一种汽车冷却系统多级节能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种冷却系统，具体涉及一种汽车冷却系统多级节能系统，提供一种以温度测控为主的系统，实现对冷却水温、进气温度、进气量的自动测量和自动控制的装置，本实用新型包括单片机以及用于环境温度采集和转化的温度传感器；所述的单片机分别与温度传感器、时钟电路、报警电路、复位电路、风扇控制电路、按键控制电路以及通过模数转换模块与用于显示温度的数码显示电路相连，该汽车冷却系统多级节能系统可缩短发动机预热的时间，提高热效率，增强了冷却系统在发动机不同工况下的适应能力，实现对冷却水温的精确控制，降低汽车的燃油消耗，达到提高发动机工作可靠性和使用寿命的目的。
【专利说明】一种汽车冷却系统多级节能系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种冷却系统，具体涉及一种汽车冷却系统多级节能系统。
【背景技术】
[0002] 由于汽车发动机传统冷却系统的风扇、水泵、节温器工作的协调性较差，传统控制 模式限制了发动机在不同工况下的适应性，尤其是在恶劣的工况下过热导致的发动机工况 异常。
[0003] 汽车行驶过程中会遇到许多复杂的情况，这就决定了冷却系统要满足在复杂环境 中稳定工作的要求。要求：电路要有较高的抗震动能力，以适应不同路况、车况的要求，提高 系统整体的可靠性和稳定性；电路在不必要的情况下进行有效的节能减排。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种汽车冷却系统多级节能 系统。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案为：包括单片机以及用于环境温度 采集和转化的温度传感器；
[0006] 所述的单片机分别与温度传感器、时钟电路、报警电路、复位电路、风扇控制电路、 按键控制电路以及通过模数转换模块与用于显示温度的数码显示电路相连。
[0007] 所述的温度传感器为DS18B20温度传感器。
[0008] 所述的单片机的型号为AT89S52。
[0009] 所述的AT89S52单片机的P3. 4管脚与温度传感器I/O脚相连。
[0010] 所述的AT89S52单片机的输入输出引脚XTAL1、XTAL2与时钟电路相连，该时钟电 路包括跨接在XTAL1、XTAL2之间的晶体振荡器，该晶体振荡器与相互并联的微调电容C1、 C2 -端相连，C1、C2的另一端均接地。
[0011] 所述的AT89S52单片机的RST引脚与复位电路相连，该复位电路包括一端接地的 电阻R2,电阻R2的另一端分别与电容C3和开关K1的一端相连，且电容C3和开关K1并联， 电容C3和开关K1的另一端均与电源VCC相连。
[0012] 所述的AT89S52单片机的P3. 5?P3. 7管脚分别与按键控制电路的开关K3、K4、 K5的一端相连，且K3、K4、K5的另一端均接地。
[0013] 所述的风扇控制电路与AT89S52单片机的Ρ3. 0管脚相连，该风扇控制电路包括发 光二极管，该发光二极管的负极与AT89S52单片机的Ρ3. 0管脚相连，正极通过电阻R7接电 源，还包括两个反向串联的二极管，该反向串联的二极管一端接地，另一端分别通过电阻R8 以及电阻R19与电源和ΡΝΡ型三极管的基极相连，该ΡΝΡ型三极管的集电极接地，发射极通 过电动机以及与电动机并联的二极管与电源相连。
[0014] 所述的报警电路包括与AT89S52单片机的Ρ14管脚相连的电阻R23,电阻R23的另 一端与ΡΝΡ型三极管的集电极相连，该ΡΝΡ型三极管的基极接地，发射极与报警器的一端相 连，该报警器的另一端与电源相连。
[0015] 所述的数码管显示电路通过模数转换模块与AT89S52单片机的P0. 0?P0. 7管脚 相连，该数码管包括4位八段的共阳极LED，4个LED的正极分别与限流电阻R11?R18相 连，再接到AT89S52单片机的P0. 0?P0. 7引脚上，4个LED的负极各接一个PNP型三极管 的集电极，每个PNP型三极管的发射极均接电源，基极分别通过阻值为1K的电阻R3?R6 接再接到AT89S52单片机的P20?P23引脚上。。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型采用数字式集成温 度传感器作为感测温度的核心元件，将测得的温度值输出给单片机；单片机将测得的温度 值与用户设置高、低温度值比较后调节风扇转速，当测得温度值在高低温度之间时打开风 扇弱风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档，当温度小于所设定的温度 时自动关闭风扇，控制状态随外界温度而定，本实用新型采用单片机作为比较单元，将其与 风扇控制电路、按键控制电路以及模数转换模块和数码管显示电路结合，不但能将传感器 感测到的温度通过数码显示电路显示出来，而且用户能自由设置上下限动作温度值，满足 全方位的需求，并且判断温度具有极高的精准度，能精确把握环境温度的微小变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的设计流程图；
[0018] 图2为本实用新型的DS18B20温度传感器图；
[0019] 图3为本实用新型的DS18B20温度传感器与单片机的连接图；
[0020] 图4为本实用新型的复位电路图；
[0021] 图5为本实用新型的时钟电路图；
[0022] 图6为本实用新型的报警电路；
[0023] 图7为本实用新型的按键控制电路；
[0024] 图8为本实用新型的风扇控制电路；
[0025] 图9为T89S52单片机引脚说明图；
[0026] 图10为本实用新型的数码管显示电路；
[0027] 图11为本实用新型的按键设置流程图。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明：
[0029] 参见图1?图11，本实用新型包括AT89S52单片机，AT89S52单片机的P1. 0和PL 1 管脚分别接电源和地，AT89S52单片机的P3. 4管脚与DS18B20的I/O脚相连，作为数据的 读入和写出。在DS18B20的I/O 口的连接有阻值为4. 7K的上拉电阻R25,上拉电阻R25与 DS18B20的VCC均与电源相连，DS18B20的GND管脚接地；
