专利名称：汽车内环境控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及现代车载自动空调系统，主要是一种汽车内环境控制系统。
背景技术：
内环境控制系统即自动空调系统是现在汽车必备的一个系统。空调功能主要是制冷和送 风的功能，另外，空调还有除雾的功能，基于这些功用，现代汽车基本都配备这种内环境控 制系统，包括家庭轿车，商务车，巴士，甚至是工业用车，目前常用的技术可靠性较差，性 能不稳定。
实用新型内容
本实用新型目的就是要克服上述技术中的不足，而提供一种采用以FPGA作为微处理器 的汽车内环境控制系统，以FPGA作为中心处理器控制和管理各个内环境控制的终端，中央 处理器通过对温度，湿度传感器的信息采集，可对制冷、加热、换气和空气净化的装置进行 管理和控制。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种汽车内环境控制系统，主要包括中央 处理器、液晶显示屏、LED指示灯、风速调节杆、自动增益控制模块、温度调节杆、温度传感 器和电源供电模块，中央处理器分别与电源供电模块、温度传感器相连接，中央处理器通过 自动增益控制模块分别与温度调节杆、风速调节杆相连接中央处理器通过H桥驱动分别与制 冷加热马达、新风与内循环风马达、排气马达和鼓风马达相连接；中央处理器通过液晶显示 屏与LED指示灯相连接。
本实用新型设有断电保护电路，并与中央处理器相连接；中央处理器采用现场可编程逻 辑门阵列。
本实用新型所述的现场可编程逻辑门阵列输出驱动电机的控制信号FX2—101、 FX2—102、 FX2—103、 FX2—104分别与H桥驱动的四个LM4570A芯片IN端口相连，四个LM4570A芯片的 输出端分别与制冷加热马达、新风与内循环风马达、排气马达和鼓风马达相连接。
本实用新型所述的现场可编程逻辑门阵列输出的FX2—107、 FX2—108、 FX2—109信号与 LM70C1LD-3LED控制驱动芯片的SDA、 SCL、 RESET脚相连，分别作为串行的数据输入口，同 步时钟和复位信号，LM70CILD-3LED控制驱动芯片用于将串行的数据输入转为并行的数据输出控制16个LED的驱动。
本实用新型有益的效果是本实用新型采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的处 理模块，用户可对FPGA内部的逻辑模块和1/0模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具 有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修 改。使用FPGA来开发数字电路，可以大大縮短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠 性。
图l是本实用新型的系统结构图。
图2是非易失性存储器与可编程逻辑芯片的电路原理图。
图3是双倍率同步动态随机存储器与可编程逻辑芯片的电路原理图。
图4是H桥驱动原理图。
图5是LED原理图。
图6是自动增益控制原理图。
图7是供电电源原理图。
图8是温度传感器的原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型系统结构如图1所示，本实用新型包含现场可编程逻辑门阵列1、液晶显
示屏2、 LED灯指示3、风速调节杆4、温度调节杆5、温度传感器6、制冷加热马达7、新 风与内循环风马达8 、排气马达9、鼓风马达IO、断电保护电路ll、电源供电模块12,自动 增益控制模块13和H桥驱动；
其中现场可编程逻辑门阵列、用于信息采集的温度传感器6、电源供电模块12作为核心 处理模块，H桥驱动、制冷加热马达7、新风与内循环风马达8 、排气马达9和鼓风马达10 作为空气流动控制模块，对制冷、加热、换气和空气净化的装置实施控制；、风速调节杆4、 温度调节杆5、液晶显示屏2、 LED灯指示3作为仪表盘用户界面模块。
现场可编程逻辑门阵列1采用Xilinx公司的Spartan3S500E FPGA芯片。内嵌微处理 (MicroBlaze)软核。芯片内可添加CAN总线的IP Core(智能模块)，通过CAN总线可以扩 展车载的电子控制系统和通讯系统。如发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动 系统(ABS)、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等。系统和汽车的显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统可以通过FPGA来进行控制和数据交换。
本实用新型的操作"A"按动该键，提高设定温度，"B"按动该键，降低设定温度，"A/C" 开启/关闭空调，"ADD"按动该键，提高风机速度，"SUB"按动该键，降低风机速度，"F/C" 新风/内循环风切换。
模式切换，按动1键实现吹面一吹脚+吹面一吹脚的模式转变。按动2键实现前挡风玻璃 除霜+吹脚模式，按动3键实现后挡风玻璃除霜，按动4键实现前风挡玻璃除霜。 自动空调控制面板LCD显示屏的指示内容如下 "C":新风/内循环风，"D":自动运行模式
"E":经济运行模式，"F":空调关闭模式 "G":后风挡除霜，"H":鼓风机风量大小
如图2所示为非易失性存储器与可编程逻辑芯片的电路原理图，该非易失性存储器
(FLASH)用来存放各种处理程序和数据，该存储器的型号为JS28F128。 FLASH具有16M字节的 容量，可以用来存储配置程序，FPGA可以直接从FLASH中执行代码，也可以用来引导DDR RAM 中的用户程序，FLASH屮的代码在掉电时仍然存在。FPGA与FLASH通过24位的地址线，16 位的数据线和5位的控制线进行相连。24位的数据线包含高7位(SF/XC-A23 SF/XC-A17) 的地址复用线，与FLASH的(A23 A17)相连，也可与XC2C64A CPLD进行复用。16位的数据 线由FPGA的SF-STS到SF-D15与FLASH的STS到D15进行相连，5根控制信号线SF—CEO, SF—WE, SF—0E, SF—BYTE, SF—STS与FPGA的L0C0， HOC, L0C1， L0C2， SF—STS相连。SF—CEO是 FLASH芯片使能信号线，SF—WE是写使能信号线，SF一OE是输出信号线，SF一BYTE是字节使能 信号线，用来BPI配置时选择8位数据线还是16位数据线。SF—STS是状态信号线。FLASH芯 片由3.3v供电。
