一种汽车车内温湿度控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种汽车车内温湿度控制系统及方法，属于汽车控制技术领域。


背景技术：

2.汽车是人们生活及工作中必不可少的一部分，汽车工业技术进步对汽车的需求和要求也提出来新的要求。为了给车内驾驶员以及乘车人员一个舒适的乘坐环境，温湿度控制系统装置成为汽车保持适宜温度的重要组成部分。
3.国外主流汽车空调控制系统已从手动控制迭代为全自动，我国大部分空调控制器依赖进口。依照我国目前的汽车空调系统的电子化程度，开发具有自主知识产权的汽车空调自动控制器依旧是一大难题，所以在我国手动控制或简单的位式控制占绝大多数。手动控制不仅会导致汽车车内温湿度与乘车人员对舒适度的要求有偏差，不能满足乘客对舒适和节能型的要求，而且很容易分散驾驶员的注意力，这对于汽车行车过程中的安全性是很不利的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种汽车车内温湿度控制系统及方法，依据对汽车内外部的温湿度环境采集，通过特定传感器以及根据车内人员对环境要求将其转换为可用的电信号，电信号反馈给传感器以及调节系统后，依据指令实现对汽车内部温湿度的控制。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明提供一种汽车车内温湿度控制系统，包括：主控模块、传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块；所述传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块均与所述主控模块连接；所述传感器模块用于检测汽车车内温度和湿度，并传输至所述主控模块；所述液晶显示模块用于从主控模块获取汽车车内温度和湿度数据，并进行显示；所述报警模块用于当检测的汽车车内温度或湿度值超过预设阈值时，进行报警；所述继电器模块用于驱动负载工作，调整汽车车内温度和湿度；所述负载为风机和湿度调节器；所述阈值设置模块用于对汽车车内温度和湿度阈值进行设置，并发送至单片机；所述主控模块用于获取所述传感器模块的检测数据并发送至所述液晶显示模块进行显示；以及，判断传感器模块的检测数据超过预设阈值时，控制所述报警模块预警以及控制所述继电器模块处于工作状态。
6.进一步的，所述主控模块采用单片机。
7.进一步的，所述传感器模块选用单总线温湿度数字传感器。
8.进一步的，所述液晶显示模块还用于显示温度和湿度的预设阈值，所述预设阈值包括温度的上限和下限，湿度的上限和下限。
9.进一步的，所述报警模块采用有源蜂鸣器。
10.进一步的，所述有源蜂鸣器采用三极管驱动；所述有源蜂鸣器的正极连接电源正极，所述有源蜂鸣器的负极连接三极管的集电极，所述三极管的基级通过限流电阻连接单片机i/o口，单片机的i/o口输出低电平，三极管低电平有效，输出一个低电平经过限流电阻，三极管导通，驱动有源蜂鸣器报警。
11.进一步的，所述继电器模块为继电器，所述继电器连接负载，所述继电器采用三极管驱动。
12.进一步的，所述控制系统还包括外扩存储模块，所述外扩存储模块用于存储预设的汽车车内温度和湿度阈值；所述外扩存储模块采用eeprom芯片。
13.本发明还提供一种汽车车内温湿度控制方法，基于前述的汽车车内温湿度控制系统实现，所述方法包括：获取传感器模块检测的温度和湿度数据并进行显示；若检测的温度和湿度在预设的阈值范围内，则继续检测；若检测的温度或湿度在预设的阈值范围之外，则控制继电器模块处于工作状态，同时控制报警模块进行报警；通过继电器模块驱动负载工作调整温度或湿度至预设阈值范围内。
14.本发明的有益效果为：（1）本发明提供一种汽车车内温湿度控制系统，通过传感器检测车内温湿度值实时显示出来，使汽车车内的温度和湿度可视化。
15.（2）本发明可根据需求设置温湿度系统的温度阈值和湿度阈值，以满足车内人员对车内温湿度的要求，使系统更人性化智能化。
16.（3）本发明采用继电器驱动负载，任意温湿度超限，都能自动开启相应的继电器驱动相应的调节系统，当任意温湿度超限后与之对应的小灯就会亮，并产生蜂鸣器报警。
17.（4）本发明温湿度阈值保存在外部存储器中，能实现阈值的掉电存储，能有效防止汽车发动机停止后用户设置的阈值丢失。
附图说明
18.图1为汽车风道系统示例；图2为本发明提供的一种汽车车内温湿度控制系统结构图；图3为本发明提供的一种汽车车内温湿度控制方法流程图。
具体实施方式
19.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.汽车车内的温湿度主要是由发动机产热，外部环境对车内温湿度的影响等多方面决定的。整个汽车空调系统可以通过六个受控装置来实现的：控制混合风门开度的混合风门电机、控制暖风散热器的暖水电池阀、控制内外循环风门的外循环电磁阀、控制风向风门的风向风门电机、控制鼓风机的鼓风机调速电路以及压缩机电磁阀。其风道系统如图1所
