基于STM32的汽車(chē)空調調速模塊信號發(fā)生器的設計

1.6 系統電源電路

　　系統直接采用220V市電供電，輸入首先經(jīng)過(guò)一個(gè)100mA/250V的自恢復保險絲，確保內部發(fā)生意外短路故障時(shí)能快速有效地保護系統。再通過(guò)L1共模電感和C1安規電容構成的EMI電路，提高系統受外部電網(wǎng)波動(dòng)或電源噪聲等EMI干擾^[6]。再使用15V/5W的工頻變壓器將電壓降到15V，并通過(guò)整流、濾波轉換成直流電壓輸出。系統需要較多種類(lèi)電源電壓，首先通過(guò)高效率的降壓型DC-DC芯片LM2576-ADJ將電壓穩壓到5V供PWM電路和切換信號輸出通道的繼電器使用;MCU及其外圍電路工作需要的3.3V電源則由一片LDO芯片LD1117-3.3將5V進(jìn)一步穩壓到3.3V得到。另外通過(guò)使用一片LDO芯片HT7550對地串聯(lián)一個(gè)6.8V穩壓管可直接將15V電源穩壓到12V，來(lái)為LIN通信電路提供工作電源。圖6為系統電源電路。

　　電路中還設計了一個(gè)掉電檢測電路，當系統發(fā)生斷電情況時(shí)可迅速通知MCU將用戶(hù)當前的操作設定存入EEPROM中，下次開(kāi)機上電時(shí)再將數據讀取出來(lái)使用。將15V電源經(jīng)30kΩ和10kΩ電阻分壓后接到比較器LM311的同相端，反相端接到由LM385BZ-2.5基準電路輸出的2.5V參考電壓上。當斷電瞬間電源電壓從15V跌到10V時(shí)比較器迅速反轉產(chǎn)生一個(gè)下降沿輸出，觸發(fā)MCU的外部中斷，通知其進(jìn)行掉電保護操作。

2 軟件設計

　　系統軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主程序包含了DC輸出及校準、PWM輸出、LIN通信幀編碼及輸出、顯示及按鍵掃描、掉電保護等幾個(gè)功能函數。

　　系統校準是廠(chǎng)家出廠(chǎng)前使用的校準程序，用于信號發(fā)生器首次上電開(kāi)機時(shí)，DC通道的輸出值校準，校準采用上/下限兩點(diǎn)式線(xiàn)性校準方式，分別校準1V和10V輸出點(diǎn)，校準公式為y=x*(y2-y1)/(x2-x1)+y1。只需校準一次，校準值存入EEPROM，斷電不丟失。

　　系統使用MCU內部鎖相環(huán)將系統8M外部主時(shí)鐘倍頻到72MHz，保證在PWM輸出時(shí)可通過(guò)分檔改變TIME1的時(shí)鐘預分頻系數，實(shí)現頻率1Hz～1kHz，占空比0%～100%范圍內1%的分辨率和準確度。DC輸出時(shí)則需要根據輸出設定值，結合兩點(diǎn)式線(xiàn)性校準公式調整輸出PWM的占空比，從而改變輸出的電壓值。

　　LIN通信則按照LIN 2.0總線(xiàn)標準，使MCU的USART工作在LIN模式下，并編寫(xiě)了一個(gè)LIN數據幀編碼及發(fā)送函數，波特率為9600，數據位8位，停止位1位，無(wú)校驗位。報文幀由報文頭和響應內容組成，見(jiàn)圖7：報文頭包括13位長(cháng)度的同步間隔，同步域0x55，標識符場(chǎng)0x61;響應內容為5個(gè)字節，包括data1(給定速度0～255間任意值)、data2、data3、data4分別為固定值0x02、0x20、0x00。校驗和域是數據域所有字節的和的反碼。

　　系統采用一個(gè)外部中斷用于掉電檢測，當中斷事件發(fā)生時(shí)，立即將用戶(hù)當前設定的參數寫(xiě)入EEPROM。等待下次開(kāi)機時(shí)再從EEPROM中讀取方便用戶(hù)繼續使用上次設定。存儲的主要參數有當前信號類(lèi)型、DC輸出值、PWM輸出頻率和占空比、LIN模塊型號和檔位、測試/老化模式等。測試模式下，用戶(hù)可手工設置當前輸出具體值，并作出任意調整。老化模式下，用戶(hù)則只需選擇信號類(lèi)型和模塊型號，信號發(fā)生器將定時(shí)每間隔5分鐘自動(dòng)每次按滿(mǎn)量程的10%步進(jìn)循環(huán)輸出。

3 結論

　　采用本方法設計的汽車(chē)空調調速模塊信號發(fā)生器已經(jīng)達到了設計要求，并已形成產(chǎn)品在汽車(chē)空調調速模塊產(chǎn)品的測試、老化等生產(chǎn)檢測環(huán)節中使用，并取得了良好的使用效果。

參考文獻：

　　[1]徐進(jìn),李金壽,唐煒銘,等.汽車(chē)空調控制系統的現狀和發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術(shù),2014.11:242-244

　　[2]孫書(shū)鷹.新一代嵌入式微處理器STM32F103開(kāi)發(fā)與應用[J].微計算機應用.2010.12:59-63

　　[3]牛燕煒.有源低通濾波器設計與仿真分析[J].現代電子技術(shù),2007.12:181-183

　　[4]曾潔,郭永偉. LIN網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與汽車(chē)電子控制[J].電子產(chǎn)品世界,2004.12:71-72

　　[5]寰宇.正確選擇和安裝EMI濾波器[J].電子產(chǎn)品世界,2003.11:54-58