汽车发动机冷却风扇智能控制系统的研究毕业论文

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1、汽车发动机冷却风扇智能控制系统的研究【摘要】在汽车电子快速发展的大背景下，为了保证发动机能够安全、自由灵活的运行，本文设计了一个自身具有故障检测功能的新型智能冷却风扇控制系统。本系统采用PIC16F716单片机作为微处理器芯片，在采集发动机工作环境温度的同时，采集此时发动机送来的工作状态信号，由微处理器综合运算后，送出PWM输出信号，对冷却风扇进行调速，达到及时且非常可靠的控制效果。另外，本系统还专门设计了检测风扇自身的各种常见故障的硬件电路及其运行程序，以保证冷却风扇能够安全且无故障的运行，并最终为发动机的安全运行提供保障

2、。关键词PIC16F716冷却风扇故障检测PWM引言目前，汽车电子化控制已经成为不可逆转的潮流。汽车的动力传动总成、底盘、车身系统和通讯都在向着智能化、可操作化的方向发展，汽车最终将成为集信息化、电子化和智能化为一体的载体，作为汽车重要组成之一的发动机冷却系统也急需改进。传统的发动机冷却系统，不能根据发动机的不同工况自动调节。但汽车的使用条件千变万化，那样肯定会使得发动机冷却不足或者冷却过度，对发动机造成损害。还有，冷却风扇消耗发动机的有效功率约为10％，这其中仅有5％～10％是有意义的。后来经电动控制改造，冷却系统在冷却方

3、面，已经取得了良好的使用效果。基于这一情况，本系统采用电子控制技术，通过NTC温度传感器采集发动机工作环境的温度值，经过微处理器将温度信号转化为电信号；同时，微处理器根据测量值，经过运算得出所需的风扇转速值，再通过微处理器输出的PWM信号控制直流电机的转速，从而达到调节发动机工作环境温度的目的。另外，为了适应智能化的趋势，本系统还要设计风扇的自动故障检测以及恢复功能。并把自身工作情况，通过数据总线传给上级模块，从而完成汽车电子所要求的智能一体化的要求。一、系统组成和硬件设计本系统主要组成有，输入模块包括：温度信号采样电路、风

4、扇电源电压采样电路、PWM信号采集电路、控制系统供电电源电路、时钟输入电路、两个风扇电机的负载采样电路（本系统采用两个风扇工作）；输出模块包括：两个风扇电机的PWM驱动电路和声光指示电路；另外，还包括一个通信电路。1、温度采集电路。采用NTC热敏电阻作为温度传感器，其电阻值随温度的变化十分迅速，典型变化为每摄氏度可减少3％～7％，这对适合宽温度范围内使用的任何传感器来说是最灵敏的。在测温电阻上测得电压变化，输入微处理器（PIC），经过A/D转换，转换成数字信号。在微处理器中存储了温度传感器的特性曲线，每一个电压值就对应一个温

5、度值。2、电源电路。一个稳定、可靠的系统，需要一个独立、安全的供电网络来支持。本系统的电源电路采用Motorola推出的LE4949作为核心芯片，它是一款单片集成的电压为5V的电源芯片。在LE4949的基础上，加上滤波和调整电路，为整个系统的弱电电路供电。3、单片机、输入PWM信号采样电路和声光指示电路本系统的中央控制芯片选用一款20脚芯片PIC16F716（美国微芯公司生产）。它的优势在于，硬件系统设计简洁，指令系统精练，能为我们的设计带来很多的方便。系统的输入PWM信号采样电路和声光指示电路，将采用同一套电路来完成：当声

6、光指示电路由RB3输出时，PWM信号输入口RB0暂时不会工作。由RB3输出一系列有规律的高低电平信号，可以作为输出的信号源，再用蜂鸣器配合红绿指示灯，来声光报警或指示发动机的状态；当此电路用来采样输入PWM波形时，RB3始终保持高电平，以保持T2管导通，这样便可以保证RB0能顺利的采样到反应发动机当前状态的PWM波形。4、电机驱动电路、负载采样电路和风扇电源电压采样电路电机驱动电路，要把单片机输出的电压时间信号（即输出占空比）实现：由单片机RB4和RB1两端输出的电压时间信号，通过自举电路加在两个MOS场效应管的栅极。进而通

7、过调整MOS场效应管的通断，来控制加在两个风机上的平均电压，从而达到调节风扇转速的目的。电路是否有短路、过载和堵转故障。当T8、T9管完全导通时，检测在RA0和RA3（或RAO和RA2）之间的电压，然后与MOS场效应管的比值，便可以得到风机的电枢电流。当T8、T9管完全截止时，通过RA3（或RA2）的检测，可以得到两个风机的反电动势，由此可以检测出风机是否有堵转故障。二、温度控制子程序温度控制子程序，要把汽车发动机的工作环境温度控制在一定的范围内，这一温度范围要综合多种因素。首先，是发动机温度不能过高，温度过高会给汽车的使用

8、带来种种障碍，也给车辆关键部件的使用寿命带来严重影响。另一方面，需要考虑发动机的燃油经济性，当系统温度在90°C左右时，其效率最高。因此，采用适当的冷却温度范围，对于保证动力传动系统的正常运行、提高发动机以及传动系统的功率利用率、提高燃油经济性十分必要。所以，我们以把发动机工作环境温度控制