淺析單片機控制的汽車智能降溫系統

楊智霞

摘要：車輛長時間停泊在烈日下暴曬，通常會造成車內的溫度過高，導致車主在進入到車內之后出現強烈不適感，且高溫會導致車內有害的氣體增加，對乘車人員的身體健康造成危害，這就對汽車的降溫系統提出了高要求。基于此，本文主要對單片機控制的汽車智能化降溫系統進行探究。

關鍵詞：單片機;汽車;智能;降溫系統;控制;策略

中圖分類號：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0230-02

0? 引言

高溫下的車體安全隱患是極其頻發且不易注意到的隱患，在高溫暴曬的情況下，汽車內部的溫度就會急劇上升，汽車內的高溫就會對人體的健康造成極大危害。當前，半導體制冷的裝置已在醫療衛生、電子技術、石油化工等各領域得到廣泛應用，且取得了顯著的效果。

1? 單片機概述

1.1 單片機原理? 單片機作為集成電路芯片，通常選用超大規模的集成電路技術將存有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在我國的各個行業都得到了廣泛應用[1]。單片機對汽車的智能降溫系統進行控制，主要原理就是通過空氣交換的原理，對汽車內外的溫度實施交換，以促使汽車內部的高溫空氣排出，并將室外的空氣導入，以平衡汽車內的溫度，并通過加濕裝置的運用，對汽車內的空氣實施加濕，并經過蒸發吸熱，促進溫度降低，達到汽車內外溫度的動態平衡。

1.2 單片機選型? 汽車溫度的控制系統當中，硬件選型和匹配極其重要，想要確保溫度的控制系統更為高效且精確，通常會選擇89C51型號的單片機。目前，該型號單片機的運用極其廣泛，通常就有下述優勢：第一，繼承了89C51的相優點，如價格低、容量大、性價比高;第二，不僅具備89C51的特點，而且還具備ISP的編程功能，以便于人們能夠依據產品的需求進行程序的編寫與改正;第三，89C51具有顯著的極限工作的頻率，通常為33MHz，并在該范圍中進行正常工作;第四，具備雙工UART的串行通道，促使數據具有更高的通用性;第五，89C51內部有相應的計時器，不需要單獨技能型連接;第六，具備雙數據的指示器，以確保工作的高效性以及便捷性;第七，該單片機具備全新加密的算法，其不僅增強了程序保密性，而且還能使單片機實現高效運用[2]。

1.3 溫度控制系統框架? 汽車降溫系統的設計中，通常有各種模塊配合與運用，而基于單片機控制的降溫系統，更需注重系統的集成模塊，通常包含了單片機的控制模塊、數據的采集模塊、溫度設置的驅動模塊、顯示模塊。降溫系統的工作流程為：第一，數據的采集模塊能夠將當前需測量的產品或空間溫度實施即時的采集和記錄，以確保數據具有顯著的時效性。將采集的溫度數據都輸入至單片機的控制模塊當中，該模塊對其實施加工和處理，通過處理之后的溫度數據，將顯示模塊呈現在屏幕上，以便于監測;第二，溫度的設置模塊能夠把溫度設定成恰當的數值，采集的溫度不在設定的范圍內，可運用單片機對溫度進行自動調控，在檢測的溫度過高或者過低的時候，單片機就能轉變驅動電路實施加熱或降溫，從而確保溫度保持適宜。

2? 單片機控制的汽車智能降溫系統

2.1 總體設計? 由單片機所控制的智能化降溫系統主要包含了兩個模塊，也就是車體模塊、控制模塊，在該系統當中，車體模塊通常包含了水循環的冷卻裝置、內外循環的氣體交換裝置、半導體的制冷裝置、太陽能的供電裝置。在系統控制的模塊，其通常包含了電路自動的控制模塊、遠程手動的控制模塊。在整個系統中，太陽能電池具備的物理性能，可以將整個裝置改為太陽能天窗，通過太陽能的光電轉變成原能，并將相關太陽能轉變成電能用做半導體的制冷裝置。在車內的溫度到達溫度控制器所設置的數值時，其電路的自動控制就能啟動，先切換為外循環，且抽氣泵運行，并把車內的大約70℃高溫和環境中40℃空間實施交換，通過內外空氣的交換，促使車內的溫度和環境的溫度保持一致，從而實現首步的降溫;其次，在環境溫度下，將其切換為內循環模式，以促進半導體制冷的啟動，通過半導體的制冷降溫，氣體經過汽車的空調管道排到汽車的車內，以促使汽車內部的氣流通過內循環降到設定的溫度，通常為26℃。在臨時停車或者需要在預定的時間內到達車的時候，車主可將遠程手動的控制模塊進行啟動，并通過時間的控制系統，設置某個時刻，以實現車體的恒溫系統啟動，達到遠程提前降低溫度的效果，詳見圖1。

在該系統中，控制模塊與車體模塊通常能分別確保車體溫度具備的恒溫性，根據圖2可知，兩個部分所控制的裝置之間是互相支撐、互相配合、協同工作的，以確保恒溫系統的運動具備足夠的可靠性。

系統整體的布局通常會受到車體水箱以及空調的限定，一般放置在汽車車內部的前端。本系統主要是將原先致使車輛高溫的太陽能都轉變為控溫能源，其既能實現溫度的控制，又不會造成較大的油耗，放置由于高溫而產生相應的安全隱患。同時，通過車內的原有部件，通常不需對車體實施大型改造，而需另附零件，不需要對車輛實施組裝，并經過太陽能板提供給車體內外循環的系統，以促使車體能夠迅速降溫，從而實現車載空調的實際耗能得到有效降低。