[0030] 该AT89S52单片机的复位输入引脚RST与复位电路相连，该复位电路包括一端接 地阻值为10K的电阻R2,电阻R2的另一端分别与10u的电容C3和开关K1的一端相连，且 电容C3和开关K1并联，电容C3和开关K1的另一端均与电源VCC相连。AT89S52的复位输 入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在AT89S52的时 钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的 操作，只要RST保持高电平，则AT89S52循环复位，只有当RET由高电平变成低电平以后，单 片机复位。
[0031] AT89S52单片机的输入输出引脚XTAL1、XTAL2与时钟电路相连，该时钟电路包括 跨接在XTAL1、XTAL2之间的晶体振荡器，该晶体振荡器与相互并联的微调电容Cl、C2 -端 相连，Cl、C2的另一端均接地。时钟电路是用来产生AT89S52单片机工作时所必须的时钟 信号，AT89S52本身就是一个复杂的同步时序电路，为保证工作方式的实现，AT89S52在唯 一的时钟信号的控制下严格的按时序执行指令进行工作，时钟的频率影响单片机的速度和 稳定性。
[0032] 系统采用内部时钟方式来为系统提供时钟信号。AT89S52内部有一个用于构成振 荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为XTALUXTAL2,它们跨接在晶体振荡 器和用于微调的电容，便构成了一个自激励振荡器。电路中的Cl、C2的选择在30PF左右， 但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。晶振频率为在1. 2MHZ?12MHZ之间，频 率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳 定性好的ΝΡ0电容，采用的晶振频率为12MHZ。
[0033] AT89S52单片机的P3. 5?P3. 7管脚分别与按键控制电路的开关K3、K4、K5的一 端相连，且K3、K4、K5的另一端均接地。其中第一个是功能键，按一次出现L20,可以进行 对下限温度进行设置按一次出现Η30,可以进行对上限温度进行设置，按第三次恢复温度显 示。第二个按键是增加键，可以对上下限温度进行增大调整。第三个按键是减小键，可以对 上下限温度进行减小调整。
[0034] AT89S52单片机的Ρ0. 0?Ρ0. 7管脚通过模数转换模块与数码管显示电路相连，该 数码管显示电路包括4位八段的共阳极LED，4个LED的正极分别与限流电阻R11?R18,再 接到AT89S52单片机的P0. 0?P0. 7引脚上。4个LED的负极各接一个PNP型三极管的集 电极，每个PNP型三极管的发射极均接电源，基极分别通过阻值为1K的电阻R3?R6接再 接到AT89S52单片机的P20?P23引脚上。
[0035] AT89S52单片机的P14管脚与报警电路相连，该报警电路包括与AT89S52单片机的 P14管脚通过阻值1K的电阻R23与PNP型三极管的集电极相连，该PNP型三极管的基极接 地，发射极与报警器的一端相连，该报警器的另一端与电源相连。
[0036] AT89S52单片机的P30管脚与风扇控制电路相连，该风扇控制电路包括发光二极 管，该发光二极管的负极与AT89S52单片机的P30管脚相连，正极通过阻值为330的电阻R7 接电源，还包括两个反向串联的二极管，该反向串联的二极管一端接地，另一端分别通过阻 值为10K的电阻R8以及阻值1K的电阻R19与电源和PNP型三极管的基极相连，该PNP型 三极管的集电极接地，发射极通过电动机以及与电动机并联的二极管与电源相连。该风扇 控制电路采用光耦隔离，用PWM波进行调速，可由用户设置高、低温度值，测得温度值在高 低温度之间时打开风扇弱风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档，当温 度小于所设定的温度时自动关闭风扇，控制状态随外界温度而定。
[0037] 本系统采用的单片机为AT89S52。AT89S52单片机是一款低功耗、低电压、高性能 CM0S8位单片机，片内含8KB (可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只 读程序存储（EPROM)，器件采用CMOS工艺和ATMEL公司的高密度，非易失性存储器（NURAM) 技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，片内的FLASH存储器允许在系统内可 改编程序或用常规的非易失性存储编程器来编程。因此，AT89S52是一种功能强，灵活性高 且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域。
[0038] AT89S52具有以下主要性能：
[0039] 1. 8KB可改编程序FLASH存储器；
[0040] 2·全表态工作：0?24HZ ;
[0041] 3· 256X8 字节内部 RAM ;
[0042] 4. 32个外部双向输入，输出（1、0) 口
[0043] 图9为AT89S52单片机引脚说明
[0044] 1.VCC:电源电压。
[0045] 2.GND:地。
[0046] 3. P0 口：P0 口是一组8位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据线复用口。作 为输出口时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写" 1"可作为高阻抗 输入端。在访问外部数据储存器或程序储存器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数 据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。FLASH编程时，P0 口接收指令字节，而在程序 校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
[0047] 4. P1 口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动 (吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写" 1"，通过内部的上拉电阻把端口拉到 高电平，此时可作为输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部 信号拉低时会输出一个电流。FLASH编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