示。
21.针对上述的风道系统，本发明提供一种汽车车内温湿度控制系统，参见图2，包括：主控模块、传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块。
22.具体的，主控模块是核心模块，用于控制整个系统的运行。传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块均与主控模块连接，主控模块用于获取传感器模块的检测数据并发送至液晶显示模块进行显示，以及，判断传感器模块的检测数据超过预设阈值时，控制报警模块预警以及控制继电器模块处于工作状态；传感器模块为温湿度传感器，传感器模块用于检测汽车车内温度和湿度，并传输至主控模块；液晶显示模块为液晶屏，液晶显示模块用于从主控模块获取汽车车内温度和湿度数据，并进行显示；报警模块用于当检测的汽车车内温度或湿度值超过预设阈值时，进行报警；继电器模块用于驱动负载工作，调整汽车车内温度和湿度；其中负载包括风机和湿度调节器；阈值设置模块用于对温度和湿度阈值进行设置，并发送至单片机。
23.本发明中，主控模块选取低电压、低功耗、高性能单片机，适用于控制较为复杂系统，指令系统中除含有大量的转移指令和i/o口的逻辑操作以外还包括位处理功能，以便应用于工业生产，满足工业控制的要求，并且价格便宜经济适用且货源供应相对充足的单片机，便于产品后续生产。单片机需要有较高的可靠性和安全性，且集成度相对较高，体积小节省空间，其内部采用总线结构的形式把各功能部件集成在一块芯片上，不仅可以减少各芯片之间的连线，而且对单片机的可靠性和抗干扰能力有了明显的提高。另外，由于其体积小的原因，能有效屏蔽外界强磁场环境的不利干扰，能适应外界恶劣的工作环境。
24.本发明中，传感器模块选用新型的单总线温湿度数字传感器，目前常用的微机与外部设备之间进行数据传输的串行总线主要有i2c、spi和sci三条总线。其中i2c总线以同步串行时钟线和数据线的方式进行通信，spi总线则以同步串行时钟线、数据输入线和数据输出线的方式进行通信，而sci总线是以异步方式进行通信的。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。
25.液晶显示模块：利用液晶物理特性，通过电压对显示区域进行电压控制，有电液晶屏就会有显示，这样即可以显示出传感器检测到的温湿度。目前液晶显示器厚度薄、可以直接驱动大规模的集成电路、可以实现全彩色显示。液晶显示模块可以直接连到单片机的接口，液晶显示模块是一个慢显示器件，标志是否为低电平，若为低电平，表示当前状态不忙，则此指令就会失效，要显示字符时在最开始的时候要先输入显示字符的地址。
26.本发明中，液晶显示模块还用于显示预设的温、湿度上限值和下限值。
27.需要说明的是，预设的温、湿度上限值和下限保存在外部存储器中，掉电数据不丢失，并且可以通过四只按键上调或下调。
28.本发明中，报警模块采用有源蜂鸣器，只要蜂鸣器通过一定的电流值，蜂鸣器就可以按照一定的频率发出报警声，但是单片机引脚的驱动电流是非常小，不足以驱动蜂鸣器工作，因此本发明中采用一个三极管来驱动蜂鸣器。蜂鸣器的正极接电源正极，负极接三极
管的集电极，三极管的基级通过限流电阻接单片机i/o口，单片机的i/o口输出低电平，三极管低电平有效，输出一个低电平经过限流电阻，三极管导通。电流的方向是电源经过蜂鸣器开关，流经蜂鸣器开关，然后经过蜂鸣器最后回到地。只要传感器模块检测的温度或湿度超过预设的阈值，单片机输出低电平，三极管导通，蜂鸣器开关打开，进行报警，以提示当前的温湿度已经不在所设定的范围内，蜂鸣器由一开关控制。可以自主的关闭或打开报警模式。
29.本发明中，继电器模块为继电器，单片机输出的pwm通过周期及占空比控制继电器，继电器用于控制负载工作状态，进而对温度高低和湿度高低进行控制。这里的负载包括风机和湿度调节器。
30.电路中的继电器模块控制冷热干湿的原理是一样的，均采用三极管驱动，继电器模块和蜂鸣器的驱动原理是一样的，也就是低电平有效，经过限流电阻。单片机的i/o口输出一个低电平，三极管导通。电流方向就是从电源流经发光二极管、二极管、线圈，这三者属于并联关系。那么电流方向经过并联器件再经过三极管回到地。只要单片机的i/o口输出一个低电平，线圈就会得到电流，同时发光二极管也会得电，发光二极管发光。接线端子部分可以看成一部分独立电路，和整个电路是没有联系的，处于常闭状态。当线圈吸合时开关就会接到常开，接线端子部分就会接通，相当于一个控制开关，可以接负载，当负载接通时，继电器一吸合就会驱动负载。当温湿度超过预设阈值时，单片机会由原来的高电平跳变成为低电平，这种情况下三极管就会导通紧接着继电器吸合，继电器相当于电路中的开关，可以控制负载工作。