2.2 半導體的制冷裝置? 半導體的制冷裝置通常由冷端肋片、半導體的制冷片等構成，其主要是汽車車體的恒溫系統控制的核心部分，可以把汽車車體高溫氣體實施冷卻與降溫處理，并將其排到汽車的車體內，從而達到汽車的降溫效果。

在系統設計中，半導體的制冷裝置主要是通過半導體的制冷裝置通過半導體的制冷片具備的peltier效應達到溫度變化。對于半導體的制冷片（TE）而言，其也被稱作為熱電制冷片，其沒有相應的滑動部件，適合運用于空間受限、可靠性較高、無制冷污染的各種場合。在半導體系統中，其工作原理主要是通過直流電流的加熱與冷卻。經過直流電流具備的極性改變，決定了相同制冷片上達到加熱或者冷卻。經過電流大小及半導體的材料N、P的元件對數決定了加熱或者制冷的加熱功效。其具體原理是，在電流流經有一定溫度梯度導體的時候，既有通過導體電阻形成焦耳熱，而且導體還會吸收或者放出熱量，并在溫差是△T的導體兩點間，其吸熱量或者放熱量是：

Qι=ι×I×△T

式子中，Qι代表吸熱或者放熱功率，ι是湯姆遜系數，I為工作電流，△T則是溫度梯度。

半導體制冷屬于特種新型的一種冷源，與傳統的與其他的汽車制冷方法相對比，其可開展不需要任何的制冷劑進行制冷，可無噪音、無污染額連續工作。與此同時，半導體的制冷片的熱慣性極小，制冷、制熱的時間先對較快，在熱端散熱的良好冷端空載的狀況下，其通電時間低于一分鐘，其制冷片就能產生最大溫差。因為半導體的制冷片屬于電流換能型的片件，能夠對溫度進行高精度控制，并實現程控、遙控、計算機的控制，以構成自動的控制系統。

2.3 內外循環的管道裝置? 通過汽車空調循環管道以及汽車內循環的風機、內外循環端的溫度傳感器、抽氣泵，通常指具有一進一出抽氣嘴與排氣嘴各一個，且在進口處可以持續形成的真空或者負壓，把降溫裝置所形成的冷風，經過汽車的內循環送到車體。在汽車內已經配置了內外循環的系統，其可以不啟動車只是通過太陽能供電將溫度設置好的內外的循環系統進行自動啟動，當外循環的模塊溫度的傳感器感應到車內溫度到達設置的高溫的時候，外循環的管道循環系統就會自動啟動，這個時候，進風口自動開啟，通過汽車的排風機的功率大且排風量大，其工作的電壓是6-24V，并具有自動調解有事，和太陽能板位于不同日照下所輸出的電壓不穩定情況相互補，并隨著車內的溫度逐漸升高，而通過太陽能所引發的外循環電路會自動啟動，且通過排風機具備的排風性能達到自動降溫。在汽車內的溫度從60-70℃降至40℃之后，外循環就會自動結束。汽車的室內溫度到達和環境溫度同等的狀況下，由于環境的溫度比內循環設定的溫度高，就會實現內循環。在內循環的過程當中，車內外氣流通道關閉，也就是進風口會關閉，且半導體的制冷裝置就會啟動，開風機自動啟動的時候，吸入氣流，并形成了汽車內的氣流循環。

2.4 太陽能供電裝置? 為了有效解決汽車的發電機沒有啟動時汽車車體恒溫系統開啟的動力來源狀況，可通過太陽能光伏的發電技術，把太陽能的電池板安裝在汽車的頂部，在太陽暴曬的狀況下，運用高溫提供的環境資源，以太陽能的吸收進行供電。太陽能的供電裝置主要是由太陽能的控制器、太陽能的電池組、蓄電池構成。太陽能的光伏發電主要是依據光生伏特效應原理，不管是獨立，還是并網發電，其都是由控制器、電池板、逆變器三個部分構成，主要是由電子元器件組成，通常沒有機械部件，由此可知，光伏發電的設備精煉且具有穩定、可靠的長壽命。目前，太陽能電池當中的光電轉換的效率最高的是單晶硅的太陽能，其光電轉換的效率最高能到達24%，由此可知，通過單晶硅的太陽能電池，通過陽光的照射，光就能即刻轉換成直流電，提供給車體恒溫系統的相關裝置，以促進汽車內的溫度降低。

3? 結束語

綜上所述，單片機所控制的汽車智能化降溫系統通常體積小、結構緊湊、安裝便捷，和汽車的內外循環相結合，可節省復雜化的傳輸管路，和汽車原先的部件沒有體積沖突、沒有電路沖突，且可以使半導體制冷能耗得到有效降低，因此，該系統能有效降低高溫暴曬的汽車內的溫度。

參考文獻：

[1]陳守佳，高志彬，郝大亮，等.基于52單片機的車內溫度調節系統[J].內燃機與配件，2019（011）：84-85.

[2]倪瑞，張萬達.基于AT89S51單片機的溫濕度監測與控制系統設計[J].自動化與儀表，2019，34（05）：54-56.

[3]高麗英.基于單片機控制的汽車智能降溫系統[J].汽車實用技術，2019（12）：39-44.