踐證明，該控制器經濟、實用、安全、可靠，適用于各種冷藏車，在汽車電子行業有很好的應用前景。