基于STM32的汽車空調調速模塊信號發生器的設計

1.6 系統電源電路

　　系統直接采用220V市電供電，輸入首先經過一個100mA/250V的自恢復保險絲，確保內部發生意外短路故障時能快速有效地保護系統。再通過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波動或電源噪聲等EMI干擾^[6]。再使用15V/5W的工頻變壓器將電壓降到15V，并通過整流、濾波轉換成直流電壓輸出。系統需要較多種類電源電壓，首先通過高效率的降壓型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進一步穩壓到3.3V得到。另外通過使用一片LDO芯片HT7550對地串聯一個6.8V穩壓管可直接將15V電源穩壓到12V，來為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掉電檢測電路，當系統發生斷電情況時可迅速通知MCU將用戶當前的操作設定存入EEPROM中，下次開機上電時再將數據讀取出來使用。將15V電源經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時比較器迅速反轉產生一個下降沿輸出，觸發MCU的外部中斷，通知其進行掉電保護操作。

2 軟件設計

　　系統軟件采用C語言編寫，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、掉電保護等幾個功能函數。

　　系統校準是廠家出廠前使用的校準程序，用于信號發生器首次上電開機時，DC通道的輸出值校準，校準采用上/下限兩點式線性校準方式，分別校準1V和10V輸出點，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內部鎖相環將系統8M外部主時鐘倍頻到72MHz，保證在PWM輸出時可通過分檔改變TIME1的時鐘預分頻系數，實現頻率1Hz～1kHz，占空比0%～100%范圍內1%的分辨率和準確度。DC輸出時則需要根據輸出設定值，結合兩點式線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總線標準，使MCU的USART工作在LIN模式下，并編寫了一個LIN數據幀編碼及發送函數，波特率為9600，數據位8位，停止位1位，無校驗位。報文幀由報文頭和響應內容組成，見圖7：報文頭包括13位長度的同步間隔，同步域0x55，標識符場0x61;響應內容為5個字節，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。

　　系統采用一個外部中斷用于掉電檢測，當中斷事件發生時，立即將用戶當前設定的參數寫入EEPROM。等待下次開機時再從EEPROM中讀取方便用戶繼續使用上次設定。存儲的主要參數有當前信號類型、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，用戶則只需選擇信號類型和模塊型號，信號發生器將定時每間隔5分鐘自動每次按滿量程的10%步進循環輸出。

3 結論

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

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