31.本发明中，还包括外扩存储模块，外扩存储模块采用eeprom芯片，用于存储温度上限、温度下限、湿度上限以及湿度下限等数值。
32.需要说明的是，本发明还包括电源供电模块，用于为主控模块供电。
33.基于上述的汽车车内温湿度控制系统，本发明提供一种汽车车内温湿度控制方法，参见图3，包括：获取传感器模块检测的温度和湿度数据并进行显示；若检测的温度和湿度在预设的阈值范围内，则继续检测；若检测的温度或湿度在预设的阈值范围之外，则控制继电器模块处于工作状态，同时控制蜂鸣器进行预警；通过继电器模块驱动负载工作调整温度或湿度至预设阈值范围内。
34.需要说明的是，系统启动时，首先进行初始化，经过一定延时后，在进行温湿度检测。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，包括：主控模块、传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块；所述传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块和阈值设置模块均与所述主控模块连接；所述传感器模块用于检测汽车车内温度和湿度，并传输至所述主控模块；所述液晶显示模块用于从主控模块获取汽车车内温度和湿度数据，并进行显示；所述报警模块用于当检测的汽车车内温度或湿度值超过预设阈值时，进行报警；所述继电器模块用于驱动负载工作，调整汽车车内温度和湿度；所述负载为风机和湿度调节器；所述阈值设置模块用于对汽车车内温度和湿度阈值进行设置，并发送至单片机；所述主控模块用于获取所述传感器模块的检测数据并发送至所述液晶显示模块进行显示；以及，判断传感器模块的检测数据超过预设阈值时，控制所述报警模块预警以及控制所述继电器模块处于工作状态。2.根据权利要求1所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述主控模块采用单片机。3.根据权利要求2所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述传感器模块选用单总线温湿度数字传感器。4.根据权利要求2所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述液晶显示模块还用于显示温度和湿度的预设阈值，所述预设阈值包括温度的上限和下限，湿度的上限和下限。5.根据权利要求2所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述报警模块采用有源蜂鸣器。6.根据权利要求5所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述有源蜂鸣器采用三极管驱动；所述有源蜂鸣器的正极连接电源正极，所述有源蜂鸣器的负极连接三极管的集电极，所述三极管的基级通过限流电阻连接单片机i/o口，单片机的i/o口输出低电平，三极管低电平有效，输出一个低电平经过限流电阻，三极管导通，驱动有源蜂鸣器报警。7.根据权利要求2所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述继电器模块为继电器，所述继电器连接负载，所述继电器采用三极管驱动。8.根据权利要求2所述的一种汽车车内温湿度控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括外扩存储模块，所述外扩存储模块用于存储预设的汽车车内温度和湿度阈值；所述外扩存储模块采用eeprom芯片。9.一种汽车车内温湿度控制方法，基于权利要求1至8任意一项所述的汽车车内温湿度控制系统实现，其特征在于，所述方法包括：获取传感器模块检测的温度和湿度数据并进行显示；若检测的温度和湿度在预设的阈值范围内，则继续检测；若检测的温度或湿度在预设的阈值范围之外，则控制继电器模块处于工作状态，同时控制报警模块进行报警；通过继电器模块驱动负载工作调整温度或湿度至预设阈值范围内。

技术总结
本发明公开了一种汽车车内温湿度控制系统及方法，由主控模块、传感器模块、液晶显示模块、报警模块、继电器模块以及阈值设置模块来实现。传感器模块通过感受外界的温度并采集，把采集到的温湿度信号经过转换变成数字信号传入主控模块，主控模块经过数据处理实时反馈给继电器模块，依据指令驱动负载实现对汽车内部温湿度的控制。本发明实现了当传感器测量到的温湿度超过预设温湿度阈值时，继电器吸合，驱动相应的负载来进行温湿度调节，以满足车内人员对车内温湿度的要求，使系统更人性化智能化。化。化。


技术研发人员：卫凯龙 王泉 李有池 张武凤 曹彪
受保护的技术使用者：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/19