[0048] 5. P2 口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动 (吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写" 1"，通过内部的上拉电阻把端口拉到 高电平，此时可作为输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部 信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序储存器或16位地址的外部数据储存器（例 如执行M0VX0DPTR指令）时，P2 口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据储存 器（例如执行M0VX0RI指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR)区中R2寄 存器的内容），在整个访问期间不改变。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和其他控 制信号。
[0049] 6. P3 口：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P3的输出缓冲级可驱动 (吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写" 1"，通过内部的上拉电阻把端口拉到 高电平，此时可作为输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部 信号拉低时会输出一个电流。
[0050] 7. P3除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，具体功能说明 如表1。
[0051] 8. P3 口还接收一些用于FLASH闪速存储器编程和程序校的控制信号。
[0052] 9. RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使 单片机复位。
[0053] 10. ALE/PR0G :当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE (地址锁存允许）输出 脉冲用于锁存地址的低8位字节。
[0054] 表1P3 口的第二功能表
[0055]
【权利要求】
1. 一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：包括单片机以及用于环境温度采集 和转化的温度传感器； 所述的单片机分别与温度传感器、时钟电路、报警电路、复位电路、风扇控制电路、按键 控制电路以及通过模数转换模块与用于显示温度的数码管显示电路相连。
2. 根据权利要求1所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的温度 传感器为DS18B20温度传感器。
3. 根据权利要求1所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的单片 机的型号为AT89S52。
4. 根据权利要求3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的 AT89S52单片机的P3. 4管脚与温度传感器I/O脚相连。
5. 根据权利要求3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的 AT89S52单片机的输入输出引脚XTAL1、XTAL2与时钟电路相连，该时钟电路包括跨接在 XTAL1、XTAL2之间的晶体振荡器，该晶体振荡器与相互并联的微调电容Cl、C2 -端相连， C1、C2的另一端均接地。
6. 根据权利要求3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的 AT89S52单片机的RST引脚与复位电路相连，该复位电路包括一端接地的电阻R2,电阻R2 的另一端分别与电容C3和开关K1的一端相连，且电容C3和开关K1并联，电容C3和开关 K1的另一端均与电源VCC相连。
7. 根据权利要求3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的 AT89S52单片机的P3. 5?P3. 7管脚分别与按键控制电路的开关K3、K4、K5的一端相连，且 Κ3、Κ4、Κ5的另一端均接地。
8. 根据权利要求1所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的风扇 控制电路与AT89S52单片机的Ρ3. 0管脚相连，该风扇控制电路包括发光二极管，该发光二 极管的负极与AT89S52单片机的Ρ3. 0管脚相连，正极通过电阻R7接电源，还包括两个反向 串联的二极管，该反向串联的二极管一端接地，另一端分别通过电阻R8以及电阻R19与电 源和ΡΝΡ型三极管的基极相连，该ΡΝΡ型三极管的集电极接地，发射极通过电动机以及与电 动机并联的二极管与电源相连。
9. 根据权利要求1或3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述的 报警电路包括与AT89S52单片机的Ρ14管脚相连的电阻R23,电阻R23的另一端与ΡΝΡ型三 极管的集电极相连，该ΡΝΡ型三极管的基极接地，发射极与报警器的一端相连，该报警器的 另一端与电源相连。
10. 根据权利要求1或3所述的一种汽车冷却系统多级节能系统，其特征在于：所述 的数码管显示电路通过模数转换模块与AT89S52单片机的Ρ0. 0?Ρ0. 7管脚相连，该数码 管包括4位八段的共阳极LED，4个LED的正极分别与限流电阻R11?R18相连，再接到 AT89S52单片机的P0. 0?P0. 7引脚上，4个LED的负极各接一个PNP型三极管的集电极， 每个PNP型三极管的发射极均接电源，基极分别通过阻值为1K的电阻R3?R6接再接到 AT89S52单片机的P20?P23引脚上。
【文档编号】F01P7/12GK203847233SQ201420271747
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】郭华, 龙艳 申请人:西安邮电大学