基于ZigBee的汽车空调控制系统设计

      汽车空调系统是实现车内伺乘空气环境调节的专用装置，用以满足车内乘员对乘车舒适性的要求[1]。车内乘员的舒适感与车内空气相对湿度、温度以及空气流速和车内物品表面温度等诸多因素相关[2]。因此,汽车空调系统需要对车内外各种环境参数进行感知，并根据要求进行相应的调节。而汽车空调系统由于受到车辆空间和车辆工况等因素的影响，且工作在环境恶劣、工作负荷较大状态下,因此对控制系统的抗干扰性和稳定性要求较高。一般传统的汽车空调系统均采用手动方式或自动方式进行控制，而这些控制方式的控制线路均使用有线方式连接。由于空调控制功能较多,系统控制线路复杂,控制精度也较低，且存在成本高、监控系统复杂、抗干扰性较差等缺点，使空调控制系统的可行性和控制精度仍然受到较大影响。

　　ZigBee技术[3]是一种新兴的智能传感器与控制技术，是传感器技术与无线网络技术的结合，广泛应用在环境监控以及工业控制等领域。由于其具有低成本、体积小、实时性强、功耗低、抗干扰性强、嵌入性好等特点[4]，特别适用于工作现场恶劣、数据传输量小、实时性强、传输距离短且布线不方便的场合。在汽车空调控制系统中，使用ZigBee技术进行空调系统的环境参数采集与传送、控制信号的传输与控制，避免了恶劣的工业现场环境对有线传输方式的干扰和影响（如电磁干扰、潮湿、振动等），提高了控制系统的可靠性和抗干扰能力，对降低汽车空调系统的能耗和提高乘员乘车舒适性等具有一定意义。

　　本文结合汽车对空调系统的要求，设计了一种基于ZigBee的汽车空调控制系统，大大减少了控制系统的成本和复杂性，降低了系统的能耗，提高了系统控制精度和可行性。

1 系统设计

　　1．1控制系统设计

　　汽车空调控制系统原理如图1所示，系统由传感器节点、系统主控制节点、动作节点等组成。传感器节点有车内温湿度传感器、车外温度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器、各种风门传感器等节点。动作控制节点有压缩机控制节点、送风机控制节点、除霜风门、混合风门循环风门等各种风门控制节点、暖水阀以及加湿器控制节点。系统将监测到的温度、湿度、CO2浓度车内外环境等数据通过传感器节点的处理，转换成数字信号后发送至主控制节点，由主节点进行相应的处理，然后将相应的指令输送到动作节点，使车内的温度、湿度和空气质量控制在设定范围内。

　　在系统设计时，系统网络结构为星形拓扑结构，系统主控制节点为网络控制器，其他节点均为从节点，网络拓扑结构如图2所示。将主节点设置为全功能节点（FFD），负责系统的管理与控制；传感器和控制节点设置为简化功能节点（RFD），负责环境参数数据采集和空调系统控制。

　　1．2 系统电路设计