如图3所示为双倍率同步动态随机存储器与可编程逻辑芯片的电路原理图，其功能是为 程序提供运行的地方，该双倍率同步动态随机存储器(DDR SDRAM),型号为MT46V32M16。 DDR SDRAM是16位接口 (32M*16)512M位的存储芯片。所有的DDR SDRAM接口的管脚连接到 FPGA， s I/O。 I/O和DDR SDRAM均由2. 5V供电，由板上5V的输入电压经LTC3412调整得 到。L25V的参考电压一般由2.5V电压经电阻分压得到，供给FPGA和DDR SDRAM。 DDR SDRAMI/0接口有13根地址输入线(SD—A12~SD—AO) ， 16根数据输出输入线(SD—TO0 SD_DQ15) 和14根控制线。SD—BAl ， SD_BA0是块地址输入口 ， SD_RAS, SD—CAS , SD_WE是命令输 入口， SD—CK—N， SD—CK—P是不同的时钟输入口， SD—CKE是高电平有效的时钟输入口 ，SD一CS是低电平有效的芯片选择口， SD一UDM， SD_LDM是高低数据屏蔽位，SD—UDQS， SD—LDQS是高低数据频闪口 ， SD_CK_FB是差分时钟管脚SD_CK_P反馈给FPGA，以获得 最佳通向FPGA，s Digital Clock Managers (DCMs)的路径。当使用到MicroBlaze OPB DDR控
制器时就要用到该路径了。
如图4所示为H桥驱动电路原理图，由FPGA输出的FX2—101， FX2—102, FX2—103， FX 2一104分别与四个LM4570A芯片IN端口相连，作为控制信号来驱动电机，从而实现对制冷加 热马达7，新风和内循环风马达8，排气马达9，鼓风马达10等的控制。
如图5所示为LED控制驱动电路原理图。由FPGA输出的FX2—107, FX2—108， FX2—109信 号与LM70CILD-3LED控制驱动芯片的SDA， SCL， RESET脚相连，分别作为串行的数据输入口 ， 同歩时钟和复位信号，LM70CILD-3控制驱动芯片实现把串行的数据输入转为并行的数据输出， 实现控制16个LED的驱动。
如图6所示为ADV081S051 ADC芯片，3. 3v供电，在低电平有效的CS片选信号下，由CLK 同步时序从VIN输入模拟量，由DATA输出转换后的数字电平。
如图7所示为供电模块，由LTC3412和TPS75003芯片组成，LTC3412和TPS75003都由 5v输入，其中LTC3412输出给DDR的2. 5v， TPS75003输出1. 25v, 2. 5v, 3. 3v供给FPGA。 如图8所示为室内温度传感器(LM70CILD-3(INT))和室外的温度传感器 (LM70C工LD-3(EXT))原理图，具有0. 25度的温度分辨率，2. 65到5. 5v的电压范围，采用 了SPI总线接口。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成 的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1、一种汽车内环境控制系统，其特征是主要包括中央处理器、液晶显示屏、LED指示灯、风速调节杆、自动增益控制模块、温度调节杆、温度传感器和电源供电模块，中央处理器分别与电源供电模块、温度传感器相连接，中央处理器通过自动增益控制模块分别与温度调节杆、风速调节杆相连接；中央处理器通过H桥驱动分别与制冷加热马达、新风与内循环风马达、排气马达和鼓风马达相连接；中央处理器通过液晶显示屏与LED指示灯相连接。
2、 根据权利要求1所述的汽车内环境控制系统，其特征是设有断电保护电路，并与 中央处理器相连接。
3、 根据权利要求1或2所述的汽车内环境控制系统，其特征是所述的中央处理器采用现场可编程逻辑门阵列。
4、 根据权利要求3所述的汽车内环境控制系统，其特征是所述的现场可编程逻辑门阵列输出驱动电机的控制信号FX2—101、 FX2—102、 FX2—103、 FX2—104分别与H桥驱动的四 个LM4570A芯片IN端口相连，四个LM4570A芯片的输出端分别与制冷加热马达、新风与内 循环风马达、排气马达和鼓风马达相连接。
5、 根据权利要求3所述的汽车内环境控制系统，其特征是所述的现场可编程逻辑门 阵列输出的FX2—107、 FX2_I08、 FX2_I09信号与LM70CILD-3LED控制驱动芯片的SDA、 SCL、 RESET脚相连，分别作为串行的数据输入口，同步时钟和复位信号，LM70CILD-3LED控制驱 动芯片用于将串行的数据输入转为并行的数据输出控制16个LED的驱动。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车内环境控制系统，主要包括中央处理器、液晶显示屏、LED指示灯、风速调节杆、自动增益控制模块、温度调节杆、温度传感器和电源供电模块，中央处理器分别与电源供电模块、温度传感器相连接，中央处理器通过自动增益控制模块分别与温度调节杆、风速调节杆相连接；中央处理器通过H桥驱动分别与制冷加热马达、新风与内循环风马达、排气马达和鼓风马达相连接；中央处理器通过液晶显示屏与LED指示灯相连接。本实用新型有益的效果是采用现场可编程逻辑门阵列为核心的处理模块，用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。
文档编号F24F11/02GK201318771SQ200820168989
公开日2009年9月30日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者周华凯, 王海山, 辉 赖 申请人:宁波易科中页信息技术有限公司